皮革中膠原的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及熱穩(wěn)定性研究.pdf

1、本文系統(tǒng)研究了鞣制、復(fù)鞣、加脂等工藝過程以及濕含量等對皮膠原纖維力學(xué)行為、干熱穩(wěn)定性和通透性能的影響，采用X-射線衍射、DSC等方法研究了在這些過程中其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，皮革內(nèi)部有兩相，一相為較規(guī)整的結(jié)構(gòu)，另一相為無序態(tài)結(jié)構(gòu)。皮革內(nèi)部規(guī)整結(jié)構(gòu)的尺寸較小，僅2nm左右，其有序程度遠遠小于小分子晶體。證明關(guān)于皮革“核殼”結(jié)構(gòu)的理論是合理的。皮革經(jīng)鞣制后耐熱穩(wěn)定增加，模量降低，孔隙率增加，透水汽性增加而吸水性減小。經(jīng)鞣制后，皮革

2、內(nèi)部有序結(jié)構(gòu)的尺寸減少，結(jié)晶度降低，纖維間距離變大。復(fù)鞣后，皮革熱穩(wěn)定性有所增加，且隨著復(fù)鞣劑用量的增加收縮溫度提高。復(fù)鞣使皮革內(nèi)晶體尺寸減少，結(jié)晶度降低，即復(fù)鞣降低了皮革內(nèi)結(jié)晶部分的有序程度，使膠原纖維分子鏈之間的距離變小，皮革內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均一程度增加。加脂后皮革的模量降低，斷裂伸長率有所增加，孔隙率減小，透水汽性變差而吸水性增加。加脂使皮膠原纖維內(nèi)部有序結(jié)構(gòu)的尺寸減少，結(jié)晶度減低，分子鏈間距離有所增加。鞣制、復(fù)鞣和加脂并不能改變膠原蛋

3、白的三股螺旋結(jié)構(gòu)。濕含量的增加使皮膠原纖維的干熱穩(wěn)定性下降。水分的存在對膠原分子的三股螺旋結(jié)構(gòu)沒有影響，但相對濕含量的增加使皮膠原纖維內(nèi)部的有序態(tài)結(jié)構(gòu)增多，對其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)則有較大影響。 本文還對復(fù)鞣、加脂皮膠原纖維進行了TG分析，采用Flynn-Wall-Ozawa法和Satava-Sestak法計算了其熱降解活化能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，復(fù)鞣和加脂后皮膠原纖維的熱降解活化能與鉻鞣試樣相比都降低了。其原因是由于加脂以及復(fù)鞣后降低了膠原纖維內(nèi)

4、部分子間的氫鍵作用，削弱了分子之間的相互作用。本文還研究了未鞣皮膠原纖維在空氣和氮氣中的熱降解行為。結(jié)果表明，在空氣中，皮膠原纖維更容易降解，熱降解活化能也更低。 本文還研究了皮革收縮前后力學(xué)行為、干熱穩(wěn)定性和通透性能的變化，采用X-射線衍射、紅外光譜等方法研究了在這些過程中其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，皮革收縮后，熱穩(wěn)定性增強，孔隙率減小，透水汽性能和吸水性都減小了，而拉伸模量和斷裂伸長率都增大了。皮革發(fā)生收縮后，結(jié)晶度減