皮革加脂剂的研发论文.doc1

齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸-1-第1章绪言1.1皮革加脂剂的概念凡是能有效分散皮纤维之间的粘着，以物理和化学结合的方式浸润、吸附、包缠在皮纤维上，明显改善皮纤维之间摩擦阻力，使水分挥发后受到外力作用时皮纤维容易弯曲，革身柔软，有明显滋润作用的材料，叫作皮革加脂剂。1.2皮革加脂剂的分类[1]由于加脂剂品种多，人们制定了多种分类方法。按分散性分，主要是水分散（乳化）性和水不溶性的加脂剂。按材料来源分，加脂剂可分为天然的动、植物油脂加脂剂合成材料生产的加脂剂及天然油脂化学改性后与其他合成材料再反应制得的加脂剂。按加脂剂的亲水性分，加脂剂主要分为四大类，即阴离子型、阳离子型、两性离子型及非离子型加脂剂。1.2.1阴离子型加脂剂硫酸化（-OSO3H）动物油脂，磷酸化（OPO3H21-或OPO3H2-）油脂，羧酸化油脂，磺酸基型油脂。其中带有-SO3H的油脂是皮革生产中最受欢迎的加脂剂，其具有耐酸、耐电解质的优点。目前此类加脂剂的生产方式有：1.氧化亚硫酸化天然动、植物油，如鱼油、猪油、豆油、菜油、棉子油、米糠油等；2.液蜡磺氯化反应，用液碱（NaOH,NH4OH）转化为烷基磺酰氯盐；3.天然油脂引入顺酐后，直接亚硫酸（盐）化，引入了羧基及磺酸齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸-2-基；4.油脂-α氢原子直接磺化（用SO3作磺化剂）引入磺酸基。上述引入-SO3H的最大优点是油脂以C-S键结合，稳定性好。1.2.2阳离子型加脂剂主要是体系中亲水基含有叔胺基、季胺基的阳电性材料。此类加脂剂合成时分为复配型和反应型两种，但总的组成上是属多组分复合型。1.2.3两性型加脂剂一般生产两性型加脂剂都是采用直接复配法，将两性材料氨基酸、甜菜碱、咪唑啉等与中性油、助剂复配而成。1.2.4非离子型加脂剂该类产品含有较特殊的亲水基（O-CoH2）n利用其在水中形成的氢键，乳化中性油。由于不带任何电荷，所以可以在酸性和碱性条件下使用。此类加脂剂耐电解质，可以同阴离子、阳离子的加脂剂一起复合使用，尤其可以分步加脂。作主加脂剂时，一般与阴离子加脂剂配合使用。1.3多功能复合加脂剂现代对皮革性能的要求越来越高，没有一种加脂剂能单独满足制革的质量要求，实际上，在制革厂应用加脂剂也多是不同类型加脂剂混合。国内外的一些性能较好的加脂剂商品也都在进行研究各种加脂剂组分的功能，推出一批多功能或具有特殊功能的加脂剂。1.3.1填充性加脂剂各种加脂剂具有不同的填充能力，对各类加脂剂原油的填充能力有如下次序：高分子烷烃（无氯）＞牛蹄油＞羊毛脂＞高分子含氯烷烃＞鱼油＞植物油＞矿物油。1.3.2结合性加脂剂皮革中的加脂剂与皮革能牢固地结合，用溶剂也不能将皮革中的油齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸-3-脂抽提出来。长链的烷基磺酰氯可以与皮胶原的氨基生成共价链结合。磷酸化油上的磷酸根可以与铬革上的铬盐结合，也是结合性加脂剂。1.3.3柔软性加脂剂皮革柔软作用来源于纤维的有效分离，因为纤维的大量粘结必然导致结构的僵化，胶原纤维的这种相互作用是蛋白质侧链极性群及非极性群之间的亲合作用的结果。含羟基的脂肪族化合物具有降低这种相互作用的功能，其脂肪烃链可以通过疏水相互作用，保持在非极性区域，而其羟基则可以接受水，并在其周围形成水膜，从而避免了纤维侧链间的结合。1.3.4耐光性加脂剂耐光性对皮革，特别是白色革和浅色革很重要，当然，皮革的耐光性不只取决于加脂剂一个因素，还受着制皮革时所含全部化工材料影响，甚至纤维本身的影响。1.3.5防水性加脂剂皮革防水属于表面防水，按防水机理可分为3种情况：①防水材料和纤维表面发生作用后，降低了革纤维表面的界面张力，从而赋于水很大的界面张力，致使不易附着在革纤维上；②防水材料吸水后膨胀堵塞了纤维孔隙，从而限制水的通过；③防水材料和水接触后，在革表面形成W/O型乳液，阻碍水进一步向革内渗透。1.3.6助染性加脂剂助染性加脂剂在软革特别是服装革的生产中是非常需要的，当然，助染性和染料的类型和种类密切相关。1.3.7延燃性加脂剂车辆用皮革，特别是高级轿车用皮革应有很好的延燃性，加脂剂对软革的延燃性有很大影响。齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸-4-1.3.8防霉性加脂剂皮革防霉处理一般是在加脂工序后用防霉剂再专门加工处理。防霉加脂剂还有待进一步研究开发。1.4皮革加脂剂的作用[2]皮革加脂是皮革生产中的一个重要环节。通过加脂，皮革吸收适量的油脂，各个纤维被有润滑作用的油脂包围起来，增加了纤维与纤维相互间的可移动性，使皮革变得柔软耐折，其抗张强度、延伸率、耐水性都得到显著提高。此外，皮革加脂剂还起着轻微的补充鞣制作用，赋予革以韧性，但是孔率和透气性却受到加脂的影响，皮革的含油量越大，其孔率就越小，从而使透气性降低。1.5国内外发展现状[3]国外加脂剂的品种主要是中性油和水溶性加脂剂两类。中性油包括矿物油，天然油脂和合成油。水溶性加脂剂包括阴离子型、阳离子型、两性型和合成型加脂剂。国内加脂剂产品主要是天然动、植物油脂的加工产品，占加脂剂产品的80﹪左右，合成加脂剂和改性加脂剂品种不多，性能优良的复合型和优良型加脂剂更不多见。与国外相比，我国加脂剂的品种和质量都有一定差距，中、低档加脂剂约占加脂剂总产量的80﹪。目前，我国在加脂剂方面正在缩小与国外的差距，已经开发了一些复合型加脂剂的新产品，但还应继续研制复合型加脂剂，特别是多功能加脂剂。同时，对现已开发的性能优良的新产品强化产品应用研究，加强推广，尽快在制革生产中发挥作用，并保证投产后的质量稳定性。目前，皮革加脂剂的开发正朝着高质量、多品种、特异功能和多功能的方向发展。齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸-5-第2章实验部分2.12.1药品及仪器2.1.1药品2.1.2仪器仪器型号数量生产厂家集热式恒温磁力搅拌器DF-101B1浙江省乐清县乐成电器厂集热式磁力加热搅拌器DF-Ⅱ1江苏省金坛市医疗仪器厂三颈瓶250ml1天玻仪器厂500ml1天玻仪器厂药品状态纯度生产厂家花生油A．R食用一级山东鲁化花生油厂环烷酸钴A．R化学纯十二烷基磺酸钠C．P化学纯亚硫酸氢钠C．P分析纯天津开发区海晶精细化工厂齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸-6-仪器型号数量生产厂家直形冷凝管1天玻仪器厂球形冷凝管1天玻仪器厂温度计200℃1天玻仪器厂300℃2天玻仪器厂量筒10ml1天玻仪器厂25ml1天玻仪器厂50ml1天玻仪器厂托盘天平JPT-11天玻仪器厂烧杯150ml1天玻仪器厂250ml1天玻仪器厂移液管10ml1天玻仪器厂2.2实验工艺2.2.1实验原理[4]花生油在环烷酸钴的催化作用下与空气中的氧气反应生成一种氧齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸-7-化物，这种氧化物再与亚硫酸氢钠反应生成氧化亚硫酸化花生油，其化学反应方程式为：R1-COOCH2R1-COOCH2环烷酸钴R2-COOCH+O2R2-COOCHOO‖‖R3-COOCH2CH2-O-C（CH2）nC（CH2）mCH3中间氧化物⑴⑴+NaHSO3R1-COOCH2R2-COOCHOOH‖CH2-O-C(CH2)nCSO3Na(CH2)mCH3齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸-8-2.2.2工艺流程花生油环烷酸钴混合十二烷基磺酸钠搅拌升温到80℃2.2.3实验过程1.称量药品：称取花生油50克，十二烷基磺酸钠0.5克，移加亚硫酸氢钠强烈搅拌1小时在78～82℃搅拌18小时脱水10小时称重齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸-9-液管量取环烷酸钴0.5克，并将称量完的药品装入三颈瓶中。2.安装仪器：将三颈瓶放入集热式磁力加热搅拌器中，三颈瓶的正上方装上冷凝管，并在左右口分装温度计和鼓气管。3.加热：开启冷凝管的冷却水，通入大量空气，升温至80℃，强烈搅拌1小时。然后控制一定的空气流量，加入一定量的40﹪亚硫酸氢钠水溶液。4.脱水：反应一定时间后，移开冷凝管，继续反应并脱水10小时，反应完毕。5.称量。6.实验：量取10ml的产物加入90ml的水，配成10﹪的水溶液，充分搅拌，静置1小时后观察乳液稳定性。