无铬多金属配合物的组成、结构、分子调控机理及鞣革性能

This project aims to solving the worldwide problem- - -chrome-free tannage, focusing on the key basic scientific problems (i.e. stability, reactivity and molecular structure regulation and control, etc.) of chrome-free polymetallic complex. The composition, structure and its tanning properties are to be studied by employing series modern test techniques including Atomic Force Microscope (AFM), Laser Light scattering, Nuclear Magnetic Resonance(NMR), etc. The research approach will be guided by computer-aided molecular simulation to attain molecular structure models of type I collagen and chrome-free polymetallic complex and their corresponding reaction model, and to further determine the target molecular structures of a number of chrome-free polymetallic complexes. On the fundamental of that, the dependence of its stability and reactivity on its composition and structure will be elucidated, thus exploiting series of chrome-free polymetallic complex which can meet the demand of eco-friendly tanning agents and developing the optimum synthetic approach. Furthermore, the basic approach of molecular structure regulation and control along with the 'dual-mode hypothesis' will be proposed and verified. Meanwhile, the optimum chrome-free polymetallic complex tanning process will be achieved, which leading to put forward the correlative general law. Project from this proposed research will be of great significance in improving and enriching the tanning chemistry theory of chrome-free polymetallic complex, promoting its prospects of application.

本课题瞄准无铬鞣革的世界难题，抓住无铬多金属配合物的稳定性、反应活性以及分子结构调控等关键基础科学问题，综合运用原子力显微镜、激光光散射、核磁共振等一系列现代检测手段和方法，研究无铬多金属配合物组成、结构及其鞣革性能。通过计算机分子模拟，获得I型胶原、无铬多金属配合物的分子结构模型以及二者之间的反应模型，进而确定若干无铬多金属配合物的目标分子结构。在此基础上，阐明无铬多金属配合物的组成、结构与其稳定性、反应活性之间的关系，合成制备出符合生态鞣剂要求的系列无铬多金属配合物，优化得到最佳合成制备方法；建立无铬多金属配合物的分子调控的基本方法，提出并验证无铬多金属配合物分子调控的"双模式假说"；优化得到无铬多金属配合物鞣革的最佳工艺方法，揭示出无铬多金属配合物鞣革的一般规律。本课题研究对于进一步完善和丰富无铬多金属配合物鞣制化学理论具有重大意义，对于推动无铬鞣革具有广阔的应用前景。

鞣剂是使生皮变成革必须使用的重要化学试剂，一百多年来，铬鞣剂在皮革工业中占统治地位，形成的铬废液、含铬污泥、含革革屑、废弃的含铬革制品等对环境造成巨大污染，威胁着皮革工业的生存。本课题瞄准皮革工业的无铬鞣革的世界难题，抓住无铬多金属配合物的稳定性、反应活性以及分子结构调控等关键基础科学问题，综合运用原子力显微镜、激光光散射、核磁共振等一系列现代检测手段和方法，研究了无铬多金属配合物制备方法、组成、结构、鞣革机理与鞣革性能。. 取得了以下重要成果：. （1）筛选出具有引对稳定和较好反应性的锆、铝、钛三种非铬金属，运用计算机分子模拟技术和三角坐标法，研究了无铬多金属配合物的最佳组成和分子结构，分别采用凝胶色谱分离出七种组分，离子色谱分离出不同离子价态的组分，并推断出分子结构。. （2）采用计算机模拟和皮革及其衍物的鞣革实验，揭示了无铬多金属配合物主要是胶原的氨基、羧基等基团结合，亦存在物理填充作用。通过筛选配体等方法，制备出稳定性好、反应能力强的无铬多金属配合物，并确定了合成目标产物的方法。该方法经过大生产验证，生产技术稳定可靠。. （3）提出并验证了无铬多金属合物分子结构调控的“双模式假说”，通过实验对该假说进行了修正。结合该假说，阐明了无铬多金属配合物的鞣革机理与性能。. （4）将获得无铬多金属配物合分别作为主鞣和复鞣，研发出无铬、少铬鞣、不浸酸等鞣工艺，分别应用于黄牛鞋面革、汽车座椅革、绵羊服装革、凉席革等的制备。成革综合性能可与铬鞣革媲美，部分性能优于传统铬鞣革。. （5）发表论文共计34篇，其中SCI 9篇，EI 2篇，中文核心19篇，一般期刊2篇。获得相关国家发明专利9项，申请国家发明专利7项。. 综上所述，本课题达到了预期研究目标，制备出无铬多金属配合鞣剂并阐明了其鞣制机理，丰富了金属配合物鞣制化学理论，促进了皮革工业清洁化和可持续发展，具有重大理论与实践意义。