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马建中教授团队在国际期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》发表封面论文:蓖麻油酸基低雾化加脂剂方面取得新进展

发布日期:2023-02-24   作者:  点击量:

研究背景

加脂是制革生产中的重要工序,使用加脂剂可使皮革变得柔软、丰满、富有弹性。以真皮为原材料制作的皮座椅、皮脚垫、皮方向盘等汽车内饰品因美观、高档等优点而受到消费者的青睐。然而,在密闭环境中,汽车内饰材料中的一些加脂剂等会发生迁移和逸出,凝结附着在汽车玻璃上,造成“雾化”现象,不仅影响驾驶安全,而且污染环境,危害人类身体健康。因此,开发环保型低雾化加脂剂势在必行。


文章摘要

近日,陕西科技大学马建中教授团队以生物质基蓖麻油酸为原料,采用巯基-烯点击反应对蓖麻油酸进行化学修饰改性,然后采用分子动力学模拟和实验表征相结合的手段探究不同化学修饰改性方法对加脂坯革雾化值的影响,制备得到了蓖麻油酸基低雾化皮革加脂剂。该成果以“Relationship between the Structure of Modified Ricinoleic Acids via the Thiol-Ene Click Reaction and the Fogging Value of Fatliquored Leather”为题在国际期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》上发表封面论文(图1)。本文的第一作者是陕西科技大学张跃宏副教授,陕西科技大学马建中教授为本文的通讯作者。

图1论文摘要


方法与结论

以蓖麻油酸为原料,通过巯基-烯点击反应对蓖麻油酸进行化学修饰改性,分别设计合成了羟基化改性蓖麻油酸(RA-OH)、氨基化改性蓖麻油酸(RA-NH2)和羧基化改性蓖麻油酸(RA-COOH),这为研究不同改性蓖麻油酸与皮胶原之间的界面结合强度奠定了基础。

图2通过巯基-烯点击反应制备RA-OH、RA-NH2和RA-COOH的示意图


RA经过羟基化改性后,RA-OH加脂坯革的雾化值从15.28 mg降低为6.35 mg(图3a)。在三种改性蓖麻油加脂坯革中,通过索氏抽提法测得的RA-OH加脂坯革的游离油脂含量最低为12.36%(图3b),表明RA-OH与皮胶原纤维之间界面结合能力最强,不容易从皮胶原内部迁移,从而降低了皮革的雾化值。

图3未加脂坯革及RA, RA-OH, RA-NH2,和RA-COOH加脂坯革的雾化值(a)和游离油脂含量


最后,利用分子动力学模拟对三种改性RA与皮胶原的界面结合能Ebinding,均方位移MSD和扩散系数D进行计算,建立了改性RA的化学结构对其与皮胶原界面作用以及加脂坯革雾化值和游离油脂含量之间的构效关系,提出了RA-OH与皮革的结合作用机制(图4)。

图4加脂过程中羟基化改性蓖麻油酸(RA-OH)与皮革的结合作用机制示意图


这项研究工作为开发低雾化型皮革加脂剂提供了一种新思路,对于皮革加脂剂的绿色可持续发展有重要意义。


文章信息

Yuehong Zhang, Chenyang Liu, Jianzhong Ma*, Wenbo Zhang, Qianqian Fan, Zhonglei Ma. Relationship between the Structure of Modified Ricinoleic Acids via the Thiol-Ene Click Reaction and the Fogging Value of Fatliquored Leather. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2022, 10, 13288-13300.https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c02364.