硅鋁配合物鞣劑的制備及應用.pdf

1、鋁鞣劑具有悠久的使用歷史，具有成革色淺、柔軟、粒面細致緊實、無毒的特點，但鋁鞣后坯革不耐水洗、成革收縮溫度低，限制了鋁鞣劑的應用。目前，對鋁鞣劑的研究大多集中在多金屬配位鞣革和有機物-鋁配合物鞣革等結合鞣制方面，對于硅鋁配合物鞣革的研究較少。
　　本文通過多元有機酸對聚硅酸鋁進行改性，以提升鋁鞣劑的性能。通過加入不同種類的有機酸，并調整硅/鋁中心離子的比例（簡稱硅鋁比），制備出一系列硅鋁配合物鞣劑。通過研究不同有機酸對硅酸聚合程度

2、及硅鋁配合物性質的影響，并對硅鋁比與成革性能的關系進行研究，探索鋁鞣劑的基本應用性能及變化規(guī)律。
　　首先，以甲酸、乙酸、檸檬酸、酒石酸、乳酸、順丁烯二酸、草酸、丙二酸的一種或幾種的混合酸為阻聚劑，硫酸、鹽酸為酸化劑，通過攪拌滴加的方式，加入硅酸鈉，制得穩(wěn)定的硅酸溶膠。通過研究不同阻聚劑對硅溶膠穩(wěn)定性的影響，優(yōu)化出合適的阻聚劑為草酸、順丁烯二酸、丙二酸的混合酸，酸化劑為硫酸。在此條件下制得的硅酸溶膠凝膠時間可達55h，靜置10h后

3、游離態(tài)的硅酸根離子含量為15.7％，低聚態(tài)的聚硅酸含量為27.6%，高聚態(tài)的聚硅酸含量為56.7%，鞣制后坯革的收縮溫度為60℃。
　　其次，在上述穩(wěn)定硅酸溶膠制備工藝上，制得不同硅酸鈉含量的硅酸溶膠，再向其中加入相同鋁離子含量的氯化鋁溶液，制得一系列硅鋁配合物鞣劑溶液。通過對不同 n(Si):n(Al)對鞣劑溶液性質影響的研究，優(yōu)化的硅鋁比 n(Si):n(Al)為1:2。在此條件下制得的硅鋁配合物鞣劑溶液凝膠時間為60h，靜置

4、4h后游離態(tài)的鋁離子所占比例為43.5%，低聚態(tài)的鋁離子所占比例為48.9%，高聚態(tài)的鋁離子所占比例為17.6%，坯革的收縮溫度為87.5℃，水洗2h后收縮溫度降低了5.7℃。
　　在上述硅鋁配合物鞣劑制備工藝的基礎上，通過調整終點 pH、合成溫度、滴加速度和干燥方式對制備工藝進行優(yōu)化。得出優(yōu)化制備工藝條件：終點 pH=1.5~2.0，合成溫度為10~20℃，滴加速度為1~2mL/min，干燥方式為噴霧干燥。在此條件下制得的鞣劑噴

5、干后，鞣制的坯革收縮溫度為82.8℃。通過傅里葉紅外光譜（FT-IR）對制備過程中的阻聚劑溶液、加入硅酸鈉后的溶液、以及硅鋁配合物鞣劑溶液，噴霧干燥后制得的固體進行表征。結果表明：有機酸、硅酸根和鋁鹽發(fā)生了配位結合。
　　最后，對硅鋁配合物鞣革的工藝進行了優(yōu)化，通過調整鞣劑用量，提堿劑的種類和提堿終點的pH。得出最優(yōu)鞣制工藝為：鞣劑用量10%，乙酸鈉為提堿劑，提堿終點 pH為3.5~4.0。在此工藝下鞣制的坯革收縮溫度為85.5℃

6、，水洗2h后坯革收縮溫度為81.3℃，撕裂強度為20.85N·mm-1斷裂伸長率為83.73%，抗張強度為18.59 N·mm-2，增厚率為23.7%；鞣革廢液COD為1167mg/L，鋁離子含量（以 Al2O3計）731mg/L，硅酸根離子（以SiO2計）含量為81mg/L。用 X-射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）對鞣制后的坯革樣品進行表征，結果表明：鞣制后坯革的膠原纖維交織程度、無序度增加，纖維更加分散。用元素分析（EDS）研