制革过程中力的作用对皮革及皮胶原结构与性能的影响

本申请项目拟采用不同的鞣剂、复鞣剂和加脂剂处理裸皮制备皮革试样，在加工过程的不同阶段施以不同的力使其处于不同的应力状态（单向应力状态、平面应力状态等），并保持不同的时间，模拟制革机械加工制备皮革试样，应用热分析、热台偏光显微镜、X-射线衍射等现代分析测试与结构研究技术，通过研究经过不同皮革化学品和不同施力方式处理的皮革及其中胶原的结构（链结构、聚集态结构等）与性能（力学性能、通透性能、热性能和手感性能等），探讨在施力过程中皮胶原大分子链的运动规律，了解皮革化学品和施力方式对皮革及其中皮胶原大分子的链结构、聚集态结构与各种性能的影响及其规律。在此基础上，建立相应的数学模型和分子运动模型，深入探讨制革过程中力对其作用的科学问题。通过本项目的研究，为皮革工业科学合理地制订皮革生产工艺技术、皮革生产工艺的改进、高性能皮革材料的研究与开发、皮革产品质量的提高和皮革产业的高效益提供必要的理论指导。

本项目圆满完成了研究计划，并达到了预期的主要目标，取得主要成果如下：.采用不同类型的复鞣剂如铝鞣剂、戊二醛等对蓝湿革进行了复鞣和加脂等处理，设计并搭建了施加单向和平面应力的实验装置。在此基础上，在真空干燥和常压干燥两种方式下，分别对试样施加单向拉伸和双向拉伸的应力作用。通过改变拉伸程度，研究了不同应力状态和不同应变下的力对皮革结构与性能的影响，重点研究了得革率、透水汽性能的变化规律。研究表明，干燥时拉伸可以提高皮革的得革率和透水汽性能；在双向拉伸应力状态下干燥，皮革的得革率及透水汽性能远高于在单向拉伸应力状态下干燥的试样。坯革试样的得革率与其厚度的变化率有一定关系，而透水汽性能与试样的最终厚度密不可分。.研究了干燥时受拉伸试样的耐湿热性能、耐干热性能及热解性能，并借助红外光谱法探讨了皮胶原纤维内部氢键在拉伸前后的变化规律。结果表明，干燥时拉伸试样的耐湿热性能与耐干热性能都有一定程度的降低，其中薄皮片的耐干热性能优于其中胶原纤维的耐干热性能。拉伸往往伴随着其中部分氢键的断裂。.研究了干燥时不同拉伸应力作用对坯革力学性能的影响规律，结合坯革试样粒面和断面扫描电镜观察，分析了其影响的机理。研究发现干燥时的拉伸作用在提高皮革拉伸强度和刚度的同时，减小了其断裂伸长率。与双向拉伸试样相比，相同拉伸应变下单向拉伸试样具有更高的拉伸强度和较低的断裂伸长率。干燥时的拉伸应力作用，改善了皮革粒面的平整度；单向拉伸使皮革中的胶原纤维向作用力的方向取向，增强了纤维的取向度，使纤维排列更加紧密，双向拉伸则增大了纤维间的间距。在实验研究工作的基础上，建立了简化的皮革胶原纤维拉伸模型。.研究了加工过程中的重要工序之一搓软对皮革结构与性能的影响。研究表明，对承受单向应力和双向应力作用后的皮革进行搓软，能够增加皮革的拉伸强度和断裂伸长率。