源于可再生資源的高堅(jiān)牢度加脂劑

Leonardus Strijbos, Rupert Saumweber, Markus Hess等著古啟明　編譯

源于可再生資源的高堅(jiān)牢度加脂劑

Leonardus Strijbos, Rupert Saumweber, Markus Hess等著
古啟明編譯

1　前言

從準(zhǔn)備工段到涂飾，皮革生產(chǎn)過程的每一步都有可能影響皮革的柔軟度。然而，生產(chǎn)每一張皮革都用了一種或多種皮革化學(xué)品對皮革進(jìn)行軟化處理。加脂劑或柔軟聚合物常常用量很大，尤其是軟革，如服裝革、家具革和汽車革。因此這些化學(xué)品對皮革的技術(shù)性能（包括耐光、耐熱性）有決定性的影響。

加脂劑可基于一系列的天然油脂改性或者來源于合成材料。聚合物柔軟劑常源于合成。迄今為止，很顯然合成加脂劑比天然油脂加脂劑具有好得多的耐光性和耐熱性。

可耗竭性的合成原料和對于皮革化學(xué)品生態(tài)意識的提高，使可再生資源產(chǎn)品需求增加。同時，先進(jìn)材料如汽車革的制造商對他們產(chǎn)品的技術(shù)性能必須保證不能打折扣。迄今，滿足這兩種需求非常困難。

新加脂劑主要基于可再生原料，且具有優(yōu)異的耐光、耐熱性和極好的柔軟效果。本文對加脂劑的化學(xué)性能進(jìn)行了概述，比較了他們的環(huán)境影響和技術(shù)性能。

2　原料選擇的生態(tài)影響

在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中常常有大量的因素對環(huán)境產(chǎn)生影響。如果評估生產(chǎn)某種產(chǎn)品的環(huán)境影響，能量消耗、產(chǎn)生無害甚至有害廢物、空氣和水污染以及使用天然原料等因素都包括在內(nèi)需要考慮、權(quán)衡。如果不僅考慮生產(chǎn)過程，還要考慮所用材料對環(huán)境的影響，事情就變得更復(fù)雜。

如果是與大眾溝通這些復(fù)雜的問題通常是非常困難的，因此出現(xiàn)了“碳足跡”，作為指標(biāo)廣泛用于衡量產(chǎn)品對環(huán)境的影響。這當(dāng)然是一個非常簡單的看法，甚至計(jì)算它的值時需要相當(dāng)數(shù)量的假設(shè)和近似。無論怎樣，假設(shè)是在可比性基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算，“碳足跡”可以作為產(chǎn)品可持續(xù)性的一個有價值的指標(biāo)。

3　加脂劑化學(xué)

皮革是一種最古老的人造材料之一。數(shù)千年來，它由天然原料經(jīng)可持續(xù)過程制備而來。但工業(yè)化也改變了皮革的生產(chǎn)：雖然仍然使用天然原料，皮革生產(chǎn)的現(xiàn)代工藝經(jīng)常涉及重要的能源消耗和不可再生的資源。

加脂劑很大程度上是以天然原料或化學(xué)改性天然原料為基礎(chǔ)的，這些天然原料常常與其它石化原料一起結(jié)合使用。表1列出了不同來源的加脂原料類型。化學(xué)方法改性包括氧化亞硫酸化、硫酸化、磺化、氯磺化、磺化氧化、磺氧化、酯化、皂化和烷氧基化。

選擇用于水場濕操作配方的加脂劑不僅對產(chǎn)品的感官性能（如柔軟性、觸感、豐滿性、粒面緊實(shí)性）有重大影響，而且也影響其技術(shù)性能。加脂劑會對皮革產(chǎn)品的耐光、耐熱性有重大影響，且常是霧化行為的決定因素。

眾所周知，某些類型的加脂劑可以賦予皮革某些杰出的性能。以氧化亞硫酸化魚油為基礎(chǔ)的加脂劑通常認(rèn)為柔軟性好，但對皮革的耐熱性有負(fù)面

影響。全合成加脂劑如烷烴衍生物具有優(yōu)異的耐光耐熱牢度性能，但柔軟性欠佳，手感干澀。本文比較了一系列最常用原材料改性加脂劑的性質(zhì)，通過他們的“碳足跡”值代表這些產(chǎn)品對環(huán)境的影響。這些結(jié)果用來作為評估大量以可再生材料為基礎(chǔ)的新加脂劑的參考點(diǎn)。

