氧化石墨烯纳米鞣剂的制备及其鞣制性能的研究

来源 :陕西科技大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:qingmeizhujiulyx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
铬鞣剂具有鞣制工艺简单及鞣制皮革性能好的优点,因此,目前铬鞣剂依然是皮革生产时用量最大的皮革鞣剂。但是由于存在着铬资源短缺、鞣制时铬鞣剂吸收率低、含铬废水难处理以及含铬废水废渣对环境有危害等原因,目前无铬鞣、少铬鞣及绿色鞣剂成为了人们研究的热点。近些年来,纳米鞣剂被人们寄予了厚望,人们用纳米材料如蒙脱土、SiO2、ZnO、TiO2及碳纳米管作为鞣剂进行了鞣制研究,希望找到一种可代替铬鞣剂的纳米绿色鞣剂。研究发现这些纳米材料的鞣制效果有限,目前还不能单独应用于皮革鞣制,主要原因是这些纳米材料的鞣制的效果达不到鞣制皮革的性能要求。分析认为,可用作鞣剂的纳米材料除了可与胶原纤维发生纳米效应产生鞣制效果外,其结构中还应该含有能和皮胶原发生化学反应的基团并产生化学键合鞣制作用,纳米鞣制作用与化学键合鞣制作用的协同才能产生好的鞣制效果,这也是我们开发新型纳米鞣剂的思路。氧化石墨烯(GO)的出现为开发新型纳米鞣剂带来了希望,GO纳米片层及其所带有的化学基团可与皮革胶原纤维发生纳米鞣制效应及化学键合鞣制作用,因此,GO具有作为纳米鞣剂具有的结构上的优势。本论文研究了不同结构、尺寸GO的鞣制性能,并在此基础上制备了GO-Cr配合物、聚(甲基丙烯酸-烯丙基磺酸钠)共价接枝改性GO(GO-g-P(MMA-SAS)等GO改性物,使其鞣制性能得到了进一步的提升,并提出了相应的鞣制机理,具体如下:(1)研究了GO的结构和鞣制性能之间的关系,探索了GO鞣制工艺,分析了GO的鞣制机理。通过Hummers法及超声分散制备了不同氧化程度及不同尺寸的GO,并将之用于皮革鞣制,系统研究了GO氧化程度和用量对鞣制性能的影响。研究结果表明,氧化程度高、尺寸小的GO鞣制效果最好,当GO用量为酸皮质量的0.4%,超声分散60 min,鞣制后皮革TS为73.9℃。GO片层上的-OH、-COOH与皮胶原纤维上的-NH2、-OH等活性基团产生了化学键合作用,同时具有纳米尺寸的GO与皮革胶原之间产生的纳米效应,使GO具有了鞣制作用。(2)研究了GO与铬鞣剂结合鞣制、GO-Cr(Ⅲ)配合物的鞣制性能。在GO与铬鞣剂结合鞣制时,鞣剂加入顺序对鞣制效果有影响,GO和铬鞣剂同时加入鞣制性能最好,提高GO的用量、适当延长超声时间,可进一步提高结合鞣的鞣制性能。将GO(含氧量为32.7%)超声60 min,使用3%铬鞣剂和0.4%GO分散液结合鞣制,鞣制后皮革的TS为93℃、抗张强度为20.3N/mm2、撕裂强度为37 N/mm、增厚率为33.7%、透气性为2550 mL/cm2·h,废液铬含量由纯铬鞣的1162 mg/L降至792 mg/L,各项指标均好于单独用铬鞣剂或者GO鞣制皮革。此外,还制备了GO-Cr(Ⅲ)配合物进行鞣制,配合物用量相当于2.5%铬鞣剂和0.4%GO分散液鞣制,鞣制后皮革的TS为95.5℃、抗张强度22.6 N/mm2、撕裂强度为39 N/mm、增厚率为35.7%、透气性为2590 mL/cm2·h,废液铬含量由纯铬鞣的748 mg/L降至428 mg/L,各项鞣革性能指标均高于GO和铬鞣剂结合鞣制。GO的-OH、-COOH与Cr3+发生了配位反应,GO-Cr(Ⅲ)配合物中GO的厚度及粒径比GO分散液小,使其能够更好的渗入皮革胶原纤维内部,GO的纳米效应、化学键合作用及与铬鞣剂的协同作用,产生了较强的鞣制作用。