中國皮革利用納米技術(shù)改造傳統(tǒng)的皮革和制鞋工業(yè)楊穎，于淑賢國皮革和制鞋工業(yè)研究院，北京100016隨著人類對客觀事物認(rèn)識的不斷深入，發(fā)展出了兩個層次微觀領(lǐng)域和宏觀領(lǐng)域3然而，在宏觀領(lǐng)域成微觀領(lǐng)域之間還存在著介觀領(lǐng)域，這個領(lǐng)域包括從微米亞微米納米到團(tuán)簇尺寸范圍。目前通常把0.1本系有關(guān)現(xiàn)象的研宄稱為介觀領(lǐng)域，而納米體系和團(tuán)簇就從這種狹義的介觀領(lǐng)域中獨(dú)立起來，出現(xiàn)了納米體系，納米是指10范圍的個尺寸概念。納米技術(shù)是指納米材料和物質(zhì)的獲得技術(shù)組合技術(shù)以及在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用技術(shù)，是在20世紀(jì)80年代末誕生并崛起的新興科學(xué)。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)某些物質(zhì)顆粒達(dá)到納米尺寸范圍內(nèi)物理化學(xué)性質(zhì)將發(fā)生巨大改變，產(chǎn)生奇異優(yōu)良特性，因此，納米技術(shù)成為了科學(xué)家們致力研究的焦點(diǎn)。短短幾年時間，科學(xué)家們利用先進(jìn)的科技手段完成了利用掃描隧道顯微鏡直接操作原子；制備奇異特性的納米材料；納米生物學(xué)；納米機(jī)械及機(jī)械人等屯大研宄成果在我，納米技術(shù)研允業(yè)已經(jīng)歷了十幾年的發(fā)展，作納米材料制備和應(yīng)叫方面取得舉肚目4目的成績，納米碳管己經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室完成制備；超重力法制備納米村料納米塑料尼龍超雙親雙疏材料納米建材等已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段納米技木突飛猛進(jìn)的發(fā)展在不遠(yuǎn)的將來將成為高新技術(shù)的源頭，大大改變我們的生活。

　　作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的皮革和制鞋工業(yè)必須抓住這次技術(shù)革命的機(jī)遇納米技術(shù)是當(dāng)今世界zui前沿的高新技術(shù)之，然而納米概念在我們行業(yè)早己出現(xiàn)制革工業(yè)所用的原料皮主要由1型膠原蛋白組成，而1型膠原蛋白的結(jié)構(gòu)就是納米尺寸，其中由條氨基酸鈦鏈組成肽鏈之間的距離為由原膠原分子錯落排列形成的膠原原纖維直徑為50，1！事實(shí)上，膠原分子具有良好的剛性。其強(qiáng)度可與鋼材相比美前還沒有人知道這圮否與維結(jié)構(gòu)的膠原分子直徑屬于納米尺寸有關(guān)。另外，我們使用的許多制革化學(xué)品也可能涉及到納米尺寸，如制革工業(yè)用的鉻鞣劑12！