表1　加脂原料類型

表2　加脂篩選配方

4　比較方法

加脂劑應(yīng)用：所有實(shí)驗(yàn)的加脂劑都使用相同的皮革濕操作篩選配方，有效含量用量相同。有效含量定義為100%減去水分含量，根據(jù)Karl Fischer法確定。同時做一空白試驗(yàn)。

耐光性測試：根據(jù)EN ISO 105-B02，24 h。

耐熱性測試：根據(jù)EN ISO 17228，120℃加熱7 d。

搭馬過夜，擠水，濕繃板，整軟。

霧化實(shí)驗(yàn)：根據(jù)重力法EN ISO 17071進(jìn)行試驗(yàn)

“碳足跡”評估：是以原料的數(shù)據(jù)庫值為基礎(chǔ)進(jìn)行評估。由于一些原料沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)可用，這種情況下就根據(jù)與之相似的材料已知數(shù)據(jù)來評估。因此，這個數(shù)據(jù)只能是個大約值。

所有的數(shù)據(jù)是基于考慮假設(shè)直到皮具最終焚燒的一個生命周期。列于下面結(jié)果部分的數(shù)據(jù)是樣品50%的標(biāo)準(zhǔn)化有效含量。

5　試驗(yàn)加脂劑的選擇

我們選擇了三類加脂劑作為常用加脂劑的典型代表。

加脂劑1：基于烷烴衍生物和礦物油。

加脂劑2：以氧化二硫酸酯

魚油、羊毛脂衍生物和礦物油為基礎(chǔ)。

表3　不同加脂劑的比較結(jié)果

加脂劑3：以卵磷脂和礦物油為基礎(chǔ)。

另外還對三種特殊植物油改性的新型加脂劑進(jìn)行了試驗(yàn)。

加脂劑4和5：以改性植物油和礦物油為基礎(chǔ)。

加脂劑6：以改性植物油和來源于可再生資源的添加劑為基礎(chǔ)。

6　結(jié)論

所有的結(jié)果總結(jié)于表3。

6.1耐光性

通過比較藍(lán)濕革和沒有加脂的樣品可見，復(fù)鞣過程的確對皮革的耐光性有影響，加脂劑的影響很小。與沒有加脂的樣品比較，加脂劑1、2和3屬于中等，加脂劑4、5和6甚至有輕微的提高，從3～4提高到4。

6.2耐熱性

在加速老化試驗(yàn)的嚴(yán)酷條件下，未處理的藍(lán)濕革明顯變黃。與耐光性結(jié)果相反，鞣制過程的影響微不足道，而不同加脂劑的影響明顯。加脂劑2和3是典型的以天然原料為基礎(chǔ)的加脂劑，有顯著的負(fù)面影響。但合成加脂劑1以及4、5和6都沒有黃變，除了未經(jīng)處理的藍(lán)濕革已可觀察到黃變外。

6.3霧化性

所有革除樣品1外，都表現(xiàn)出低霧化值。樣品1因?yàn)檫x擇了對霧化性不是最優(yōu)的礦物油。

6.4碳足跡

來源于可再生的原料含量和碳足跡之間的關(guān)系清楚可見，雖然這種關(guān)系并不總是呈線性關(guān)系。可再生原料含量高的樣品6的碳足跡比合成產(chǎn)品1少一半。

6.5皮革的性質(zhì)

正如期望的那樣，典型的以天然原料為基礎(chǔ)的加脂劑2 和3使皮革內(nèi)層很柔軟，表面具有滋潤感。相比之下，合成加脂劑1柔軟度較差，但有蠟感，粒面緊實(shí)。樣品4、5、6都能賦予皮革內(nèi)層高柔軟性，樣品6表面有點(diǎn)干。

7　結(jié)論

與合成加脂劑相當(dāng)，以改性植物油為基礎(chǔ)的新型加脂劑能提供良好的耐熱、耐光性。用它們加脂后的皮革，能賦予皮革內(nèi)層很好的柔軟性，就像魚油或卵磷脂加脂后的皮革。根據(jù)配方，再生原料用量達(dá)80%，碳足跡低。因此這些加脂劑很好地融合了結(jié)合皮革性質(zhì)提供合成產(chǎn)品的技術(shù)性能和從天然來源產(chǎn)品的可持續(xù)性。

（編譯自：XXXI IULTCS CongressValencia(Spain)-September 27th-30th2011）