环保型整饰化学品为皮革清洁生产“圆梦”

　　2010年度国家科学技术奖上周在北京隆重揭晓。本年度获得嘉奖的58个化学化工类项目，通过科技人员百折千回的自主创新与艰苦探索，有力推动了相关领域的技术进步与产业发展，取得了显著的经济和社会效益。

　　皮革化学品可以全方位提升皮革质量，但随之而来的环境污染却成为皮革工业发展的一块“心病”。在尽可能不带来环境污染的前提下，将牛、猪、羊等动物皮加工成美观耐用的皮革成为科技工作者多年追求的梦想。陕西科技大学独立开发的环保增强增韧型皮革鞣制整饰化学品关键制备技术减少了皮革加工过程中铬鞣剂、涂饰剂及加脂剂带来的环境污染，为皮革清洁生产“圆梦”。该项目也由此获得2010年度国家技术发明二等奖。

　　该项目第一完成人是陕西科技大学副校长马建中教授，他曾在美国农业部东部地区皮革研究中心进行科研学习，2000年回国后就开始了相关技术的研究。那时候，纳米技术正大行其道，马建中教授他们很快就确定了将纳米技术引入皮革化学品生产的主体思路，开始开发环保增强增韧型皮革鞣制整饰化学品。经过近十年的努力，课题组终有了收获，取得的三项研究成果均达到国际领先水平，开发的环保增强增韧型皮革鞣制整饰化学品减少了皮革铬鞣剂、溶剂型或乳液型涂饰剂及常规磷酸酯类加脂剂等所带来的环境污染问题。

　　马建中告诉记者，鞣制是将生皮加工成革的质变过程，其中所用的关键助剂就是鞣剂。动物皮毛中含有的蛋白质如果不经处理，很容易就会腐烂变质，通过鞣剂处理可提升皮革强度，使皮革具有耐酶、耐化学品等特性。目前全球90%以上的企业都采用含铬鞣剂，这带来了两方面的问题，一是我国铬资源非常紧缺，90％以上依靠进口；二是铬污染严重，含铬鞣剂虽然能赋予皮革良好的耐湿热稳定性，但常规铬鞣法的铬利用率仅为65％～75％，大量未被吸收的铬直接排放到环境中。制革企业污水中的含铬量约为60～140毫克/升，远远高于各国工业废水排放标准所规定的最高限量0.2～5毫克/升。在光照等条件下，还存在生成剧毒六价铬的潜在危险，并可能通过食物链危及人类健康。这些引起国际社会的广泛关注，采用无铬鞣剂已经成为发展趋势。
 

　　针对上述问题，马建中课题组创新性地采用原位插层聚合法、负载引发剂法、二烯丙基二烷基季铵盐在蒙脱土中插层环化聚合，制备了聚合物基层状粘土纳米复合材料。将其用于皮革鞣制后的实验结果表明，纳米复合材料可减少75%铬粉用量，且鞣制后废液中的铬含量下降2/3，并可提高皮革的强度和韧性。专家称，这一成果对减少铬鞣剂用量，促进制革行业的环境保护及提高胶原纤维利用率具有积极贡献。

　　环保型涂饰剂是该项目的另一个重大发明。马建中表示，皮包、皮沙发等皮制品表面的最后一道工序是涂饰，该工序相当于在皮革表面形成了一层纳米或者微米级的薄膜，可保护皮革不易划破、防水、耐溶剂、耐日晒，但大量使用聚丙烯酸酯类涂饰剂涂饰后的皮革耐候性和耐化学品性相对较差。看准这一缺陷，该项目采用常规乳液聚合法和无皂乳液聚合法分别制备了丙烯酸树脂/二氧化硅纳米复合涂饰剂，由于纳米材料具有自洁、疏水、疏油等特性，避免了有机溶剂和小分子表面活性剂的污染。采用这种复合涂饰剂涂饰后的皮革具有良好的耐水性、耐溶剂性和紫外屏蔽能力，同时皮革的强度和韧性也大大提高。而且这种涂饰剂还可应用于纺织行业。

　　加脂剂的作用是提升皮革的柔韧性和强度，通常采用五氧化二磷直接投料法制备加脂剂，这既造成磷资源的浪费也带来环境污染。为解决这一问题，马建中带领课题组以天然油脂及其衍生物为原料，五氧化二磷为磷酸化剂，创新性地采用无毒溶剂对五氧化二磷进行分散的“缓释”技术合成了磷酸酯类皮革加脂剂。该剂用于皮革加脂后，皮革丰满、柔软，边腹部填充较好，且皮革的强度和韧性均有较大提高，生物降解性良好。

　　该项目开发的产品在淄博大桓九宝恩制革有限公司、海宁上元皮革有限责任公司、浙江中辉皮草有限公司、河北东明牛皮制革有限公司等多家企业进行了应用试验，结果表明其性能优于国内外同类产品，可替代国外同类产品。目前该项目已申请国家发明专利13项，其中授权5项，研究成果还荣获中国轻工业联合会科学技术发明一等奖、陕西省科学技术一等奖。