用于无辅助剂、低碳、节水皮革染色

传统染色方法带来的环境问题日益突出，加之皮革染色工艺的技术进步，研发环保染色方法的需求日益增长。染色行业是工业污染的主要来源之一，生产中会释放大量有害化学物质，传统染色工艺中消耗大量的水资源也带来了严重的可持续发展挑战。因此，提高染料的利用效率、减少产生废弃物、降低运营成本，建立符合健康安全标准的染色工艺环境至关重要。

阴离子染料，最常见的是酸性染料、偶氮染料和活性染料，因优异的着色强度、良好的湿牢度以及低成本而广泛用于染色。织物中染料的吸收受静电、共价键、氢键等特定相互作用以及范德华力等非特异性力影响。在皮革染色过程中，会出现由于鞣制基材的纹理、表面电荷和孔隙度差异等而造成的表面颜色均匀性问题。这些因素会阻碍染料彻底渗透至皮革的横截面，造成染料固色不充分，耐色牢度较差。鞣剂的类型也显著影响染色效果，因为同一种染料在不同鞣制皮革上会产生不同的色调与性能，这主要取决于鞣剂本身的色泽以及每个鞣制体系中可供染料结合的位点数量。

酸性染料常用于皮革染色工艺。但其效果会因制革体系的不同而有所差异。因为皮革基质中用于染料相互作用的氨基的可用性降低，在有机鞣制系统中，染料渗透受到限制，着色效果不佳。在植物鞣制皮革中，阴离子染料往往固色率较低，导致染色效率低、用水量增加且造成染料浪费。这也是因为植鞣革中胺基的可用性较低而引发的环境和经济方面的问题。由于静电排斥作用，在皮革染色中使用的阳离子染料难以渗透到皮革基质中。铬鞣皮革表面带有正电荷，易于通过静电吸引与阴离子染料发生相互作用，而这种电荷严重限制了阳离子染料的吸收，使它们不适合获得深且一致的颜色。因此，需要一种解决方案，能够在不同鞣制系统中提高染料的吸收和固着效率，同时减少对环境的影响。

过去二十年来，为提高皮革染色中的染料渗透性，已开发了包括功能化染料、负载染料的二氧化硅纳米胶囊、基于异氰酸酯的低聚染料、胭脂红-铝复合物、媒染剂以及使用染料匀染剂等。在最近的一项研究中，Ramalingam等人研究了采用离子液体作为染色分散剂以改善铬鞣、沸石鞣和植鞣皮革系统中的染料耗尽和渗透，并随后使用甲酸进行了固色。虽然此类方法显示出有希望的结果，但开发一种能够在广泛染料类别和鞣制系统中无需辅助剂，可有效增强染料性能的单一组分仍然是一项重大挑战。

皮革染色高度耗费资源，需要大量盐、水和辅助剂，染料固着率低、二氧化碳排放量高，并产生复杂的废水负荷，阻碍了循环经济的发展。印度中央皮革研究所的Sathya Ramalingam等在本研究中提出了一种无需辅助剂的闭环处理方法，该方法利用0代聚酰胺-胺（PAMAM-G0）树枝状大分子作多功能分子平台。研究表明，树枝状结构作为通用载体具有三种作用机制：静电桥接用于酸性蓝9号染料，氢键相互作用用于茜草染料，孤对电子-π相互作用可防止番红O中的π-π堆积。通过非共价相互作用破坏分子聚集和静电排斥，树枝状聚合物确保了优良的液相分散性，消除了对传统流平剂、媒染剂和固化剂的需求。PAMAM-G0作为载体，通过氢键嵌入胶原蛋白的三股螺旋中，促进深层基质渗透和均匀着色，将染色时间、水消耗和能源需求减少了近50%。研究发现，树枝状介质是一个闭环系统，其中染料浴在随后的五个循环中可直接重复使用，不会影响性能。定量可持续性指标显示，每吨基材可减少~831kg的CO2排放，并将废水化学需氧量（COD）降低50%。该方法为皮革制造向低碳、循环型生物经济转型提供了可扩展的路径。

参考文献：

Madhan Kumar Meganathan, Mohammed Abu Javid, Sathya Narayanan Bhaskar, Sathya Ramalingam. A Dendritic ‘All-for-One’ Dyeing Platform for Auxiliary-Free, Low-Carbon, Water-Efficient Dyeing of Leather[J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2026, 14(28): 12706–12717.