لیگنوسولفوناتها مشتقات سولفونه لیگنین محلول در آب هستند که در طی فرآیند خمیر سولفیت چوب تولید می شوند. در طی فرآیند، لیگنین از تراشه های چوب استخراج می شوند. سپس لیگنین با استفاده از سولفیت هیدروژن سولفونه می شود. فرآیند سولفوناسیون گروه های اسید سولفونیک را به ساختار لیگنین وارد می کند. بنابراین پلیمری محلول در آب تولید می شود که می تواند برای کاربردهای مختلف صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. در این محتوا تلاش کردیم تا به معرفی محصول لیگنوسولفونات، ویژگیها و خواص آن، کاربرد لیگنوسولفونات در چرم سازی و نیز سایر کاربردهای لیگنو سولفونات بپردازیم.
در این مطلب موضوعات زیر را مطالعه خواهید کرد:
لیگنوسولفونات چیست؟
لیگنوسولفوناتها پلیمرهای همه کاره و محلول در آب هستند که با توجه به وزن مولکولی، درجه سولفوناسیون، آمفی دوستی، خلوص و سایر عوامل می توانند عملکردهای مختلفی را داشته باشند. این ماده دارای ماکرومولکولهای بسیار شاخه ای هستند كه از واحدهای فنیل پروپان، توسط پیوندهای اتر یا C-C به هم وصل هستند. لیگنو سولفونات یا لیگنین سولفونه شده از طریق فرآیند خمیر سولفیت در صنعت کاغذ و خمیر تولید می شوند.
فرآیند تولید لیگنو سولفونات شامل خمیری از اسید سولفوره، یا نمک سولفیتها (SO32-) یا بی سولفیتها (HSO3-) در دمای 130-180 درجه سانتی گراد است. در طی فرآیند، پیوندهای بین لیگنین و کربوهیدراتها همراه با پیوندهای C-O که واحدهای لیگنین را به هم متصل می کنند، جدا می شوند. سپس لیگنین جدا شده را می توان با جایگزینی گروه هیدروکسیل آن با یک گروه سولفونات سولفونه کرد. لیگنین تجزیه شده محلول در آب می شود و از زیست توده لیگنوسلولزی جدا می شود. سولفوناسیون در این فرآیند بسیار مهم است زیرا ویژگیهای اصلی را به لیگنوسولفوناتها می دهد.
ویژگیها و خواص لیگنوسولفونات
لیگنوسولفوناتها پودری قهوه ای، غیر سمی، غیر خورنده و زیست تخریب پذیر هستند. این ویژگی این ماده را به عنوان جایگزینی پایدار برای پلیمرهای مصنوعی تبدیل می کند. حلالیت خوب لیگنوسولفونات در آب، از فراوانی گروه های سولفونات ناشی می شود. همچنین لیگنو سولفونات علاوه بر آب در مخلوط های اتیلن گلیکول، پروپیلن گلیکول، دی متیل سولفوکسید (DMSO)، متانول- آب و دی اکسان- آب نیز حلالیت خوبی دارد. وزن مولکولی این ماده کمتر از 1000 گرم در مول تا بیش از 400000 گرم در مول با محتوای گوگرد بالا (معمولاً 3 تا 8 درصد) است که به عنوان گروه های سولفونات در مولکولهای لیگنین گنجانده می شود.
خواص این بیو پلیمر به ویژه در موارد پراکنده کننده، عوامل اتصال و چسبنده، اصلاح کننده های رشد کریستال، تثبیت کننده های امولسیونی، عوامل کمپلکس کننده و کلات کننده بسیار مفید و کاربردی است. در واقع خواص چند منظوره این ماده را برای طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی ایده آل می کند.
لیگنوسولفونات در صنعت چرم و دباغی
ماده لیگنوسولفونات در کارخانه های دباغی و چرم به عنوان افزودنی در برنزه كردن و دباغی کردن چرم با پایه گیاهی، به عنوان عامل پیش دباغی و برای دباغی مجدد چرم با كروم كاربرد دارد. لیگنوسولفونات در چرم سازی حدود 2 تا 3 درصد در طول فرآیند پیش دباغی (قبل از افزودن کروم یا تانن گیاهی) برای افزایش زمان نفوذ برنزه و جذب در پوست و کوتاه شدن زمان برنزه شدن استفاده می شود. لیگنوسولفونات در چرم سازی برای برنزه کردن چرم در تمام فرآیندهای دباغی که در آن از تاننهای گیاهی استفاده می شود، به كارمی رود. این محصول را می توان با تمام تاننهای گیاهی کاتچو، میموزا، کبرا چو و غیره استفاده كرد.
