植鞣工艺学简易教材.doc

植鞣工艺学 课程任务： 植鞣工艺学是制革专业的主要课程。植物鞣革是现代皮革生产中重要的鞣制方法之一，该课程主要探索植鞣的基本理论和方法，影响植鞣的主要因素，植鞣重革和轻革的生产方法，总结各种皮革加工过程中所取得的生产实践经验。 第一章 植物鞣剂 植物鞣剂通称为植物鞣剂，是林产化学工业主产品之一。植物鞣剂是一类重要的化工原材料，它在制革、石油、交通、矿业、化工、印染、造纸等行业中分别用作鞣剂、稀释剂、除垢剂、抑制剂、沉锗剂、防蚀剂、匀染剂、固色剂、着色剂等。目前制革用量最多，其次是石油，二者约占植物鞣剂总量的70％左右。 1.基本概念： （1）植物鞣质：tannin 含于植物体内的、能使生皮变成革的多元酚化合物。植物鞣质简称鞣质。在林产化学中又称为单宁，也有人将其称为植物多酚。 （2）植物鞣液：vegetable extracts 富含鞣质，且有利用价值的植物的皮、干、叶、果称为植物鞣料。用水浸提植物鞣料提取鞣质所得的浸提液，叫做植物鞣液。 （3）植物鞣剂：vegetable tanning agents 植物鞣液经进一步处理而得到的固体块状物或粉状物，称为栲胶或植物鞣剂。 2、制备植物鞣剂的植物 植物鞣料是生产制备植物鞣剂的主要原料，它存在于植物之中。有工业利用价值的树皮、木材、果荚(壳)和树叶等都是制备植物鞣剂的原料。低等植物几乎不含鞣质，只有高等植物特别是双子叶植物才含有较多的鞣质。到目前为止，在工业生产中有利用价值的不过二三十种，而国内外使用的植物鞣料主要有黑荆树、坚木、橡碗等十几种。 能制备植物鞣剂的植物 树皮Barks 木材 Woods 果子Fruits 树叶Leaves 树根 荆树皮Mimosa 坚木 Quebracho 柯子Myrobalans 漆叶Sumac 红根 红栲树mangrove 栗木chestnut 橡碗valonea 黑儿茶或槟榔膏 gambir 合金欢acacia negra 槲树oak（次要） 桉树 eucalyptus Pine 槲树oak（主要） 3. 植物鞣剂的生产过程 3.1植物鞣剂的生产 植物鞣剂的生产属于化工生产过程。其生产过程大致如下： 植物鞣料→粉碎→浸提→净化→浓缩→干燥→包装→成品 3.2 植物鞣剂的改性 国产的植物鞣剂在使用过程中有时会出现沉淀多、颜色暗、易发霉和渗透性不好的缺点，给鞣制带来不利的影响。因此，需要对其进行改性。 一般采用亚硫酸钠和亚硫酸氢钠来处理栲胶鞣液的沉淀，使鞣液中的沉淀分散，提高鞣液的聚积稳定性，阻止鞣质微粒聚集，增加其溶解度。同时，已亚硫酸化的鞣质对非亚硫酸化的鞣质也可起着稳定的作用，亚硫酸化的原理是使亚硫酸盐在鞣质苯环的双键上进行加成反应，在其分子上引入亲水性的磺酸基，从而增加鞣质的亲水作用。 在对沉淀多的栲胶进行亚硫酸化处理时，一般是于溶胶中加入固体栲胶重各为0.5％的亚硫酸钠和亚硫酸氢钠，在80～90℃的条件下反应10～12小时，在搅拌下待其完全溶化。也可采用加温沉降，清液继续使用，沉淀单独处理的方法。 （1)亚硫酸盐处理的目的 向浓胶加入一定量的亚硫酸盐，在加热搅拌下进行处理，使鞣质分子中引入磺酸基，故称磺化。亚硫酸盐使鞣质结构与性质发生了很大变化。浓胶进行磺化可以： 减少沉淀物— 增进冷溶性—鞣质分子中引入亲水的磺酸基，其结构发生改变，使植物鞣剂沉淀减少，易溶于冷水。 提高渗透速率—鞣质微粒变小和鞣质分解。由于鞣质微粒变小，使鞣液的稳定性增强，渗透速率得到提高。在磺化过程中，由于鞣质部分被分解为非鞣质，导致纯度下降，鞣革性能变差。因此亚硫酸盐用量应适当，一般不超过鞣质质量的10％。 浅化植物鞣剂颜色—鞣质易氧化生成醌类深色物质，用亚硫酸盐可以使醌类深色物质还原，取代基恢复到原有的羟基形式，鞣质颜色变浅。另外，在处理过程中，添加甲酸(或乙酸等)与未结合的亚硫酸氢钠(或焦亚硫酸氢钠等)作用，可使鞣质还原，颜色更浅。 （2）亚硫酸盐处理的原理 亚硫酸盐与缩合类鞣质可能有四种反应： 加成反应 鞣质是多元酚的衍生物，一般认为，鞣质与亚硫酸盐作用类似简单的酚类与亚硫酸盐的加成作用。 置换反应 亚硫酸氢钠与缩合类鞣质的反应，可以认为是亚硫酸氢钠与黄烷二醇-3，4类似的反应，磺酸基置换黄烷二醇—中4位上的羟基。 取代反应 亚硫酸氢钠或亚硫酸钠与3，4坚木鞣质作用，磺酸基进入坚木鞣质分子中儿茶素A环6位。 杂环上反应 由于鞣质分子中黄烷醇类杂环(苯基醚键)水解，磺酸基进入杂环2位。 鞣液的pH升高 由于亚硫酸盐的加入，鞣液pH一般提高0.5-1个单位。 目前生产的植物鞣剂，多是采用亚硫酸盐改性过的，因此，鞣剂中的鞣质结构与未改性的有差别，而鞣性上