皮革技術：復合鋯鋁皮革鞣劑的合成研究

    皮革的生產從原皮經鞣制、整飾等工段直到成革的全部過程都是用化學方法處理的，因此每個工序都需要某些特定的化工材料，主要包括皮革鞣劑、皮革加脂劑、涂飾劑和其它助劑等.本文討論的是皮革鞭劑中的復合錯鋁鞭劑的合成方法。
　　皮革鞣劑是能進到生皮組織中去，而且能改變皮的性質，使皮變成具有柔軟性、彈性、強度好、耐水、耐熱、耐腐蝕、有化學穩(wěn)定性的革的化學試劑，主要包括無機鞣劑和有機鞣劑，無機鞣劑中有鋁鞣劑、鉻鞣劑、獨占鋯鞣劑以及一些其它金屬絡合鞣劑等.皮革鞣劑主要是用來鞣革，既可單獨使用，也可以和其它化合物混合使用以改變皮革的質量.另外，和其它鞣劑混合使用，也可以改變其它鞣劑的性能，提高成品革的內在質量。
　　用鉻鞣劑鞣制皮革是我國毛皮生產中應用最廣泛的一種方法，主要用于主鞣，鉻鞣劑在制作過程中，排放大量的廢水，而這些廢水中含有大量的致癌物質，對環(huán)境有嚴重污染，因此正在被其它的鞣劑所取代。
　　用單一鋁鞣劑進行鞣革是古老的鞣法之一，在我國有一定的市場，它可以單獨用于生產各種皮革，但更能有效地適用于和鉻鞣劑結合鞣制以生產不同特殊性能的各種皮革.但皮板不耐水，鞣后水洗會將鋁鞣劑大部分洗去，且干后皮板變硬。
　　鋯鞣劑的性能介于植物鞣和鉻鞣劑之間，它可以制造輕革和重革，在鞣制重革時，可使鞣制周期從50一60d縮短到一周左右，而且可提高革的耐磨性，它具有和礬橋型合成鞣劑配合代替拷膠生產鞋里革、家具革，它具有毛孔細致、豐滿、彈性和填充性能好等特點.但是單獨使用也有一些不足之處，如在鞣革過程中不能太徹底，成本也高等.為了提高革的量，縮短鞣制周期，減少環(huán)境污染，皮革廠在鞣革時用NaZzr以sq)2·2 H20和月2(Sq)3·1 8 H20配成復合鞭劑溶液.但在調節(jié)鹽基度時，pH值只能在3.5以下，否則易形成月(0H)3沉淀.并且由于原料均含結晶水，存放時易風化失水，工人不易控制配料比，產品質量不穩(wěn)定，并且不同批次的產品性能差別大，為此我們制備了晶體復合錯鋁鞭劑，以方便使用。
1.實驗部分
1.1試劑及儀器
　　試劑:Zr(SO4)·2H2O32g，AL2(S04)3·18H2O檸檬酸鈉，氫氧化鈉。
　　儀器:燒杯，培養(yǎng)皿，水浴鍋，減壓蒸餾裝置，抽濾裝置，烘箱。
1.2實驗步驟
稱取Zr(SO4)·2H2O32g，AL2(S04)3·18H2O l00g和檸檬酸鈉10g(加入檸檬酸鈉的作用是蒙囿金屬離子，不然在調pH值到3.5時便出現(xiàn)渾濁)。
將上述物料放于IL的燒杯中，加水400 mL使全部溶解，此時溶液為強酸性，然后用0.5 mol/L的Na0H溶液調整混合溶液的pH值為4.5.再將上述溶液轉移至1L蒸餾燒瓶中，在水浴中減壓蒸餾，控制真空度為80 KPa，溶液溫度約在80℃，蒸發(fā)至有少許晶體在瓶壁出現(xiàn)后，停止蒸餾，趁熱將物料再轉入燒杯，并置于水浴鍋中，控制水溫30℃，此時物料間進行復合結晶，并慢慢析出，生成了錯和鋁的多核輕橋絡合物.靜置24h后進行抽濾，將濾渣置于培養(yǎng)皿中于105℃下烘干即為產品。
2.結果與討論
2.1產品主要性狀
　　外觀:白色粉狀晶體;水溶性:3lg/L;飽和液:pH=4.0;鹽基度:52%;金屬元素摩爾比:Zr:AL=l:3．

2.2投料比對產品質量的影響
一般情況下，鋁鹽溶液在pH>4.0時便產生沉淀，而錯鹽溶液在pH>1 .5時便能產生沉淀.當把鋁鹽溶液和錯鹽溶液混合，便可以提高錯鹽溶液對堿的穩(wěn)定性，但這兩種鹽的比例不同時，穩(wěn)定作用也有所變化.實驗證明，若用Zr(504)2·2H2O與AL2(S04)3·18H2O配成Czr=0 .2 mol .L-1，CAL=0 .2 mol.L-1的溶液，然后對zr:月摩爾比不同的混合溶液用0.1 mol.L-1的Na0H溶液進行滴定，剛出現(xiàn)渾濁時的pH值如圖l所示點擊此處查看全部新聞圖片
　　由圖l看出，單一Zr(SO4)2溶液產生沉淀的pH值約為1.5.當有鋁鹽存在時，混合液產生沉淀的pH值提高了.根據以上曲線看出:在Zr:AL=1 mol: 3 mol時，出現(xiàn)了轉折點.以后曲線上升幅度平緩，說明此時的物料配比為穩(wěn)定Zr鹽溶液的最佳配料比．
　　另據文獻介紹，鋁鹽的存在能增加生皮對錯鹽的吸收量.使鞣制周期縮短，并能提高成品革的收縮溫度，有利于提高成革的質量.因此我們在制備錯鋁復合鞣劑時，使Zr:AL為l:3的摩爾比．
2.3溫度對產品質量的影響
　　調整pH值后的混合溶液在高溫濃縮時會析出氫氧化物沉淀，所以用減壓蒸餾的方法進行濃縮.結晶時采用保溫措施，有利于形成均勻的多核輕橋絡合物，可能的結構為點擊此處查看全部新聞圖片


2.4 pH值對產品質量的影響
　　在水中，硫酸鋁與硫酸錯都易水解，特別是硫酸錯的水溶液呈強酸性，說明都能在較強酸度下生成堿式鹽，而由兩種堿式鹽復合而成的多核輕橋絡合物中，輕橋多即所謂的鹽基度大，鞣制的皮革質量好，所以在不生成氫氧化物沉淀的前提下，復合結晶前的物料液的pH值應盡可能高些．
3.結論
　　實踐證明復合鋯鋁鞣劑是一種較理想的鞣劑，不僅可以代替有毒的鉻鹽，而且成革的質量也好，由于鋁鹽的比例較大，成本也適中，并且鞣革的工藝條件不苛刻，因此對復合錯鋁皮革鞣劑的合成研究很有必要.本文所述產品從性狀分析符合一般工業(yè)鞣革要求，是一種值得開發(fā)研究的產品．