研发历史
皮革是一个古老的行业,可以追溯到远古时期,原始人类加工兽皮的历史可以追溯到60万年以前。文字记载也已有3000多年的历史,中国制革业作为一个工种始于距今3600年的商代。尽管人们在很早就已经掌握了将动物皮做成革的应用技术,但对其在加工过程中所发生的各种物理和化学变化及其机理并不清楚,直到19世纪铬鞣法的出现。由于这种鞣法具有可以赋予皮革必要的柔软性、丰满性、弹性和耐水洗性,鞣制速度快,便于大批量生产,才在皮革的生产与应用方面引起了一场革命,使皮革真正成为一个工业。目前,皮革工业最主要的鞣制方法依然是“铬鞣法”,还没有任何一种鞣制方法能够完全取代它。
随着科学的发展,人们才逐渐认识到原料皮的组织结构和皮革加工过程中所发生的各种变化及其机理。皮与革是截然不同的两种东西,皮是指皮胶原纤维仍处于其在动物体上时的状态(指化学结构),而革则是指将动物皮经过物理及化学处理,除去了皮中无用的成分(即胶原大分子的提纯),并使皮胶原纤维的化学结构发生变化(即胶原大分子的改性)而不同于其在动物体上时的状态。革干燥柔软易曲,潮湿状态也不易腐烂;而皮是制革的原料,革是由皮制成的。
皮革中的主要成分是其中的胶原大分子物质,其制造的过程则是将胶原大分子纯化(除去其中的脂肪、毛发、无机盐和弹性蛋白等非胶原成分)和改性(将胶原大分子经过鞣制、复鞣、加脂和涂饰等物理和化学方法处理),以满足人们的各种使用要求的过程。一般认为,鞣制是在胶原大分子肽链之间引入附加的交联键,赋予其良好的结构稳定性。可以说,鞣制是将“皮”变成“革”的关键过程,因此鞣制是将胶原大分子物质改性的主要过程。传统的改性(鞣制)方法有无机鞣法(铬鞣法、铝鞣法、锆鞣法、铁鞣法等)、植物鞣法、油鞣法、合成鞣剂鞣法(如聚丙烯酸酯类鞣剂、苯乙烯—马来酸酐共聚物鞣剂等)和结合鞣法等。由于原料结构的复杂性和特异性,人们在对皮革的结构与性能方面的研究工作较少,对在加工过程中各种工艺对其结构与性能的影响还不十分清楚。
生产规模
1978年改革开放以来,中国的皮革工业已得到迅猛的发展,现在的中国,不论是在原料皮的种类、总量、生产企业和产量等方面都堪称为一个制革工业大国。2004年,我国皮革产量占世界皮革产量的20%,占全国商品出口总额的5.3%,占轻工行业出口总额的20.5%,在轻工行业中排名第一。但是,在质量和附加值等方面看,我国还不是一个皮革工业强国。目前,皮革工业所面临的主要问题为对环境的污染和资源的浪费,主要原因是对皮革的结构与性能研究不够深入,不能够有效地指导生产和产品研发,在生产的过程中既不能够充分利用所使用的化工材料,也不能有效地利用其中的胶原大分子资源。
研发趋势
皮革工业的发展趋势与产品开发趋势有:在基础研究方面,借助高分子科学、生物科学等领域的研究方法与手段,研究原料皮中各组分的结构、性能以及加工过程中各组分所发生的变化与机理,为皮革化工材料的选用、皮革生产技术的改进提供必要的理论依据;在应用基础研究方面,结合皮革中各组分的特点,对在皮革生产过程中所使用的化工材料进行分子和结构设计,使在皮革的生产过程中所发生的各种化学反应尽可能“绿色化” ,使皮革的生产过程尽可能“清洁化” ;在应用研究方面,结合皮革的结构与性能方面的研究结果,研究开发具有特殊性能的皮革材料(如阻燃皮革、高耐热稳定性皮革、高弹性皮革、耐双洗皮革等),以满足不同的使用要求,研究在皮革生产中消除或大幅度减少污染源和废弃物的新技术,研究资源的充分利用,无污染、高效益的皮革生产新技术、新工艺等。
(撰稿,郑州大学 汤克勇教授)