栲膠
主要用於鞣皮,製革業上稱為植物鞣劑。此外,還可用作選礦抑制劑、鍋爐水處理劑、鑽井泥漿稀釋劑和金屬表面防蝕劑,凝縮類栲膠也可作木工用膠粘劑等。古代人們已知用某些樹皮直接鞣皮和染色。然而栲膠的工業生產與皮革業的發展有密切關係。19世紀80年代德國、奧地利、法國、巴拉圭、秘魯等國相繼建廠,分別生產槲樹樹皮、櫟木、雲杉樹皮、堅木栲膠和塔拉栲膠。中國從50年代起,各地先後建廠。產量提高很快。
組成 栲膠是一類複雜的天然化合物的總稱。其中除主要成分單寧外,還有非單寧和不溶物。由於原料不同,其組成也不同。一般在商品名前冠以原料名,如落葉松樹皮栲膠,橡椀栲膠,塔拉栲膠等,用以區別其組成、性質和用途。
單寧 植物體內所含的能將生皮鞣成革的多元酚衍生物,又稱植物鞣質,根據單寧的化學結構特徵,栲膠的主要成分可分為:①水解類單寧。由多元酚羧酸與糖,(如葡萄糖)或多元醇以酯鍵或苷鍵結合而成的複雜化合物。可被酸或酶水解成相應的產物。根據水解後所得多元酚羧酸的結構,又分為沒食子(或倍子)單寧(如五倍子所含的單寧等)和鞣花單寧(如橡椀所含的單寧等)。②凝縮類單寧。由黃烷醇等化合物以碳-碳鍵為主結合而成的復雜聚縮物。在水溶液中,不能被酸或酶水解;相反,與酸共熱會聚縮成難溶於水的無定形物質──紅粉。大多數凝縮類單寧分子中的單體來源於羥基黃烷-3-醇、黃烷-3,4-二醇等黃酮類化合物。因此,凝縮類單寧又稱黃酮類單寧,是黃酮類化合物中的原蒼色素的一部分。
非單寧 栲膠中不具鞣性的水溶性物質。主要成分是糖、簡單酚、 有機酸、無機鹽、 色素、含氮物質等。各種栲膠的非單寧組成不同。
不溶物 0.4%的單寧溶液在溫度(20±2℃)時,不能通過中速濾紙和高嶺土過濾層的物質。主要成分是單寧的分解產物(黃粉)或縮合產物(紅粉)、低分散度單寧以及果膠、樹膠、無機鹽、機械雜質等。中國主要栲膠的組成見表 1。 性質 栲膠溶於水,水溶液屬半膠態體系。呈弱酸性,加食鹽能發生鹽析,不同栲膠的鹽析度不同。味苦澀,遇明膠溶液產生沉澱。鞣製生皮時,栲膠溶液中的單寧與皮蛋白質(膠原)形成多點氫鍵結合,使生皮成革。栲膠的中單寧與金屬離子結合,可形成部分溶解或部分不溶解的絡合物。凝縮類栲膠中的單寧與甲醛縮合,可製成冷固性或熱固性膠粘劑。單寧易氧化成醌類物質,使栲膠溶液顏色加深。栲膠與亞硫酸鹽作用時,單寧分子中引入磺酸基,可使栲膠中不溶物含量減少,冷溶性提高,滲透速度和淺化顏色得到改進。
生產 世界上含單寧較多、可用於生產栲膠的植物有600多種。中國含單寧量較高的植物有70多種,常用於生產的種類以及植株各部位的單寧含量見表 2。 原料採集的時間對栲膠質量有很大影響,因此適時採集十分重要。供貯存的原料含水率應小於20%,貯存時間不超過1年。生產時先將原料破碎,使大部分細胞壁破裂,以利於浸提時單寧的擴散和溶解。浸提液經真空蒸發濃縮和乾燥,即得栲膠產品。為了使產品色淺易溶、滲透快,加工過程中除對原料和中間產品進行物理淨化處理外,還可用化學藥劑(如亞硫酸鈉等)處理。
20世紀70年代以來,由於合成鞣劑迅速發展和原料資源日益減少,世界栲膠產量有所下降,栲膠生產的趨向是尋找新的優質原料,建立優質速生原料基地,改革工藝設備,提高栲膠質量和擴大利用範圍,開展廢渣利用等。