四川大学石碧院士团队：基于生物质衍生的羟基羧酸-锆配合物的无铬协同鞣制体系

以下文章来源于生物质前沿 ，作者生物质前沿

第一作者：余跃博士/助理研究员

通讯作者：王亚楠教授

通讯单位：制革清洁技术国家工程实验室（四川大学）

图1. 浸酸牛皮/鞣革的收缩温度（a）、锆分布（b）、孔隙率分布（c）和扫描电镜图像 (d)；坯革的物理性质（e），压缩性能（f）和回弹性能（g）。

图1结果表明，BHCA–Zr的鞣制效应（收缩温度的增幅，33.7°C）明显高于BHCA（2.4°C）和Lac–Zr（乳酸配体与锆盐形成的配合 物，23.1°C）鞣制效应的总和，并且BHCA–Zr鞣革的纤维分散程度高于BHCA和Lac–Zr鞣革，说明BHCA和锆盐之间存在协同效应。 因此，经染整后BHCA–Zr 坯革的物理性能显著优于传统Lac–Zr 坯革。

图2. BHCA和BHCA–Zr的XRD图谱（a）和FT-IR光谱（b）；BHCA（c）和BHCA–Zr（d）的高分辨率C 1s XPS光谱，以及BHCA–Zr配位机理示意（e）。

图2结果表明，BHCA通过羟基和羧基与Zr ⁴⁺ 配位形成了新的BHCA–Zr配合物，有效的抑制了Zr ⁴⁺ 的水中的水解配聚行为，并提升了Zr ⁴⁺ 的耐碱能力，为BHCA–Zr的高效鞣制提供了强力保障。

图3. Col、Lac–col 和 BHCA–col 的 AFM 图像 (a)、CD 光谱 (b) 和 FT-IR 光谱 (c)

图3结果表明，BHCA可以通过羟基羧酸结构与皮胶原形成氢键和离子键结合，诱导胶原聚集并改变胶原构象。 由此可见，BHCA是一种反应型配体，不仅能够与Zr ⁴⁺ 配位，而且还能同皮胶原发生结合，极大的丰富BHCA–Zr与皮胶原的作用方式。

图4. Lac–Zr和BHCA–Zr交联胶原纤维酶解前后的变性温度（a）、ZrO ₂ 含量（b）和SEM照片（c）；Lac–Zr (d) 和 BHCA–Zr (e) 交联结构示意。

图4结果表明，采用对α-1,4糖苷键具有特异性作用的α淀粉酶处理BHCA–Zr鞣制胶原纤维，发现酶处理后退鞣现象明显且胶原纤维呈现严重的粘接状态，说明BHCA作为不可缺少的组分参与了BHCA–Zr在胶原纤维中多点交联网络结构的形成。

图5. BHCA–Zr鞣制机理示意。

基于上述结果，本研究提出了BHCA–Zr的鞣制机理模型，如图5所示。 BHCA–Zr可以与皮胶原纤维的氨基、羧基和羟基配位，同时还存在氢键和离子键作用，导致BHCA–Zr可以在皮胶原纤维中形成多点交联网络结构，从而增强了锆盐的鞣制性能并表现出协同鞣制效果，最终使得BHCA–Zr的鞣制性能明显优于传统的 Lac-Zr 。 本研究提出的新型协同鞣制策略可为高性能鞣剂的分子结构设计和无铬生态鞣制体系的开发应用提供理论指导，助力皮革工业的绿色可持续发展。

湖南工业大学主办的“ 2022绿色包装材料与技术国际会议 ”将于7月13-15日在株洲举办，会议设置绿色包装材料、功能化和高性能包装材料、包装废弃物循环再利用、包装技术与包装安全、包装材料成型技术与装备、绿色包装材料检测认证等多个分会场，邀请 石碧院士，瞿金平院士，朱美芳院士，胡国华院士以及海内外国家杰青， 千人等60+专家大咖会莅临现场分享最新学术研究成果与技术应用案例 ，欢迎大家参会交流！

  扫码报名

会务咨询：周老师

133 5591 0860

微信同号

★ 平台声明

生物基能源与材料整合发布，部分素材来 自全网，如 涉侵 权，请联系我们及时处理。欢迎参与投稿分享！

★ 咨询反馈

电话： 熊老师   13736019566（微信同号）