中国皮革利用纳米技术改造传统的皮革和制鞋工业杨颖，于淑贤国皮革和制鞋工业研究院，北京100016随着人类对客观事物认识的不断深入，发展出了两个层次微观领域和宏观领域3然而，在宏观领域成微观领域之间还存在着介观领域，这个领域包括从微米亚微米纳米到团簇尺寸范围。目前通常把0.1本系有关现象的研宄称为介观领域，而纳米体系和团簇就从这种狭义的介观领域中独立起来，出现了纳米体系，纳米是指10范围的个尺寸概念。纳米技术是指纳米材料和物质的获得技术组合技术以及在各个领域中的应用技术，是在20世纪80年代末诞生并崛起的新兴科学。科学家们发现，当某些物质颗粒达到纳米尺寸范围内物理化学性质将发生巨大改变，产生奇异优良特性，因此，纳米技术成为了科学家们致力研究的焦点。短短几年时间，科学家们利用先进的科技手段完成了利用扫描隧道显微镜直接操作原子；制备奇异特性的纳米材料；纳米生物学；纳米机械及机械人等屯大研宄成果在我，纳米技术研允业已经历了十几年的发展，作纳米材料制备和应叫方面取得举肚目4目的成绩，纳米碳管己经在实验室完成制备；超重力法制备纳米村料纳米塑料尼龙超双亲双疏材料纳米建材等已经进入产业化阶段纳米技木突飞猛进的发展在不远的将来将成为高新技术的源头，大大改变我们的生活。
作为传统产业的皮革和制鞋工业必须抓住这次技术革命的机遇纳米技术是当今世界zui前沿的高新技术之，然而纳米概念在我们行业早己出现制革工业所用的原料皮主要由1型胶原蛋白组成，而1型胶原蛋白的结构就是纳米尺寸，其中由条氨基酸钛链组成肽链之间的距离为由原胶原分子错落排列形成的胶原原纤维直径为50，1！事实上，胶原分子具有良好的刚性。其强度可与钢材相比美前还没有人知道这圮否与维结构的胶原分子直径属于纳米尺寸有关。另外，我们使用的许多制革化学品也可能涉及到纳米尺寸，如制革工业用的铬鞣剂12！
纳米材料具有大的比面积，小尺寸效应，面原子数面能以及由面效应量子尺寸效应宏观量子隧道效应等导致纳米微粒的热磁光的敏感性和面稳定性不1尸常规粒子等物理性能，1时具有特殊的吸附性分散团聚和不同流变学等化学特忱这使以它具广阔地应用前景。我们可广泛应用该技术于皮革和制鞋工业1鞣制机理和新型鞣剂的研制前人所述的铬鞣制机理是当铬络合物粒子尺寸达到两条多钛链空间距离时，铬离子便与两条多钛链发生双向交联，产生鞣制性能但是，在干燥的胶原中，钛链之间的距离为，充水后增大到1.7因此，当铬络合物分子小于1.7谬时贝不易产生交联，根据计算，1说子链键长为0.8如果具有鞣性的铬络合物含有4个铬包括它两端连接的羰基第作者简介杨颖，男，16年生，学士学位，**工程师氧原子在内，其键长约为2.4侦，充分满足了交联的需要。但此时交联并不多，只有当铬核大于4个时才产生鞣制作用。但是，也不希望铬络合物粒子过大，否则，无法渗透，失去鞣制作用2！因此，我们可以推断铬鞣制产生的多点交链应该在胶原分子之间。而不是胶原分子本身的条多肽链之间产生结合值得注总的另方面足当皮革在干燥和干燥铬络合物粒子是否发生脱水作用，粒子结构是否发生变化，多点结合是否存在我们知道，有鞣制作用的物质不仅包括可以与胶原结合的金属络合物。而1还，象栲胶类的人分子胶体传统的梢鞣机理是栲胶主要通过分子间力与胶原结合，并填充在胶原纤维之间，这尽管没有产生多点的化学键连结2，但仍然产生鞣制作用，而栲胶的结构也应为纳米尺寸级别也就是说，不仪仅是鞣剂对胶原产生多点结介才能产生鞣制作甩闪此，我们可以通过深入研宄鞣制机理，开发可以替代具，毒性的铬的纳米鞣剂目前。