2.2.4实验装置齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸-10-第3章结果与讨论3．1乳化率的计算乳化率的计算：将已经乳化的溶液比上总共的溶液即得。)()(mlml总溶液乳化的溶液乳化率×100﹪3．2结果分析3.2.1催化剂用量对产品乳化率的影响不饱和油脂的氧化亚硫酸化反应一般需用催化剂，常用的有：硝酸钴、油酸钴、亚油酸钴、树脂酸钴、环烷酸钴等。本论文选用环烷酸钴作催化剂，试验了其用量对产品乳化率的影响。反应温度为78～82℃，反应时间为18小时，脱水时间为10小时。如图3-1所示。表3-1催化剂环烷酸钴用量的影响试验编号催化剂用量⑴（g）产品性状乳液稳定性乳化率（﹪）10.25橙黄色胶状物有较多乳液分层80.4620.33橙黄色胶状物有较多乳液分层87.2030.50橙黄色胶状物有少许乳液分层91.2440.92橙黄色胶状物有少许乳液分层91.61齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸-11-注：⑴相对于花生油用量50克计（下同）产品乳化率随催化剂的变化趋势如下图:0204060801000.000.200.400.600.801.00催化剂用量/g产品乳化率/%图3-1催化剂用量对产品乳化率的影响曲线由此图分析可知，随着催化剂用量的提高，产品的乳化率也逐步提高。但当催化剂环烷酸钴的用量达到05克时，产品乳化率的上升趋势不是很明显，基本上升的幅度很小。从经济效益来考虑，当然是催化剂用量既少又能达到最佳的效果为宜，所以本论文确定环烷酸钴的用量为05克时，反应即能很好地进行，达到较好的乳化效果。3.2.2NaHSO3用量对产品乳化率的影响利用磺化反应得到的皮革加脂剂，同硫酸化油脂相比，它具有更强的耐酸碱能力和良好的耐硬水性能，因此，它具有一定的优越性。常用的磺化剂有：三氧化硫、硫酸、氯磺酸、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等。本论文选用亚硫酸氢钠作磺化剂，试验了其用量对乳化率的影响。反应温度为78～82℃，反应时间为18小时，脱水时间为10小时。如图3-2所示。表3-2磺化剂NaHSO3用量的影响齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸-12-试验编号NaHSO3⑴（g）产品性状乳液稳定性乳化率（%）56.125橙黄色胶状物有较多乳液分层79.68612.25橙黄色胶状物有少许乳液分层90.82712.25橙黄色胶状物有少许乳液分层91.11815.00橙黄色胶状物有少许浮油，少许乳液分层89.53注：⑴均配成40.00﹪水溶液，表值为NaHSO3净用量。产品乳化率随磺化剂用量的变化趋势如下图:0204060801000.005.0010.0015.0020.00磺化剂用量/g产品乳化率/%图3-2磺化剂用量对产品乳化率的影响曲线由此图分析可知，随着乳化剂用量的提高，产品的乳化率也逐渐提高，但当NaHSO3为15克时，产品乳化率有下降趋势，并且乳液有少许浮油出现，说明此反应反应不完全。原因可能是随着磺化剂的增加，在反应时生成了磺酸或亚硫酸酯，使反应体系粘度增大，阻碍了进一步反应，导致有浮油出现，所以加磺化剂要适中，本论文中确定NaHSO3用量为12.25g为宜。3.2.3磺化剂NaHSO3的浓度对产品乳化率的影响表3-3NaHSO3浓度的影响齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸-13-试验编号NaHSO3浓度/%产品性状乳液稳定性乳化率/%928.57橙黄色胶状物基本不乳化6.70640.00橙黄色胶状物有少许乳液分层90.82740.00橙黄色胶状物有少许乳液分层91.111050.00橙黄色胶状物有少许乳液分层90.42产品乳化率随磺化剂浓度的变化趋势如下图:020406080100020406080磺化剂浓度/%产品乳化率/%图3-3磺化剂浓度对产品乳化率的影响曲线由此图分析可知，随着NaHSO3的增加，但当NaHSO3浓度为40%时，乳化率变化不大，从经济利益考虑，用量最少已达到最佳效果为宜，所以选NaHSO3浓度为40%。3.2.3乳化剂用量对产品乳化率的影响因为反应原料花生油和NaHSO3水溶液为