老化牛皮革的回软及其结构与性能研究

【摘要】皮革制品文物是中华民族的宝贵财富,皮革早在远古时期就被人们所利用,其使用历史远远早于其它纺织品,是反映人类文明社会发展的具有重要价值的实物。正因其蕴含着如此丰富的历史、文化、科技等信息,所以相比其它文物,皮革制品文物更加显得弥足珍贵。然而,由于皮革制品的主要成分为蛋白质,蛋白质易受光、热、湿和微生物等因素影响而发生老化和降解。因此,皮革质地文物在各种恶劣环境长期的影响下,其水份和油脂等物质逐渐流失,主要组成部分胶原纤维也发生了不同程度的降解,皮革文物变得褪色、干硬、发霉。为了便于后期对皮革文物进行展览、保存和研究,我们需要使皮革文物尽量恢复原有的色泽、柔软度。据此,本课题选用牛皮革,对其进行热老化模拟和光老化模拟,以此作为皮革文物的替代样,研究了不同老化程度下皮革文物替代样在色差、表面形貌、柔软度、拉伸应力、断裂伸长率、红外谱图、热性能等方面的变化。然后对皮革文物回软剂的制备与配方设计通过正交实验进行了系统的研究,对回软剂的酸碱性、乳液稳定性、耐酸碱性、颜色、流动性和储藏稳定性等方面进行了测试。最后,使用回软剂对皮革文物替代样进行了回软保护。同时,对回软后皮革文物替代样的色差、表面形貌、柔软度、拉伸应力、断裂伸长率红外谱图、热性能等方面进行了初步的研究。主要研究结果如下：牛皮革在热老化和光老化后,发生了严重的色差变化；表面出现了大量干裂纹,并且热老化后牛皮革整体尺寸发生了收缩；牛皮革的柔软度、拉伸应力、断裂伸长率等物理性能指标都发生了严重下降；牛皮革热稳定性出现了一定的下降；通过红外分析,其主要原因是皮革中主要组成成分胶原分子发生了降解,其分子链中大量肽链发生断裂,原有的三股螺旋结构遭到了破坏,变成了无规线团结构,分子链有序性降低,导致外观的变化和各种性能的下降。对皮革文物替代样进行回软保护后,皮革表面具有了一定的光泽；通过扫描电镜对样品表面形貌进行观察,发现配方中含有SDBS(十二烷基苯磺酸钠)的回软剂在热老化牛皮革的毛孔处有微量的残留,其余配方的回软剂对文物替代样的表面形貌则几乎没有影响；由于回软剂中表面活性剂对胶原纤维的包覆和油脂分子在胶原纤维间的填充,皮革中胶原纤维间的交联减少了,自由活动空间增大了,分子链柔顺性增加了,因此文物替代样的柔软度有了一定幅度的提升,具有了一定的韧性,其中蓖麻油体系的回软剂回软效果最好；样品的拉伸应力和断裂伸长率有小幅度的波动,但是在可接受的正常范围之内；除回软剂中羊毛脂成分会对牛皮革的热稳定性有一定影响外,其余回软剂对皮革热稳定性有了小幅度的提高；通过红外分析,发现皮革文物替代样的主要官能团几乎没有发生改变,只是在红外谱图中出现了一些回软剂中部分成分的官能团特征峰。通过全面比较和分析,得出回软效果最佳的回软剂配方为：磷酸化蓖麻油20g,亲水性氨基硅油2.5g,司班-802.5g,去离子水25g,0.0005g2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮,0.0005g茶皂素。皮革文物替代样经过回软剂回软保护后,取得了不错的效果,其手感被改善了,也恢复了一定的光泽,并且回软后没有对皮革文物替代样产生明显的不利影响。同时本文对回软剂对皮革文物替代样的回软原理进行了简要的阐述,为皮革文物回软保护提供了一定的理论依据。本课题的研究对后续皮革文物回软保护的实际应用作了铺垫,具有十分重要的意义。
【作者】何俊；
【导师】胡智文；
【作者基本信息】浙江理工大学，材料学，2014，硕士
【关键词】皮革文物；牛皮革；老化；回软剂；柔软度；

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