己经有利用纳米氧化物鞣制得到收缩温度为80，的皮革试验报告。
2功能性纳米复鞣材料研制纳米银离子具有抗菌作用；纳米0硅氧烷含氟面活性剂氧化锑具，阻燃性；纳米闱化钛具有自清洁等特性我们可以通过嫁接技术，把具有特殊性能的纳米粒子接枝到复鞣村料分子上，或通过中，并根据该材料的性质调整制革工艺，使这些粒子均匀分散并牢固地固定在皮单纤维之间时对其进行保护，以达到具有长久抗菌阻燃自清洁等特点，并对人体无伤纳米技术研，的+断深，提出了异质协同理论异质协同的含义是两种或两种以上不同物质界面组合产生的奇异效果，该界面组合处于微观和宏观之间。例如，半导体领域中的刊结，材，领域中的+镑钢超硬钢等。根据这理论，科学家们已经研究出了超双亲和超双疏纳米材料，应用于农膜和纺织工业3；研究出了在同界面上的氧化还原*板，用于大肠杆菌的自动杀灭。应用这技术我们可以研制超防水防油防雾化皮革材料。
3纳米皮革涂饰剂的研制部分纳米材料可以改变皮革涂饰剂的空间结构曾有人利用电镜做过如下试验对单的丙烯酸树脂和利定试的纳米氧化物处理后的丙烯酸树脂进行观察，发现单的丙烯酸树脂乳液中，丙烯酸树脂颗粒呈现杂乱无章状态，而利用定量的纳米氧化物处理后的丙炼酸树脂乳液中。丙烯酸树脂颗粒井然有序，呈现出线型网状结构状态，时物理生能得到较大改变无机纳米粒子会产生强的增强增韧作用，例如超微细化氧化锌粒子耐热性好，并具有抗菌抗霉和消除异味的功能；经过处理的殳脱土具有降低树脂黏度提高强度的特性般认为作用机理包括以下2个方面1刚性粒子的存在产生应力集中，诱发周围树脂产生微开裂，吸收定的变形功2刚性粒子阻止基体树脂裂纹扩展或使其钝化。达到终止裂纹发展为破坏性开裂利用纳米材料提高塑料强度和改变黏度的研究成果己经产业化，我们可以利该技术成果和。论基础对皮革涂饰剂进行改造，在不增加涂饰剂硬度的，提下，大大提局皮革涂饰层的机械强度和韧性。些无机纳米村料，具有耐溶剂忭，在甲苯丙酮中不溶解不溶胀如果这些纳米材料应用于涂饰剂中使其聚合物广生物理或者化学的交联，提高涂饰剂结构的稳定性，有望大幅度降低涂饰剂在溶剂中的溶胀作和提尚耐溶剂性纳米了仇乙⑷人⑷纳米氧化铁。纳米云母等，由粒径细化，微粒尺寸与光波波长相当，在更宽的紫外范有强的吸收和反射作用例如向蒸馏水中分散保的纳米对紫外线的吸收可达到接近10脱。利用这些特性制备具有阻隔紫外功能的皮革和制晶般机紫外线遮献剂虽有记遮蔽效果，但经长时间紫外线照射就会分解，引起防紫外线性能的下降，目前发展的纳米无机紫外线屏蔽剂，具有反射和吸收的双重功能，性能稳定，安全有效；特别是超微细化氧化锌粒子耐热性好，并具有抗菌抗霉和消除异味的功能，是理想的紫外线遮蔽剂。以，2为代的部分纳米材料不仅具有肌隔紫外功能，而且还具有耐紫外线功能试验明利用定量的纳米材料处理色浆，以仲色浆的耐紫外线功能大大提高，达到在75，紫外线照射下色度变化小尸1级水平。
由此看出，我们可以利用纳米技术改造成膜剂色浆，也可把功能性纳米材料当作填料，或研制性能更优异的纳米级色浆4抗菌防臭纳米鞋材的研制用于高分子材料的抗菌剂主要有2大类有机类和无机类抗菌剂本身的抗菌机理取决于它们的结构，有机类抗菌剂般是通过带有正电荷的活性成分基团与细菌面细胞的负电荷相吸引。以物理方式破坏细谓的细胞股，使细菌死。但多数有机类抗菌剂不耐高温无机类抗菌剂似括有机金属抗菌剂的抗菌作用，是以从纤维中徐徐溶出散，与细胞内巯基结合，引起细菌代谢障碍而死在水和空气的体系中激米丁处和⑷在阳光尤其是紫外线的照射下能够目行分解出由移动的带负电荷的电子和带正电荷的空穴，对细菌产生杀灭作用。
