以木质素合成皮革鞣剂的研究

论文摘要

在制革工艺中，鞣制是关键，复鞣被称为“点金术”，由此可见皮革鞣剂在制革中的重要性。目前，应用最多的皮革鞣剂是铬鞣剂。然而铬鞣剂的使用会造成环境的严重污染，并且地壳中的铬资源非常有限，因此寻求新型皮革鞣剂迫在眉睫。木质素是自然界中储量丰富的可再生资源，绿色环保，价格低廉。由于其结构中含有酚羟基，可以与生皮中的胶原发生交联反应，因此可以用来制作皮革鞣剂。本文旨在以造纸黑液木质素为原料合成皮革鞣剂，并考察其鞣制性能。（1）采用酸沉淀法从造纸黑液中提取木质素，并对其进行提纯。在Pd C催化作用下，对纯化木质素进行加氢还原反应，通过研究确定了最佳反应条件：反应温度为90℃，反应时间为3h，催化剂用量为0.06g·g－1，得到目标产物木质素栲胶。利用X射线荧光光谱、Folin-Ciocalteu试剂法、UV-VIS、FTIR、GPC等手段对所得产物进行表征。实验结果表明：粗木质素经过提纯后，杂质质量分数由31.4%降低到8.9%；加氢还原反应后的木质素中可反应基团增加，其中酚羟基含量增加了30.12%，木质素的反应活性大大提高，木质素的分子量分布比较均一。（2）以木质素栲胶为鞣剂，对浸酸羊皮进行预鞣。考查了不同栲胶用量对成革物理和机械性能的影响，发现当木质素栲胶的用量为12%时，成革的综合性能最佳。对成革进行分析检测，结果表明：革样的柔软性和丰满度良好，粒面紧实，收缩温度为91.6℃，预鞣前后革样厚度平均偏差差值为4.9μm，填充性能良好，撕裂强度为16.6N mm。（3）利用木质素栲胶对铬鞣猪皮正面革进行复鞣，考察了不同栲胶用量对复鞣效果的影响，实验证明当木质素栲胶用量为2%时，成革的综合性能最佳。检测结果表明：此时成革的弹性和柔软性都非常好，丰满度良好，粒面紧实，收缩温度为94.8℃，抗张强度为14.5N mm2，撕裂强度为19.3N mm，复鞣效果最佳。本论文对木质素合成皮革鞣剂提出了新方案，为进一步对木质素的结构、应用和皮革鞣剂的合成方面的研究提供了新思路。木质素栲胶的鞣制性能达到了其他植物鞣剂的水平，在制革工艺中可以完全替代其他鞣剂。木质素是造纸行业的副产物，用其制备皮革鞣剂，不但能够降低制革成本，对环境保护与低碳经济也具有现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 木质素概述
• 1.1.2 木质素鞣剂的发展概况
• 1.1.3 本论文的研究目的和意义
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 木质素的存在
• 1.2.2 木质素的物理性质
• 1.2.2.1 一般物理性质
• 1.2.2.2 木质素的相对分子质量及其分布
• 1.2.2.3 木质素分子的形状
• 1.2.2.4 木质素的波谱性质
• 1.2.3 木质素的化学性质
• 1.2.3.1 木质素的化学结构
• 1.2.3.2 木质素的化学反应性能
• 1.2.4 黑液木质素的分离提取
• 1.2.5 木质素及其衍生物的应用研究进展
• 1.2.6 木质素鞣剂的制备方法
• 1.2.7 植鞣机理
• 第二章 木质素鞣剂的制备及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验试剂与仪器
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.3 黑液木质素的分离与提纯
• 2.3.1 黑液木质素的分离
• 2.3.2 粗木质素的提纯
• 2.4 木质素鞣剂的制备
• 2.5 检测与表征
• 2.5.1 Folin-Ciocalteu 试剂法测定木质素鞣剂中酚羟基的含量
• 2.5.1.1 标准曲线的绘制
• 2.5.1.2 木质素鞣剂中酚羟基含量的测定
• 2.5.2 乙酰化木质素
• 2.5.3 X 射线荧光光谱仪测定木质素中所含杂质
• 2.5.4 紫外光谱仪对木质素鞣剂进行表征
• 2.5.5 红外光谱仪对木质素鞣剂进行表征
• 2.5.6 凝胶渗透色谱测定木质素鞣剂的分子量
• 2.6 结果与讨论
• 2.6.1 木质素的分离与提纯结果
• 2.6.2 木质素栲胶制备反应的研究
• 2.6.2.1 反应温度的影响
• 2.6.2.2 反应时间的影响
• 2.6.2.3 催化剂用量的影响
• 2.6.3 木质素鞣剂中酚羟基含量的分析
• 2.6.4 木质素鞣剂的紫外光谱分析
• 2.6.5 木质素鞣剂的红外光谱分析
• 2.6.6 凝胶渗透色谱测定木质素鞣剂的分子量
• 2.7 小结
• 第三章 木质素鞣剂的应用性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验试剂与仪器
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.3 木质素鞣剂对羊皮的预鞣
• 3.4 铬鞣猪皮的准备
• 3.5 木质素鞣剂对铬鞣猪皮的复鞣实验
• 3.6 成革物理性能的检测
• 3.6.1 成革感观性能的检测
• 3.6.2 成革收缩温度的检测
• 3.6.3 成革抗张强度的检测
• 3.6.4 成革撕裂强度的检测
• 3.7 结果及讨论
• 3.7.1 木质素栲胶对羊皮的预鞣作用
• 3.7.1.1 成革感观的变化
• 3.7.1.2 成革收缩温度 Ts的变化
• 3.7.1.3 成革选择填充性能的分析
• 3.7.1.4 成革撕裂强度的分析
• 3.7.2 木质素栲胶对铬鞣猪皮正面革的复鞣作用
• 3.8 小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