VP-MMT納米復(fù)合材料的制備及其與皮膠原的相互作用.pdf

1、隨著人類環(huán)境保護意識的增強，解決皮革工業(yè)的污染問題已刻不容緩，含鉻廢水和廢渣被認(rèn)為是一種必須治理的嚴(yán)重的污染源，因此消除或減輕鉻污染，實現(xiàn)制革清潔化已迫在眉睫。解決這一問題的主要途徑是開發(fā)新的無鉻或少鉻鞣劑。目前，納米材料的應(yīng)用已在一定范圍內(nèi)取得了成功，有機/無機納米復(fù)合材料因其獨特的性能迅速成為納米技術(shù)領(lǐng)域研究的重點。本研究旨在將傳統(tǒng)的制革工業(yè)與新興的納米技術(shù)結(jié)合起來，希望能夠制備出適用于鞣制的性能優(yōu)異的乙烯基類聚合物/蒙脫土(VP/

2、MMT)納米復(fù)合材料，研究其與皮膠原的作用機理，對于鉻的替代性鞣劑的開發(fā)作出指導(dǎo)性結(jié)論。 采用甲基丙烯酸(MAA)改性鈉基蒙脫土(MMT)，對其改性條件進行優(yōu)化，以X-射線衍射(XRD)、紅外光譜(FT-IR)及核磁共振(NMR)等檢測手段對改性產(chǎn)物進行表征；采用單體原位聚合法制備聚甲基丙烯酸/蒙脫土(PMAA/MMT)納米復(fù)合材料及聚(甲基丙烯酸-丙烯醛)/蒙脫土[P(MAA-AL)/MMT]納米復(fù)合材料，單因素實驗優(yōu)化兩種納

3、米復(fù)合材料的制備工藝：嘗試制備負(fù)載型引發(fā)劑，以負(fù)載引發(fā)劑法制備PMAA/MMT納米復(fù)合材料；以透射電鏡(TEM)、XRD、FT-IR及NMR等檢測手段對PMAA/MMT和P(MAA-AL)/MMT納米復(fù)合材料進行結(jié)構(gòu)表征。采用價鍵理論表征與微觀結(jié)構(gòu)觀察相結(jié)合的方法研究上述兩種納米復(fù)合材料的鞣制機理。 MAA改性MMT的最佳工藝為：蒙脫土浸泡時間24h，MAA中和度20％，MAA與MMT的質(zhì)量比2:1，改性時間5h，改性溫度60℃

4、。甲基丙烯酸與蒙脫土可形成氫鍵結(jié)合，而甲基丙烯酸鈉與蒙脫土層間的金屬離子形成配位鍵結(jié)合。 PMAA/MMT納米復(fù)合材料制備的較優(yōu)工藝為：引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％，蒙脫土質(zhì)量分?jǐn)?shù)2％，聚合反應(yīng)溫度75℃，聚合反應(yīng)時間2.5h。P(MAA-AL)/MMT納米復(fù)合材料制備的較優(yōu)工藝為：蒙脫土質(zhì)量分?jǐn)?shù)4％，引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)6％，甲基丙烯酸與丙烯醛摩爾比3:1，體系pH值3.5，亞硫酸氫鈉與丙烯醛摩爾比1.2:1，聚合反應(yīng)時間3.5h。過硫酸鉀、

5、過硫酸銨和偶氮二異丁基脒鹽酸鹽三種引發(fā)劑中以過硫酸鉀制備的負(fù)載型引發(fā)劑綜合效果最優(yōu)。其制備條件為：過硫酸鉀與蒙脫土質(zhì)量比1:1，插層時間1h。根據(jù)優(yōu)化工藝所制備的納米復(fù)合材料均屬于剝離型納米復(fù)合材料，納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性較相應(yīng)聚合物有明顯提高。 PMAA/MMT和P(MAA-AL)/MMT兩種納米復(fù)合材料的應(yīng)用實驗結(jié)果表明：兩種納米復(fù)合材料均具有一定的鞣制性能，作為主鞣可使坯革的收縮溫度達到70℃左右，增厚率達到70％以上，與

6、2％鉻粉配合鞣制，坯革的收縮溫度可達90℃以上，增厚率達到100％左右。與相應(yīng)聚合物鞣制的革樣相比，耐濕熱穩(wěn)定性相差不大，增厚率、強度和韌性明顯提高，但彈性和柔軟性有所下降。兩種納米復(fù)合材料應(yīng)用于皮革鞣制可使鉻粉的用量減少75％(從8％減少至2％)，同時可顯著降低廢液中的鉻含量，促進鉻吸收。 納米復(fù)合材料的鞣制機理研究結(jié)果表明：膠原纖維分子側(cè)鏈的氨基是兩種納米復(fù)合材料作用的主要基團。PMAA/MMT納米復(fù)合材料分子中的羧基可與膠