[发明专利]利用超临界二氧化碳实现皮革纤维疏松膨胀的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种利用超临界二氧化碳实现皮革纤维疏松膨胀的方法。

(二)背景技术

制革是一个复杂的物理化学过程，涉及几百种化学品，吨皮耗水量位于世界同业平均水平的上限，每年产生废水约8000-9000万吨。由于制革生产的湿加工都是在水中进行，很多的皮革化工原料都要加到水中，原料皮又不可能将水中的化工原料吸收完全，因此产生大量成分复杂、高浓度的有机废水，其中含有大量石灰、染料、蛋白质、盐类、油脂、氨氮、硫化物、铬盐以及毛类、皮渣、泥砂等有毒有害物质，污染负荷非常大。其次，制革污水的浓度还非常高。因此，制革工业污水形成了污水量大、成份复杂、成份多变、浓度较高等特点，治理难度大。目前我国的毛皮企业90％以上为私有企业，不具备污水处理能力，排出的废水对环境造成了巨大破坏，威胁了人们的生存安全。

将超临界流体技术应用于制革正是为了解决制革污水问题而提出的，其实质是以CO₂超临界流体代替水作介质的一种制革反应过程，是唯一不用水制革、不产生制革污水的制革新方法和新技术，是属于典型的非水制革新工艺。由于超临界CO₂(SC-CO₂)流体不仅无毒、无害、无污染，而且价格便宜，要求的操作温度和压力也较低。加之CO₂在超临界状态下有许多奇特的性质，如溶解能力、介电常数随压力上升而急剧变化，对高聚物有很强的溶胀能力等，因此在作为化学反应介质和物质传递介质中显示出许多独特的优点。

1995年，在德国召开的第23届国际皮革工程师及化学家年会上，Carles等人就以CO₂超临界流体作萃取剂对生皮的脱脂研究进行了报告。同年Meyer等采用超临界CO₂流体，提供了一种简单、精确的测定皮革中五氯苯酚的方法。1999年，Glennon等人采用超临界CO₂流体萃取去除革屑中的铬。2002-2004年间，相关文献对偶氮染料的超临界CO₂流体萃取技术进行了研究。在国内，自1993年四川大学皮革工程系廖隆理及其课题组提出将超临界流体技术应用于制革以来，对超临界脱脂、铬鞣、脱灰、染色进行了探索性研究，特别是对制革的铬鞣过程进行了较详细的研究，并初步探索了CO₂超临界流体介质用于制革加工的其它一些工序，如酶脱毛、软化及加脂等。此外，2002与2003年，隋智慧(齐齐哈尔大学轻纺学院)分别从萃取、抽提的角度对皮进行超临界脱脂的研究。除此之外，在CO₂超临界流体条件下进行酶促反应也有报道。

目前，工业中动物皮一旦经脱水处理，分子之间及胶原等纤维束之间会形成氢键、化学键等强的作用力，再次回水破坏这种作用力使其疏松软化就相当困难，因此，传统工艺中的干皮难以回收利用。文献尚未见有利用超临界二氧化碳流体对皮革纤维疏松膨胀的文献报道。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种利用超临界二氧化碳实现皮革纤维疏松膨胀的方法，解决干皮回水困难，难以回收利用等问题，同时不对环境造成污染。

本发明采用的技术方案如下：

利用超临界二氧化碳实现皮革纤维疏松膨胀的方法，将待处理的皮革置于密闭反应器中，在33-43℃的恒温条件下，在反应器中通入二氧化碳至压力为8-16Mpa，保压1-5h后迅速降至常压，得处理后的皮革。

本发明总体上是利用超临界状态下的二氧化碳所具有的强渗透能力，将二氧化碳充分渗透入皮革纤维之间，然后降压使二氧化碳迅速逸出。超临界二氧化碳流体处理后迅速降压，可以破坏一部分分子之间及胶原等纤维束之间形成的氢键、化学键等强的作用力，从而实现对干皮的疏松软化。

本发明提供了最佳的温度、压力与保持时间，通过改变超临界二氧化碳流体压力、系统温度和接触时间可实现对皮革纤维的疏松程度的调节。处理后的皮革纤维相对于处理前的干皮，其微观结构形态发生了明显的变化，纤维得到很好的疏松，纤维的孔容和比表面明显变大，同时物理性能也得以提高。

进一步，保压后快速减至常压的时间控制在5-10s，最好是6-7s。