(3)通过自由基共聚合反应将甲基丙烯酸(MAA)、烯丙基磺酸钠(SAS)共价接枝到了GO表面,得到了GO-g-P(MAA-SAS)接枝共聚物,研究了GO-g-P(MMA-SAS)单独鞣制、与铬鞣剂结合鞣、复鞣工艺及其鞣制性能。GO-g-P(MAA-SAS)单独鞣制时,GO-g-P(MAA-SAS)用量为10%,其中GO用量为0.4%时,鞣制皮革TS为89.6℃,抗张强度为22.7 N/mm2、撕裂强度为46.3 N/mm、断裂伸长率为73.5%、透水汽性为1.88 mL/cm2·h,其鞣革性能优于P(MAA-SAS)及P(MAA-SAS)/GO共混液。使用10%GO-g-P(MAA-SAS)和2%铬鞣剂结合鞣制,鞣制皮革TS为92.5℃,抗张强度为24.8 N/mm2、撕裂强度为58.3 N/mm、断裂伸长率为65.3%、透水汽性为1.93 mL/cm2·h,各项性能指标接近5%的铬鞣革,表明了GO-g-P(MAA-SAS)的使用可降低铬鞣剂的用量。使用GO-g-P(MAA-SAS)复鞣时,当GO-g-P(MAA-SAS)用量为4%,皮革TS为109℃,抗张强度为32.8 N/mm2、撕裂强度为63.7 N/mm、增厚率为22.3%、透气性为3470 mL/cm2·h。通过GO-g-P(MAA-SAS)单独鞣制、结合鞣制及复鞣性能研究,表明了形成接枝共聚物GO-g-P(MAA-SAS)后,GO尺寸变小、渗透性提高,从而增加了GO与胶原纤维的作用,使得GO的纳米效应和化学键合作用得到了加强,提高了鞣制效果。
其他文献
电力电子变换器是一个典型的开关非线性系统,基于线性电路理论的分析方法具有一定的局限性,缺乏从系统论角度开展研究。逆变器广泛运用于工业生产和人们的日常生活,其各种性
<正>南国的冬日温暖恬静,壮乡的微风和煦轻柔,在这美好的季节里由中国少数民族音乐学会、中国音乐学院、广西艺术学院主办,广西艺术学院、中国音乐学院、百色市人民政府承办,
<正> 一、分布和文化特征大溪文化是1959年在我国长江三峡地区发现的一种新石器文化.近年来,这种文化在三峡以东地区也陆续发现.就目前己知的资料来看,这一文化的分布范围,西
目的观察倍他司汀联合步长脑心通胶囊治疗椎基底动脉供血不足性眩晕的临床疗效。方法将65例椎基底动脉供血不足患者,随机分成治疗组和对照组,治疗组应用倍他司汀片联合步长脑
目的:研究脂氧素A4(Lipoxin A4,LXA4)受体激动剂BML-111对诱导急性肾缺血再灌注损伤大鼠肾功能保护、HO-1和PPAR-γ表达的影响,以探讨BML-111对急性肾缺血再灌注损伤的干预作用
随着全球经济的不断发展,传统的产业结构在新时代的冲击下岌岌可危。第三产业逐渐取代第一产业已经成为必然。就我国目前的情况来看,城市空间的利用已经逐渐转变,城市的中心
与传统的锂离子电池碳负极材料相比较,过渡金属氧化物具有更高的理论比容量、更大的地表储存量和更好的安全性能。众所周知,Co3O4具有良好的电化学性能,被认为最有可能替代碳
三相电路功率的测量是三相电路分析的重要内容 ,也是学生学习“电路原理”课程中三相电路部分的难点之一。本文按三相三线制和三相四线制分类 ,较详细地讨论了三相电路功率测
背景:传统的支抗方法具有舒适性差、不易控制、影响美观,依赖患者的密切配合等缺点,微型种植体支抗的临床研究和应用时间较短,目前关于微型种植体在口腔正畸治疗中的应用价值
当今能源形势日趋严峻,碳排放量居高不下,随之产生的温室效应和环境污染等问题成为全球的热点。煅烧/碳酸化反应法是一种有效的钙基吸收剂捕集CO2的方法。它具有反应可循环、成