基于低温等离子改性的制革化学作用机理及其清洁化鞣制关键技术研究

Clean, high efficient, non-toxic and pollution-free leather chemical process and green leather making technology are an important measure for the sustainable development of leather industry, and it's also the ultimate goal for current research. The project adopts the advanced high energy chemical technology of low temperature plasma to modify the collagen fiber, change the surface chemical compositions and activate reactive groups of collagen fiber. It can not only enhance the fiber's reaction activity and bonding property, but also increase its cross-linking ability with metal ions tanning agents. Thus, the clean chrome-free tanning technology that can replace the chromate with metal ions or organic tanning agents can be realized. Through investigating the effect of low temperature plasma on the collage fiber in tissue structure, chemical composition and physical-chemical properties, the inner reaction law, and the interaction & tanning synergetic mechanism on the plasma reaction condition mentioned above can be revealed. This project has great science significance and applicable value due to the innovation in the following fields: 1) using advanced new technology to improve the traditional leather processing craft; 2) promoting the overlapping development between plasma chemistry and leather chemical discipline, broadening its application; 3) creating a new clean, high-efficient ecology leather- making new technology .

清洁、高效、无污染的制革化工过程，高效清洁化的绿色制革技术是制革工业可持续发展的重要措施，也是当前研究的重点方向之一。本项目拟采用现代高能化学――低温等离子技术对胶原纤维进行改性，通过改变胶原纤维表面化学组成、活化纤维表面基团，增加反应活性基团，有效提高其与金属鞣剂的交链反应能力，实现在现有条件下反应活性较低，结合能力不强的无毒或低毒金属鞣剂，取代铬盐的高效鞣制作用和清洁化的鞣制新技术。通过系统研究低温等离子体对胶原纤维组织结构、化学组成和物理化学性能变化的影响，揭示其等离子体反应条件-皮胶原组织结构、化学组成-功能、性能变化的内在联系规律，揭示相互作用的反应规律和鞣制协同机理。本课题的创新研究，对于运用高新技术改造传统制革产业，促进等离子体化学与制革化学学科的交叉发展及拓宽其研究应用，开创高效清洁化的"等离子生态制革"新技术，具有重要的科学研究意义和应用研究价值。

清洁、高效、无污染的制革化工过程，高效清洁化的绿色制革技术是制革工业可持续发展的重要措施，也是当前研究的重点方向之一。本项目拟采用高效清洁化的低温等离子技术对皮胶原纤维进行改性，通过改变胶原纤维表面化学组成、活化纤维表面基团，增加反应活性基团，有效提高其与无机金属鞣剂的交链反应能力，以实现高效清洁化的鞣制新技术，减少重金属铬污染。本项目研究达到的目标和成果有：.(1) 在现有实验条件下，完成改造了适用于皮革处理的低温等离子体反应器及控制系统装置，优化设计了等离子设备工艺条件和相关参数；.(2) 通过SEM、AFM、XPS、FT-IR、NMR、表面性能测定仪等分析测试手段，系统研究了O2、CO2、N2等不同等离子气体改性后，皮纤维表面组织结构、元素组成、表面活性基团、化学键能的变化规律，取得了重要基础数据和结果；.(3) 探讨了不同低温等离子反应条件，如 气体介质、放电功率、气体流量、系统压力、处理时间等对皮胶原纤维的组织结构、化学组成和物理化学性能变化的影响，揭示了其相互作用的反应规律，建立了优化的等离子体反应条件，取得了重要的基础数据和结果；.(4) 鞣制化工过程研究，针对不同鞣剂分子特性，设计和优化了低温等离子体反应条件和鞣制工艺条件，如温度、pH、时间、鞣剂配比等，系统研究了不同低温等离子体作用于革坯后，各无机金属鞣剂(如Cr、Ti、 Zr等)鞣制性能及成革的理化性能等变化规律，评价鞣革性能与鞣制效果，取得了重要的研究进展，获得了重要的实验数据和结果。.(5) 在基于O2、CO2、N2等低温等离子改性的高吸收铬鞣技术、锆鞣技术、钛鞣技术及染色技术等方面，取得了重要的研究进展，获得了重要的实验数据和结果。.(6) 关联上述研究结果，揭示了低温等离子体改性—皮胶原组织结构、化学组成变化—鞣革性能等变化的内在联系规律，揭示了其相互作用的鞣制协同机理；. 本课题的创新研究，对于运用高新技术改造传统制革产业，促进等离子体化学与制革化学学科的交叉发展及拓宽其研究应用，开创高效清洁化的“等离子生态鞣制”新技术，具有重要的科学研究意义和应用研究价值。