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《氧化石墨烯納米鞣劑的制備及其鞣制性能的研究.docx》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、氧化石墨烯納米鞣劑的制備及其鞣制性能的研究鉻鞣劑具有鞣制工藝簡(jiǎn)單及鞣制皮革性能好的優(yōu)點(diǎn),因此,目前鉻鞣劑依然是皮革生產(chǎn)時(shí)用量最大的皮革鞣劑。但是由于存在著鉻資源短缺、鞣制時(shí)鉻鞣劑吸收率低、含鉻廢水難處理以及含鉻廢水廢渣對(duì)環(huán)境有危害等原因,目前無(wú)鉻鞣、少鉻鞣及綠色鞣劑成為了人們研究的熱點(diǎn)。近些年來(lái),納米鞣劑被人們寄予了厚望,人們用納米材料如蒙脫土、SiO2、ZnO、TiO2及碳納米管作為鞣劑進(jìn)行了鞣制研究,希望找到一種可代替鉻鞣劑的納米綠色鞣劑。研究發(fā)現(xiàn)這些納米材料的鞣制效果有限,目前還不能單獨(dú)應(yīng)用
2、于皮革鞣制,主要原因是這些納米材料的鞣制的效果達(dá)不到鞣制皮革的性能要求。分析認(rèn)為,可用作鞣劑的納米材料除了可與膠原纖維發(fā)生納米效應(yīng)產(chǎn)生鞣制效果外,其結(jié)構(gòu)中還應(yīng)該含有能和皮膠原發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)并產(chǎn)生化學(xué)鍵合鞣制作用,納米鞣制作用與化學(xué)鍵合鞣制作用的協(xié)同才能產(chǎn)生好的鞣制效果,這也是我們開(kāi)發(fā)新型納米鞣劑的思路。氧化石墨烯（GO）的出現(xiàn)為開(kāi)發(fā)新型納米鞣劑帶來(lái)了希望,GO納米片層及其所帶有的化學(xué)基團(tuán)可與皮革膠原纖維發(fā)生納米鞣制效應(yīng)及化學(xué)鍵合鞣制作用,因此,GO具有作為納米鞣劑具有的結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)。本論文研究了不同結(jié)構(gòu)、尺寸GO的鞣制性能,并在此基礎(chǔ)上
3、制備了GO-Cr配合物、聚（甲基丙烯酸-烯丙基磺酸鈉）共價(jià)接枝改性GO(GO-g-（PMMA-SAS）等GO改性物,使其鞣制性能得到了進(jìn)一步的提升,并提出了相應(yīng)的鞣制機(jī)理,具體如下:（1）研究了GO的結(jié)構(gòu)和鞣制性能之間的關(guān)系,探索了GO鞣制工藝,分析了GO的鞣制機(jī)理。通過(guò)Hummers法及超聲分散制備了不同氧化程度及不同尺寸的GO,并將之用于皮革鞣制,系統(tǒng)研究了GO氧化程度和用量對(duì)鞣制性能的影響。研究結(jié)果表明,氧化程度高、尺寸小的GO鞣制效果最好,當(dāng)GO用量為酸皮質(zhì)量的0.4%,超聲分散60min,鞣制后皮革TS為73
4、.9℃。GO片層上的-OH、-COOH與皮膠原纖維上的-NH2、-OH等活性基團(tuán)產(chǎn)生了化學(xué)鍵合作用,同時(shí)具有納米尺寸的GO與皮革膠原之間產(chǎn)生的納米效應(yīng),使GO具有了鞣制作用。（2）研究了GO與鉻鞣劑結(jié)合鞣制、GO-Cr（Ⅲ）配合物的鞣制性能。在GO與鉻鞣劑結(jié)合鞣制時(shí),鞣劑加入順序?qū)分菩Ч杏绊?GO和鉻鞣劑同時(shí)加入鞣制性能最好,提高GO的用量、適當(dāng)延長(zhǎng)超聲時(shí)間,可進(jìn)一步提高結(jié)合鞣的鞣制性能。將GO（含氧量為32.7%）超聲60min,使用3%鉻鞣劑和0.4%GO分散液結(jié)合鞣制,鞣制后皮革的TS為
5、93℃、抗張強(qiáng)度為20.3N/mm2、撕裂強(qiáng)度為37N/mm、增厚率為33.7%、透氣性為2550mL/cm2·h,廢液鉻含量由純鉻鞣的1162mg/L降至792mg/L,各項(xiàng)指標(biāo)均好于單獨(dú)用鉻鞣劑或者GO鞣制皮革。此外,還制備了GO-Cr（Ⅲ）配合物進(jìn)行鞣制,配合物用量相當(dāng)于2.5%鉻鞣劑和0.4%GO分散液鞣制,鞣制后皮革的TS為95.5℃、抗張強(qiáng)度22.6N/mm2、撕裂強(qiáng)度為39N/mm、增厚率為35.7%、透氣性為2590mL/cm2
6、·h,廢液鉻含量由純鉻鞣的748mg/L降至428mg/L,各項(xiàng)鞣革性能指標(biāo)均高于GO和鉻鞣劑結(jié)合鞣制。GO的-OH、-COOH與Cr3+發(fā)生了配位反應(yīng),GO-Cr（Ⅲ）配合物中GO的厚度及粒徑比GO分散液小,使其能夠更好的滲入皮革膠原纖維內(nèi)部,GO的納米效應(yīng)、化學(xué)鍵合作用及與鉻鞣劑的協(xié)同作用,產(chǎn)生了較強(qiáng)的鞣制作用。（3）通過(guò)自由基共聚合反應(yīng)將甲基丙烯酸（MAA）、烯丙基磺酸鈉（SAS）共價(jià)接枝到了GO表面,得到了GO-g-P（MAA-SAS）接枝共聚物,研究了GO-g-P（MMA-SAS）單獨(dú)鞣制、與鉻鞣
7、劑結(jié)合鞣、復(fù)鞣工藝及其鞣制性能。GO-g-P（MAA-SAS）單獨(dú)鞣制時(shí),GO-g-P（MAA-SAS）用量為10%,其中GO用量為0.4%時(shí),鞣制皮革TS為89.6℃,抗張強(qiáng)度為22.7N/mm2、撕裂強(qiáng)度為46.3N/mm、斷裂伸長(zhǎng)率為73.5%、透水汽性為1.88mL/cm2·h,其鞣革性能優(yōu)于P（MAA-SAS）及P（MAA-SAS）/GO共混液。使用10%GO-g-P（MAA-SAS）和2%鉻鞣劑結(jié)合鞣制,鞣制皮革TS為92.5℃,抗張強(qiáng)度為2
8、4.8N/mm2、撕裂強(qiáng)度為58.3N/mm、斷裂伸長(zhǎng)率為65.3%、透水汽性為1.93mL/cm2·h,各項(xiàng)性能指標(biāo)接近5%的鉻鞣革
