《皮膠原發生黃變的機理與影響因素研究》是依託鄭州大學，由湯克勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：皮膠原發生黃變的機理與影響因素研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：湯克勇
- 依託單位：鄭州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
首先以部分水解膠原為模型物，採用鞣製、復鞣和加脂等製革改性方法製備不同的試樣，再進行熱、濕和各種光照處理試樣，通過紅外光譜、紫外光譜、熱分析、色譜和色度分析等研究其產生的黃變、黃變過程中所發生的反應及其機理，探索其黃變與六價鉻含量、分子量、結構及熱轉變間的關係，遴選出有利於皮膠原耐黃變能力的加工助劑。然後，採用這些助劑處理皮膠原纖維和皮革試樣，用各種改性（端基化學改性、抗紫外線處理與抗氧化劑處理等物理改性）方法製備耐黃變皮膠原試樣，再進行濕、熱和光照處理，通過處理前後試樣力學性能和色度的變化，探索改性方法、改性助劑和皮膠原耐黃變能力間的關聯性。通過本項目的研究，發現皮膠原黃變的機理與黃變過程中所發生的反應，確定耐黃變皮膠原改性助劑的結構特徵，提出提高其耐黃變能力的方法與措施。既填補國內外在該領域的研究空白，又為高耐黃變皮膠原材料的開發、皮革類文物的保護及人體皮膚的保健提供必要的理論依據。
結題摘要
本項目採用酸溶-酶解法提取膠原，製備了膠原膜與膠原溶液，並以膠原膜、膠原溶液和動物皮為原材料，對其進行了各種物理與化學改性，製備了各種改性試樣。用UV光照和熱處理對試樣進行了黃變處理，研究了膠原膜、膠原溶液和動物皮的物理、化學和光學性能，分析了膠原材料在色差、結構、熱穩定性和表面形貌方面的變化，探討了其黃變的機理，並探索了抑制膠原材料黃變的方法。研究表明，膠原的黃變程度隨著黃變處理時間的延長而增加。分別處理24h後，光照黃變程度高於熱處理（80℃）的黃變程度。皮膠原的黃變程度與處理時間間存在對數關係，相關係數達0.990以上。膠原在光和熱的作用下分別發生了化學反應。在紫外光照射初期，有新的不飽和共軛基團生成；隨著照射時間的延長，膠原材料中膠原分子的結構發生了變化，由螺旋結構向無規線團轉變，膠原由大分子逐漸變成了小分子，使其紫外吸光度降低。UV照射時間的長短對於膠原溶液性質的改變影響很大，短時間UV照射會使膠原纖維發生交聯，而長時間UV照射會使膠原發生降解，結構被破壞，分子鏈間相互作用變弱，膠原溶液的粘度變小。通過對比分析紫外照射對膠原膜和膠原溶液的影響發現，膠原在溶液中更易被破壞，發生黃變及降解。鞣製賦予了膠原更穩定的結構。硫酸鋁鞣皮膠原的耐黃變性好於合成單寧鞣製皮膠原，可能是合成單寧本身含有發色基團，在紫外線作用下，發色團會吸收紫外線而產生黃變。黃變後，無論是鞣製還是未經鞣製皮塊的濕熱收縮溫度都明顯降低。其中，硫酸鋁鞣製皮塊最明顯，達17.7℃。表明硫酸鋁鞣製皮塊的耐濕熱穩定性受黃變的影響大於單寧鞣製的皮塊。紫外照射對單寧鞣製試樣的影響比未鞣製和硫酸鋁鞣製的試樣小。鞣製後，皮膠原的熱降解活化能降低值低於未鞣製的，而合成單寧鞣製的皮膠原的熱降解活化能比短時間紫外照射的降低了，但與未照射的相比卻有所增加，說明鞣製後皮膠原的耐紫外光穩定性得以提高，其中單寧鞣製皮膠原的耐紫外光穩定性優於硫酸鋁鞣製皮膠原。為了抑制紫外照射引起膠原的黃變，本項目研究了不同光禁止劑抑制膠原黃變的能力。採用了納米二氧化鈦、納米氧化鋅作為抗黃變劑，研究了其對乾態和濕態膠原黃變能力的抑制作用。納米二氧化鈦和納米氧化鋅在膠原膜和膠原溶液中分散均勻，可對紫外光有非常好的禁止作用，並有效地抑制膠原黃變的發生和膠原的降解。