　　納米材料具有大的比面積，小尺寸效應(yīng)，面原子數(shù)面能以及由面效應(yīng)量子尺寸效應(yīng)宏觀量子隧道效應(yīng)等導(dǎo)致納米微粒的熱磁光的敏感性和面穩(wěn)定性不1尸常規(guī)粒子等物理性能，1時具有特殊的吸附性分散團(tuán)聚和不同流變學(xué)等化學(xué)特忱這使以它具廣闊地應(yīng)用前景。我們可廣泛應(yīng)用該技術(shù)于皮革和制鞋工業(yè)1鞣制機(jī)理和新型鞣劑的研制前人所述的鉻鞣制機(jī)理是當(dāng)鉻絡(luò)合物粒子尺寸達(dá)到兩條多鈦鏈空間距離時，鉻離子便與兩條多鈦鏈發(fā)生雙向交聯(lián)，產(chǎn)生鞣制性能但是，在干燥的膠原中，鈦鏈之間的距離為，充水后增大到1.7因此，當(dāng)鉻絡(luò)合物分子小于1.7謬時貝不易產(chǎn)生交聯(lián)，根據(jù)計(jì)算，1說子鏈鍵長為0.8如果具有鞣性的鉻絡(luò)合物含有4個鉻包括它兩端連接的羰基第作者簡介楊穎，男，16年生，學(xué)士學(xué)位，**工程師氧原子在內(nèi)，其鍵長約為2.4偵，充分滿足了交聯(lián)的需要。但此時交聯(lián)并不多，只有當(dāng)鉻核大于4個時才產(chǎn)生鞣制作用。但是，也不希望鉻絡(luò)合物粒子過大，否則，無法滲透，失去鞣制作用2！因此，我們可以推斷鉻鞣制產(chǎn)生的多點(diǎn)交鏈應(yīng)該在膠原分子之間。而不是膠原分子本身的條多肽鏈之間產(chǎn)生結(jié)合值得注總的另方面足當(dāng)皮革在干燥和干燥鉻絡(luò)合物粒子是否發(fā)生脫水作用，粒子結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變化，多點(diǎn)結(jié)合是否存在我們知道，有鞣制作用的物質(zhì)不僅包括可以與膠原結(jié)合的金屬絡(luò)合物。而1還，象栲膠類的人分子膠體傳統(tǒng)的梢鞣機(jī)理是栲膠主要通過分子間力與膠原結(jié)合，并填充在膠原纖維之間，這盡管沒有產(chǎn)生多點(diǎn)的化學(xué)鍵連結(jié)2，但仍然產(chǎn)生鞣制作用，而栲膠的結(jié)構(gòu)也應(yīng)為納米尺寸級別也就是說，不儀僅是鞣劑對膠原產(chǎn)生多點(diǎn)結(jié)介才能產(chǎn)生鞣制作甩閃此，我們可以通過深入研宄鞣制機(jī)理，開發(fā)可以替代具，毒性的鉻的納米鞣劑目前。

　　己經(jīng)有利用納米氧化物鞣制得到收縮溫度為80，的皮革試驗(yàn)報(bào)告。

　　2功能性納米復(fù)鞣材料研制納米銀離子具有抗菌作用；納米0硅氧烷含氟面活性劑氧化銻具，阻燃性；納米闈化鈦具有自清潔等特性我們可以通過嫁接技術(shù)，把具有特殊性能的納米粒子接枝到復(fù)鞣村料分子上，或通過中，并根據(jù)該材料的性質(zhì)調(diào)整制革工藝，使這些粒子均勻分散并牢固地固定在皮單纖維之間時對其進(jìn)行保護(hù)，以達(dá)到具有長久抗菌阻燃自清潔等特點(diǎn)，并對人體無傷納米技術(shù)研，的+斷深，提出了異質(zhì)協(xié)同理論異質(zhì)協(xié)同的含義是兩種或兩種以上不同物質(zhì)界面組合產(chǎn)生的奇異效果，該界面組合處于微觀和宏觀之間。例如，半導(dǎo)體領(lǐng)域中的刊結(jié)，材，領(lǐng)域中的+鎊鋼超硬鋼等。根據(jù)這理論，科學(xué)家們已經(jīng)研究出了超雙親和超雙疏納米材料，應(yīng)用于農(nóng)膜和紡織工業(yè)3；研究出了在同界面上的氧化還原*板，用于大腸桿菌的自動殺滅。應(yīng)用這技術(shù)我們可以研制超防水防油防霧化皮革材料。

