Laponite-有机交联剂结合鞣制皮胶原的协同作用机理及关键因素研究

Laponite是人工合成的具有确定组成结构的含水锂镁硅酸盐，易于在水溶液中纳米分散，初步探索表明它与植物单宁等结合鞣制皮胶原具有显著的协同效应。本项目将深入研究Laponite-有机交联剂结合鞣对革基质交联网络结构和功能特性的协同调控，将用光散射、圆二色谱、X-射线衍射、电镜、拉曼光谱等方法,研究纳米粒子在胶原基体中的形态结构及协同鞣制作用对皮胶原结构的影响，弄清机理；并结合动态力学、热分析等方法研究胶原-有机交联剂-纳米杂化体的机械强度、热稳定性，以及由纳米效应所赋予革的抗紫外辐照、抗静电、阻隔气体和耐老化等使用性能的变化。将系统地变化过程条件、修饰皮胶原和Laponite的表面性质,通过解决纳米粒子在皮胶原中的扩散渗透、无机粒子与有机交联剂的相容性及与胶原的界面结合这些关键因素，建立起分子相互作用与微观结构和宏观性能之间的关联，为研发环境友好的非金属无铬鞣材料和工艺提供理论基础。

Laponite 是人工合成的具有确定组成结构的含水锂镁硅酸盐，易于在水溶液中纳米分散，初步研究表明它与植物单宁等结合鞣制皮胶原具有显著的协同效应。本项目深入研究了Laponite-有机交联剂结合鞣对革基质交联网络结构和功能特性的协同调控，发展了用光散射、圆二色谱、X-射线衍射、电镜、光电子能谱等方法，研究纳米粒子在胶原基体中的形态结构及协同鞣制作用对皮胶原结构的影响，发现Laponite的引入对胶原分子的三股螺旋构象无影响，主要与胶原分子中侧链活性基团之间发生作用，得出其作用机理是Laponite与皮胶原分子中的氨基等活性基团之间存在着氢键等非共价键作用。作为多官能团有机化合物，单宁酸在无机纳米粒子与有机胶原分子之间起到交联剂作用，从而显示出Laponite-有机交联剂改性胶原的协同效应。我们结合热分析等方法研究了植物单宁等有机交联剂的引入，对形成的胶原-有机交联剂-纳米杂化体的机械强度、热稳定性，以及由纳米效应所赋予革的抗紫外辐照、抗静电、阻隔气体和耐老化等使用性能的变化。通过系统地变化过程条件、修饰皮胶原和Laponite 的表面性质，以及解决纳米粒子在皮胶原中的扩散渗透、无机粒子与有机交联剂的相容性及与胶原的界面结合这些关键因素，了解了无机纳米粒子-有机交联剂与胶原生物大分子之间的相互作用，以及与微观结构和宏观性能之间的对应关系。在此基础上，研发了环境友好的Laponite-单宁酸无铬结合鞣白湿革工艺和非金属无铬鞣材料。目前已发表了10余篇研究论文，申请发明专利6项（5项已授权），研发的Laponite-单宁酸结合鞣技术已进行中试验证，很有应用前景。