《皮革及其中皮膠原的熱解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：皮革及其中皮膠原的熱解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
本項目擬以牛皮、羊皮為主要原料，採用不同的鞣製方法製備試樣，並對其進行紫外光、熱等各種老化處理。通過X-射線衍射、紅外光譜、拉曼光譜、核磁共振等現代分析方法研究與表征各種試樣的結構，尤其是其化學結構和聚集態結構，研究與對比這些試樣與合成革、皮革文物聚集態結構上的區別；利用熱分析、熱質聯用技術等研究與分析各種試樣的熱解機理、熱解成分與熱解動力學，探索不同試樣的聚集態結構、熱解成分與熱解動力學之間的關係；研究各種試樣的熱解特徵，建立試樣的熱解特徵與其製備方法、物理和化學結構之間的關係，了解各種試樣熱解特徵的異同之處以及各種鞣製材料對皮膠原結構與熱解行為的影響機理。通過本項目的研究與實施，為高性能皮革的研究與開發、高性能皮革化學品的合成與套用、皮革類文物的鑑定與保護、傳統皮革製造方法的挖掘與傳承、皮革及其他膠原基材料廢料的熱解處理、天然皮革和合成革的鑑別與鑑定等提供必要的理論依據。
結題摘要
首先研究了I型膠原在空氣和氮氣中的熱解過程。空氣中，膠原熱解有脫水、熱裂解與熱氧化降解、氧化三個階段；氮氣中，膠原的熱解只有脫水、熱裂解兩個階段。採用變溫SEM研究了皮膠原在加熱中的形貌變化，發現200℃後皮膠原發生脫水、三股螺旋結構塌陷，直至斷裂。用偏光顯微鏡觀察了膠原在30—240℃間的晶相轉變：低溫下有晶體結構，其分子內和分子間的氫鍵使其結構有序；隨溫度升高，分子間氫鍵被破壞，有序結構轉變為無序結構；240℃後完全為無序結構。膠原中由無定形態、部分有序不穩定的結晶態和穩定的結晶態。利用TG-DTG研究了膠原和皮纖維在氮氣中的熱解動力學。 升溫速率對皮纖維的熱解起始溫度不大。戊二醛、甲醛和鉻鞣試樣在氬氣中熱解產物組成一致，但其熱解產物的逸出溫度和強度差別較大。戊二醛鞣試樣熱解時釋出CH4較多，說明戊二醛與皮纖維間形成環狀化合物較多，熱解後期發生二次分解生成CH4； 對於質荷比30的碎片，甲醛鞣試樣熱解時只有一個峰，而戊二醛鞣試樣中有兩個峰，說明甲醛和皮纖維間含氮基團只有一種結合，而在戊二醛鞣試樣中有兩種結合。甲醛鞣試樣熱解時450℃有質荷比54、67、91碎片逸出，而戊二醛鞣試樣質荷比91碎片單獨逸出，說明皮纖維中含苄基基團與戊二醛結合穩定，而與甲醛未結合或結合不牢固。三種試樣質荷比44的二氧化碳都在400℃左右出現一個大峰，說明其二氧化碳來源一致。 對比不同濃度鉻鞣液鞣試樣的TG-MS圖發現，熱解中質荷比16、17、18、44、45、47、48、64、66的小碎片逸出溫度隨鉻鞣液濃度的升高在前期不斷升高，鞣液濃度達7.5g/L後變化不大，說明達該鞣液濃度後，鞣液濃度對膠原中羧基、羰基、甲基及亞甲基等加熱產生小分子的基團不再有影響。質荷比為26、27、41、43、54、55、56、57、65、67、68、78、91、92的碎片在425~445℃逸出，說明不同濃度鉻鞣液與皮纖維的主要結合點為膠原分子中的烷烴類基團。研究成果對於進一步了解皮革的鞣製機理、皮革類文物的鑑定與保護具有重要的價值。