　　3納米皮革涂飾劑的研制部分納米材料可以改變皮革涂飾劑的空間結(jié)構(gòu)曾有人利用電鏡做過如下試驗(yàn)對單的丙烯酸樹脂和利定試的納米氧化物處理后的丙烯酸樹脂進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)單的丙烯酸樹脂乳液中，丙烯酸樹脂顆粒呈現(xiàn)雜亂無章狀態(tài)，而利用定量的納米氧化物處理后的丙煉酸樹脂乳液中。丙烯酸樹脂顆粒井然有序，呈現(xiàn)出線型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)狀態(tài)，時物理生能得到較大改變無機(jī)納米粒子會產(chǎn)生強(qiáng)的增強(qiáng)增韌作用，例如超微細(xì)化氧化鋅粒子耐熱性好，并具有抗菌抗霉和消除異味的功能；經(jīng)過處理的殳脫土具有降低樹脂黏度提高強(qiáng)度的特性般認(rèn)為作用機(jī)理包括以下2個方面1剛性粒子的存在產(chǎn)生應(yīng)力集中，誘發(fā)周圍樹脂產(chǎn)生微開裂，吸收定的變形功2剛性粒子阻止基體樹脂裂紋擴(kuò)展或使其鈍化。達(dá)到終止裂紋發(fā)展為破壞性開裂利用納米材料提高塑料強(qiáng)度和改變黏度的研究成果己經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，我們可以利該技術(shù)成果和。論基礎(chǔ)對皮革涂飾劑進(jìn)行改造，在不增加涂飾劑硬度的，提下，大大提局皮革涂飾層的機(jī)械強(qiáng)度和韌性。些無機(jī)納米村料，具有耐溶劑忭，在甲苯丙酮中不溶解不溶脹如果這些納米材料應(yīng)用于涂飾劑中使其聚合物廣生物理或者化學(xué)的交聯(lián)，提高涂飾劑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有望大幅度降低涂飾劑在溶劑中的溶脹作和提尚耐溶劑性納米了仇乙⑷人⑷納米氧化鐵。納米云母等，由粒徑細(xì)化，微粒尺寸與光波波長相當(dāng)，在更寬的紫外范有強(qiáng)的吸收和反射作用例如向蒸餾水中分散保的納米對紫外線的吸收可達(dá)到接近10脫。利用這些特性制備具有阻隔紫外功能的皮革和制晶般機(jī)紫外線遮獻(xiàn)劑雖有記遮蔽效果，但經(jīng)長時間紫外線照射就會分解，引起防紫外線性能的下降，目前發(fā)展的納米無機(jī)紫外線屏蔽劑，具有反射和吸收的雙重功能，性能穩(wěn)定，安全有效；特別是超微細(xì)化氧化鋅粒子耐熱性好，并具有抗菌抗霉和消除異味的功能，是理想的紫外線遮蔽劑。以，2為代的部分納米材料不僅具有肌隔紫外功能，而且還具有耐紫外線功能試驗(yàn)明利用定量的納米材料處理色漿，以仲色漿的耐紫外線功能大大提高，達(dá)到在75，紫外線照射下色度變化小尸1級水平。

　　由此看出，我們可以利用納米技術(shù)改造成膜劑色漿，也可把功能性納米材料當(dāng)作填料，或研制性能更優(yōu)異的納米級色漿4抗菌防臭納米鞋材的研制用于高分子材料的抗菌劑主要有2大類有機(jī)類和無機(jī)類抗菌劑本身的抗菌機(jī)理取決于它們的結(jié)構(gòu)，有機(jī)類抗菌劑般是通過帶有正電荷的活性成分基團(tuán)與細(xì)菌面細(xì)胞的負(fù)電荷相吸引。以物理方式破壞細(xì)謂的細(xì)胞股，使細(xì)菌死。但多數(shù)有機(jī)類抗菌劑不耐高溫?zé)o機(jī)類抗菌劑似括有機(jī)金屬抗菌劑的抗菌作用，是以從纖維中徐徐溶出散，與細(xì)胞內(nèi)巰基結(jié)合，引起細(xì)菌代謝障礙而死在水和空氣的體系中激米丁處和⑷在陽光尤其是紫外線的照射下能夠目行分解出由移動的帶負(fù)電荷的電子和帶正電荷的空穴，對細(xì)菌產(chǎn)生殺滅作用。

　　利這特點(diǎn)可以研制討人體無害具有優(yōu)良吸附性能的多孔光活性非光活性復(fù)合納米材料，使之具有殺菌吸附異味功能然后采用分子設(shè)計(jì)理論，制備出層狀化合物，再通過離戶交換工藝將銀離子固定于層狀之間，形成納米層狀無機(jī)有機(jī)納米復(fù)合抗，吸，防臭功能體化結(jié)構(gòu)抗菌材料，5遠(yuǎn)紅外線反射功能鞋用材料的研制些納米氧化物，1入2，81化的夂合粉在紅外波段心很強(qiáng)的吸收作用，它們與鞋底用高分子復(fù)六能夠獲得遠(yuǎn)紅外功能村料，這種材料付人體釋放的紅外線有很好的屏蔽作用，能夠增強(qiáng)保暖效果在添加納米微粒的遠(yuǎn)紅外材料中懺米微粒的用量在晚以下就可以發(fā)揮巨人的保暖功效和強(qiáng)度。

