基于生物大分子的創新型復鞣劑

Dr. Dietrich Tegtmeyer, Chris Tysoe著

基于生物大分子的創新型復鞣劑

Dr. Dietrich Tegtmeyer, Chris Tysoe著

盡管最先進的皮革加工技術可以認為是“可持續性的”，但仍有可改進的余地。特別是皮革化學品使用再生資源作為基礎原料，利用了有用的副產品（否則就浪費了），這將成為一個更強大的可持續發展的驅動力或未來的關鍵性能指標。本文介紹了一系列新的復鞣劑化學品，它具有以下4大優點：（1）減少廢物排放，可再利用當前的副產物；（2）減少廢水中的鹽和COD；（3）綠色增長——用生物可再生原料代替以石油為基礎的化學原料；（4）避免或使限制性物質的殘留最小化。本文在解釋了化學設計的原理后，通過批量試驗展示了技術成果。

1　前言

可持續性不再只是一種選擇，它需要改變觀念和新的思考。目前皮革工業傳統的和標準的操作受到挑戰。從整體的角度考慮幫助皮革工業修正方向以滿足其長期的目標。持續改進和增量式發展過程已持續了數年，并取得了有意義的重大進展。然而增量改進過程達到了一個“瓶頸”，在那里，投資的增加并沒有得到潛在回報相應的增加。這就為實施全新的、一些截然不同的東西提供了機會。

在復鞣劑化學領域我們已經進入了一個“停滯期”，是時候重新思考如合成鞣劑、樹脂、聚合物這些當前的標準產品了。從一個整體的可持續發展的視角看，要求適應新的可持續發展標準。大多數合成類復鞣劑都是以石油衍生物為基礎。此外有些合成類復鞣劑還含有高含量的無機鹽，這些鹽最后進入了廢水。再就是，大多數傳統的有機復鞣劑，在廢水處理時生物降解困難，也難于其他處理。以甲醛為基礎原料的合成鞣劑或樹脂會有潛在的殘留風險，是最終的革制品限用物質。

基于上述原因，我們有效利用生物大分子開發出了一種新型復鞣劑，用于生產高質量皮革，可持續性更好。現在制革者能夠用一個完全可以替代傳統樹脂、大多數聚合物的復鞣劑生產革坯，這種新鞣劑將來甚至會完全取代標準的合成鞣劑。

2　基本原料和新產品的生產

在復鞣中再利用天然高分子如膠原或蛋白質，有人已經提出很長時間了。已有人用丙烯酸鞣劑改性膠原水解物，但很少在市場上推出。

本文介紹的新產品是基于特殊的真正化學，包括再生原料如蛋白質和碳水化合物，且具備越來越強的替代傳統復鞣劑的能力。其生產技術是一個獨特的工藝，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，這些中間產物通過聚合作用和功能化作用，獲得具有特定的有商業價值的改性產品。

3　結果和討論

新產品系列的三個產品都是兩性的，同時含有陰電荷和陽電荷，特別是復鞣鉻鞣革具有很好的吸收和結合性能。特別是與傳統的聚合物復鞣劑比較，新產品表現出顯著良好的吸收性，減少廢液中的COD高達30%（圖1所示）。

此外，新的聚合物產品復鞣廢水處理時，容易被微生物降解。通過一個獨立的檢測實驗室，證明了新產品相當好的生物降解性（圖2所示），實驗是根據經濟合作與發展組織（OECD）原則301F進行的，有

兩個產品歸為“容易降解”，而能替代傳統聚合物復鞣劑的第三個產品也表現出很好的實驗結果，僅28天降解52%，這是向前邁出的重要一步（參見圖1）。這樣制革廠就可以減少廢水處理費用。

圖1　基于生物大分子的復鞣劑和傳統復鞣劑對照組第一次水洗廢液的COD值以及生物降解5天后的COD值

圖2　被證明的“容易生物降解”：根據經濟合作與發展組織（OECD）原則301F進行的兩個新產品生物降解試驗

圖3　新產品與對照組的耐熱耐光性

圖3所示為其他物理性質。染色性、豐滿性、緊實性、選擇填充性以及耐熱和耐光性完全可以定制，以滿足最終皮革的要求。

為了從新的生物大分子中獲取最大效益，需要考慮應用回報。因為它們的性質如親水性、結合性、等電點等不同于以石油為基礎的對照組.。通過研究不同的調整配方我們已經發現新產品的許多優點，經過一段時間將發布那些新產品革新的新方向。

4　結論

成功開發出了一種新的使用可再生原料（包括蛋白質和碳水化合物）合成的復鞣劑，已用于工業化皮革生產。新復鞣劑的性質與傳統的以石油為基礎的復鞣劑對照組不同，所以配方需要重新檢驗以便最大限度地發揮新產品的優勢。在我們的工業中，可持續性是全面進步的主要驅動力，它是正確的一步，現在是沿著這個方向發展的正確時間。即使是第一階段的部分替代，已經將皮革生產的環境方面和碳足跡方面的整體生態平衡得以改善。

【周國龍譯自10thAICLST November 24th–26th2014, Okayama (Japan)】