介孔二氧化硅修饰两性离子聚离子液体复合鞣剂协同增强Cr3+与染料吸附性能研究

为解决传统铬鞣工艺中Cr3+污染与染料吸收率低的难题，陕西科技大学团队创新性地将介孔二氧化硅(MCM-48)作为纳米容器负载光引发剂与甲基丙烯酸(MAA)，通过原位聚合制备了水溶性两性离子聚离子液体(ZPILs)复合鞣剂(M48/PMIL)。该材料使皮革收缩温度提升5.5°C、厚度增加22%，同时显著降低鞣液中Cr2O3含量(28.8%)并提高阴离子染料吸收率(7.9%)，为绿色制革提供了新策略。

　　

皮革工业中铬鞣工艺因赋予皮革优异的热稳定性和机械性能而占据主导地位，但鞣制废水中残留的Cr³⁺对环境构成严重威胁。尽管丙烯酸聚合物(MAA)能促进铬吸收，但其阴离子特性会阻碍染料吸附，导致"褪色现象"。两性聚合物虽能调节电荷平衡，但传统合成中易形成水凝胶而难以应用。这一矛盾促使研究者探索既能减少铬用量又能提升染料吸收的新型鞣剂。

陕西科技大学团队提出将介孔二氧化硅(MCM-48)作为纳米反应器，通过分步负载光引发剂与单体策略，成功制备了粒径200-500 nm的MCM-48修饰聚甲基丙烯酸/两性离子聚离子液体(M48/PMIL)复合鞣剂。研究采用X射线衍射(XRD)和氮气吸附-脱附测试表征材料介孔结构，通过紫外光引发聚合控制反应速率，并利用扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析鞣制后皮革的微观结构与元素分布。

Structural Properties of M48 Nanoparticles and IL
MCM-48纳米颗粒在2θ=2.3°处出现宽衍射峰，比表面积达741 m²/g，其三维互连孔道结构为单体聚合提供了理想限域空间。

Conclusion
M48/PMIL使皮革收缩温度提升5.5°C、厚度增加22%，鞣液Cr₂O₃含量降低28.8%，染料吸收率提高7.9%。机械性能测试表明，该材料能显著增强皮革抗张强度与延伸率。

这项研究通过介孔限域聚合技术突破了两性离子聚离子液体(ZPILs)易凝胶化的技术瓶颈，首次实现其在皮革鞣制中的应用。MCM-48的三维孔道不仅作为纳米反应器调控聚合过程，其高渗透性还促进了鞣剂在皮革中的均匀分布；而ZPILs中的两性离子基团通过静电作用分别捕获Cr³⁺和阴离子染料，形成"一剂双效"作用机制。该成果发表于《Microporous and Mesoporous Materials》，为发展低铬绿色鞣制技术提供了新思路，对推动皮革工业可持续发展具有重要意义。