　　大大減輕材料的重量。通過篩選理想的天然無機(jī)礦物工業(yè)廢棄物，得到能放射22，1波長遠(yuǎn)紅外線具有保健功能的納米粉末，直接作為鞋材的填充材料6高性能鞋底材料的研究納米材料本身具有超強(qiáng)高初為體后將具有高強(qiáng)高，特性例如納米碳管的強(qiáng)度彈性模量都*高，甚至可以彎曲后再彈回，可以用于制備高強(qiáng)高彈性的高分子材料。

　　聚合物勾處理后的粘土復(fù)介后的強(qiáng)度和模量大大提高，但材料的加工忭能仍然良好。內(nèi)內(nèi)外對撲米粘1在塑料橡膠領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛深入的研究，已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。

　　利用納米材料的這些功能，我們可以對鞋底材料進(jìn)行性能改良，研制超輕耐磨防沿的，底。

　　7利用納米光催化技術(shù)解決價硫污染價硫是制革工業(yè)的重要污染物產(chǎn)生于堿法脫毛過程般在脫毛后期，濃度為388凡左右。目前處理方法有單獨(dú)排放后利用硫酸猛為催化劑曝氣氧化和利用雙氧水在轉(zhuǎn)鼓中直接試化方這叫方法處理較徹底，但設(shè)備損耗大，產(chǎn)生大量沉淀，運(yùn)轉(zhuǎn)成本高。制革廠較多使用的方法是與其它污水混合后進(jìn)行生化曝氣處理。而這種處可方法的效果較差我們?nèi)舭鸭{米光催化劑與均相光氧化配合技術(shù)利⑴在脫毛廢液處理中，將得到良好效1 8納米絮凝劑在制革廢水處理中制革度水中的懸浮物混介后般為8008幾升左右，并含有成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)污染物。除去懸浮物并盡可能多地在預(yù)處可中去除污水中有機(jī)成分是制革廢水處理中要因素目前國內(nèi)制革工業(yè)中常用錯鹽和鐵鹽作絮凝劑，處理效果差，用量大，成本高。利用廢鐵合成的納米聚鐵絮凝劑及納米夂介絮凝劑有機(jī)配介應(yīng)到制革廢水的絮凝處理中，處理效率高，用量小，成水低次污染，水固分離快等優(yōu)點(diǎn)，可望為制革廢水的預(yù)處理提供種高效技米9利用納米光催化技術(shù)進(jìn)行綜合污水處理制革污水大，成分復(fù)雜，濃度目前通過絮凝生化處理后，色度陽，氨和氮等指標(biāo)很難達(dá)到㈤家級排放標(biāo)準(zhǔn)將納米光催化技術(shù)和均相光化學(xué)氧化技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用到制革工業(yè)污水處理中，與已有絮1生化技術(shù)結(jié)合，作為后處理技術(shù)，可望為我國制革廢水處埋提供新的綜介技水納米光催化和均相光化學(xué)闈化技術(shù)是目前1際上前沿的高新環(huán)境技術(shù)，是國際研，開發(fā)的熱點(diǎn)，我國在該領(lǐng)域的研究與開發(fā)處于國際前列，特別是對太陽光及可光利用光催化劑制備及光化學(xué)反應(yīng)機(jī)理研宄斤面都，得戈破性進(jìn)展，目前，己經(jīng)，人在實(shí)驗(yàn)室利用光催化技術(shù)處理低濃度含農(nóng)藥廢水及含染料廢水，并取得了很好的效果納米技術(shù)是剛剛成長中的新興科學(xué)，不論在理論上還是在實(shí)踐上，人們對納米技術(shù)的認(rèn)識還相對淺顯隨力科學(xué)家們的+斷探索和納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化快違發(fā)展，納米技術(shù)將在越來越廣泛的須域得到應(yīng)叫，在不遠(yuǎn)的將來。納米技術(shù)必將推動我們皮革和制鞋行業(yè)走向新的里程翟中和，王喜忠，丁明孝。細(xì)胞生物學(xué)。高等教育出版社，2000101成都科學(xué)技術(shù)大學(xué)，西北輕工業(yè)學(xué)院。制革化學(xué)及工藝學(xué)。輕工業(yè)出版社，156 0190 2607；307咸才軍，江雷，段雪，等。納米技術(shù)在化工及塑料行業(yè)應(yīng)用研討會會刊。中國化工信息中心，25，29，39收稿日期2001