利这特点可以研制讨人体无害具有优良吸附性能的多孔光活性非光活性复合纳米材料，使之具有杀菌吸附异味功能然后采用分子设计理论，制备出层状化合物，再通过离户交换工艺将银离子固定于层状之间，形成纳米层状无机有机纳米复合抗，吸，防臭功能体化结构抗菌材料，5远红外线反射功能鞋用材料的研制些纳米氧化物，1入2，81化的夂合粉在红外波段心很强的吸收作用，它们与鞋底用高分子复六能够获得远红外功能村料，这种材料付人体释放的红外线有很好的屏蔽作用，能够增强保暖效果在添加纳米微粒的远红外材料中忏米微粒的用量在晚以下就可以发挥巨人的保暖功效和强度。
大大减轻材料的重量。通过筛选理想的天然无机矿物工业废弃物，得到能放射22，1波长远红外线具有保健功能的纳米粉末，直接作为鞋材的填充材料6高性能鞋底材料的研究纳米材料本身具有超强高初为体后将具有高强高，特性例如纳米碳管的强度弹性模量都*高，甚至可以弯曲后再弹回，可以用于制备高强高弹性的高分子材料。
聚合物勾处理后的粘土复介后的强度和模量大大提高，但材料的加工忭能仍然良好。内内外对扑米粘1在塑料橡胶领域的应用进行了广泛深入的研究，已经进入产业化阶段。
利用纳米材料的这些功能，我们可以对鞋底材料进行性能改良，研制超轻耐磨防沿的，底。
7利用纳米光催化技术解决价硫污染价硫是制革工业的重要污染物产生于碱法脱毛过程般在脱毛后期，浓度为388凡左右。目前处理方法有单独排放后利用硫酸猛为催化剂曝气氧化和利用双氧水在转鼓中直接试化方这叫方法处理较彻底，但设备损耗大，产生大量沉淀，运转成本高。制革厂较多使用的方法是与其它污水混合后进行生化曝气处理。而这种处可方法的效果较差我们若把纳米光催化剂与均相光氧化配合技术利⑴在脱毛废液处理中，将得到良好效1 8纳米絮凝剂在制革废水处理中制革度水中的悬浮物混介后般为8008几升左右，并含有成分复杂的高浓度有机污染物。除去悬浮物并尽可能多地在预处可中去除污水中有机成分是制革废水处理中要因素目前国内制革工业中常用错盐和铁盐作絮凝剂，处理效果差，用量大，成本高。利用废铁合成的纳米聚铁絮凝剂及纳米夂介絮凝剂有机配介应到制革废水的絮凝处理中，处理效率高，用量小，成水低次污染，水固分离快等优点，可望为制革废水的预处理提供种高效技米9利用纳米光催化技术进行综合污水处理制革污水大，成分复杂，浓度目前通过絮凝生化处理后，色度阳，氨和氮等指标很难达到㈤家级排放标准将纳米光催化技术和均相光化学氧化技术相结合应用到制革工业污水处理中，与已有絮1生化技术结合，作为后处理技术，可望为我国制革废水处埋提供新的综介技水纳米光催化和均相光化学闱化技术是目前1际上前沿的高新环境技术，是国际研，开发的热点，我国在该领域的研究与开发处于国际前列，特别是对太阳光及可光利用光催化剂制备及光化学反应机理研宄斤面都，得戈破性进展，目前，己经，人在实验室利用光催化技术处理低浓度含农药废水及含染料废水，并取得了很好的效果纳米技术是刚刚成长中的新兴科学，不论在理论上还是在实践上，人们对纳米技术的认识还相对浅显随力科学家们的+断探索和纳米技术的产业化快违发展，纳米技术将在越来越广泛的须域得到应叫，在不远的将来。纳米技术必将推动我们皮革和制鞋行业走向新的里程翟中和，王喜忠，丁明孝。细胞生物学。高等教育出版社，2000101成都科学技术大学，西北轻工业学院。制革化学及工艺学。轻工业出版社，156 0190 2607；307咸才军，江雷，段雪，等。纳米技术在化工及塑料行业应用研讨会会刊。中国化工信息中心，25，29，39收稿日期2001
