基于生物大分子的创新型复鞣剂

Dr. Dietrich Tegtmeyer, Chris Tysoe著

基于生物大分子的创新型复鞣剂

Dr. Dietrich Tegtmeyer, Chris Tysoe著

尽管最先进的皮革加工技术可以认为是“可持续性的”，但仍有可改进的余地。特别是皮革化学品使用再生资源作为基础原料，利用了有用的副产品（否则就浪费了），这将成为一个更强大的可持续发展的驱动力或未来的关键性能指标。本文介绍了一系列新的复鞣剂化学品，它具有以下4大优点：（1）减少废物排放，可再利用当前的副产物；（2）减少废水中的盐和COD；（3）绿色增长——用生物可再生原料代替以石油为基础的化学原料；（4）避免或使限制性物质的残留最小化。本文在解释了化学设计的原理后，通过批量试验展示了技术成果。

1　前言

可持续性不再只是一种选择，它需要改变观念和新的思考。目前皮革工业传统的和标准的操作受到挑战。从整体的角度考虑帮助皮革工业修正方向以满足其长期的目标。持续改进和增量式发展过程已持续了数年，并取得了有意义的重大进展。然而增量改进过程达到了一个“瓶颈”，在那里，投资的增加并没有得到潜在回报相应的增加。这就为实施全新的、一些截然不同的东西提供了机会。

在复鞣剂化学领域我们已经进入了一个“停滞期”，是时候重新思考如合成鞣剂、树脂、聚合物这些当前的标准产品了。从一个整体的可持续发展的视角看，要求适应新的可持续发展标准。大多数合成类复鞣剂都是以石油衍生物为基础。此外有些合成类复鞣剂还含有高含量的无机盐，这些盐最后进入了废水。再就是，大多数传统的有机复鞣剂，在废水处理时生物降解困难，也难于其他处理。以甲醛为基础原料的合成鞣剂或树脂会有潜在的残留风险，是最终的革制品限用物质。

基于上述原因，我们有效利用生物大分子开发出了一种新型复鞣剂，用于生产高质量皮革，可持续性更好。现在制革者能够用一个完全可以替代传统树脂、大多数聚合物的复鞣剂生产革坯，这种新鞣剂将来甚至会完全取代标准的合成鞣剂。

2　基本原料和新产品的生产

在复鞣中再利用天然高分子如胶原或蛋白质，有人已经提出很长时间了。已有人用丙烯酸鞣剂改性胶原水解物，但很少在市场上推出。

本文介绍的新产品是基于特殊的真正化学，包括再生原料如蛋白质和碳水化合物，且具备越来越强的替代传统复鞣剂的能力。其生产技术是一个独特的工艺，生物大分子原料首先部分水解成小分子聚合物，然后在第二步，这些中间产物通过聚合作用和功能化作用，获得具有特定的有商业价值的改性产品。

3　结果和讨论

新产品系列的三个产品都是两性的，同时含有阴电荷和阳电荷，特别是复鞣铬鞣革具有很好的吸收和结合性能。特别是与传统的聚合物复鞣剂比较，新产品表现出显著良好的吸收性，减少废液中的COD高达30%（图1所示）。

此外，新的聚合物产品复鞣废水处理时，容易被微生物降解。通过一个独立的检测实验室，证明了新产品相当好的生物降解性（图2所示），实验是根据经济合作与发展组织（OECD）原则301F进行的，有

两个产品归为“容易降解”，而能替代传统聚合物复鞣剂的第三个产品也表现出很好的实验结果，仅28天降解52%，这是向前迈出的重要一步（参见图1）。这样制革厂就可以减少废水处理费用。

图1　基于生物大分子的复鞣剂和传统复鞣剂对照组第一次水洗废液的COD值以及生物降解5天后的COD值

图2　被证明的“容易生物降解”：根据经济合作与发展组织（OECD）原则301F进行的两个新产品生物降解试验

图3　新产品与对照组的耐热耐光性

图3所示为其他物理性质。染色性、丰满性、紧实性、选择填充性以及耐热和耐光性完全可以定制，以满足最终皮革的要求。

为了从新的生物大分子中获取最大效益，需要考虑应用回报。因为它们的性质如亲水性、结合性、等电点等不同于以石油为基础的对照组.。通过研究不同的调整配方我们已经发现新产品的许多优点，经过一段时间将发布那些新产品革新的新方向。

4　结论

成功开发出了一种新的使用可再生原料（包括蛋白质和碳水化合物）合成的复鞣剂，已用于工业化皮革生产。新复鞣剂的性质与传统的以石油为基础的复鞣剂对照组不同，所以配方需要重新检验以便最大限度地发挥新产品的优势。在我们的工业中，可持续性是全面进步的主要驱动力，它是正确的一步，现在是沿着这个方向发展的正确时间。即使是第一阶段的部分替代，已经将皮革生产的环境方面和碳足迹方面的整体生态平衡得以改善。

【周国龙译自10thAICLST November 24th–26th2014, Okayama (Japan)】