لیگنوسولفونات در چرم سازی، انتشار تاننهای گیاهی را در ماده پوست تسریع می کند و همزمان ظرفیت جذب تاننهای گیاهی را افزایش می دهد. در نتیجه فرآیند برنزه شدن را کوتاه می كند. این ماده در ترکیب با فرمولاسیونهای گیاهی یا مصنوعی برنزه کننده منجر به تثبیت بهتر برنزه شدن و همچنین بهبود سفتی، پری، گردی و استحکام چرم می‌شود. این محصول به دلیل تاثیر آن در حل کردن فلوبافنها باعث ایجاد مایع دباغی تقریباً بدون لجن می شود.
لیگنوسولفونات در چرم سازی به عنوان پاک كننده باقی مانده مایع برنزه کننده نیز نقش مهمی دارد و زمان تهیه چرم را كوتاه می كند. لیگنوسولفونات تقریباً بدون آهک و آهن است. اثرات منفی بر کیفیت چرم را به حداقل می رساند. همچنین لیگنوسولفونات یک عامل جذب کننده آهن عالی است؛ زیرا کمپلکس آهن به اسیدهای لیگنو سولفون متصل می شود و از تغییر رنگ چرم ناشی از آهن جلوگیری می کند.
اهمیت و مزایای کاربرد لیگنوسولفونات در چرم سازی
از مزایای لیگنوسولفونات در چرم سازی مقرون به صرفه بودن این ماده است. این ماده برای محیط زیست به خاطر زیست تخریب پذیر و تجدید پذیر بی خطر است. لیگنوسولفونات در دباغی کردن چرم بر پایه گیاهی، در ترکیب با کلاژن وارد پوست می شود تا پیوندهای شیمیایی با گروههای پروتئینی ایجاد کند. در نتیجه ویژگیهای چرم برنزه را بهبود می بخشد و چرم نرم می شود. با توجه نوع لیگنوسولفونات اهمیت و مزایای آن در صنعت چرم متفاوت است. لیگنوسولفونات سدیم، رنگ روشن به چرم می دهد و کلسیم لیگنوسولفونات چرم را مرطوب و نرم می كند.
سوالات متداول لیگنوسولفونات در چرم
1- تفاوت بین لیگنین و لیگنوسولفونات چیست؟
بزرگترین تفاوت بین لیگنین و لیگنوسولفونات این است كه لیگنین نامحلول در آب است، در حالی که لیگنوسولفونات به راحتی در آب محلول می شود. همچنین لیگنو سولفونات رطوبت هوا را راحت تر جذب می کند.
2- آیا لیگنو سولفونات در چرم سازی ایمن است؟
لیگنوسولفونات غیر سمی و تحریک کننده نیست و جهش زا یا ژنوتوکسیک نمی باشد. این ماده را می توان به طور ایمن در محصولات تماس با حیوانات و انسانها استفاده كرد. لیگنوسولفوناتها برای استفاده در خوراک دام، مواد مختلف در تماس با غذا و فرمولاسیون آفت کشها توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده و آژانس نظارتی که وظیفه تضمین ایمنی عرضه مواد غذایی را بر عهده دارد، مورد تایید است.
3- کاربرد لیگنوسولفونات در خوراک دام چیست؟
لیگنوسولفوناتها به عنوان عوامل اتصال دهنده در تولید خوراک دام استفاده می شوند. این ماده با افزایش کیفیت گلوله دهی و به حداقل رساندن تشکیل ریزگردها در طول پردازش، جابجایی و ذخیره سازی خوراک دام را آسان می كند.
4- انواع مختلفی لیگنوسولفونات كدامند؟
انواع مختلفی از لیگنو سولفوناتها شامل لیگنو سولفونات کلسیم، لیگنو سولفونات سدیم، آمونیوم و منیزیم به صورت تجاری در دسترس هستند. تولیدکنندگان مختلف با توجه به فرآیند تولید و کاربرد مورد نظر، طیف وسیعی از محصولات لیگنوسولفونات را با خواص و کاربردهای متفاوت ارائه می دهند. لیگنوسولفوناتها معمولاً به صورت پودر یا مایع وجود دارند و به فروش می رسند. شرکت بازرگانی کیمیا تجارت تات یکی از عاملین فروش کلسیم لیگنو سولفونات در سطح کشور است.
5- سایر کاربردها لیگنو سولفونات چيست؟
لیگنو سولفونات در تهیه کود، افزودنی در خوراک دام، در تولید بتن و ملات، در امولسیونها و رنگدانهها، برای کاهش ویسکوزیته گلهای معدنی در حفاری نفت، در صنعت كاغذ، تصفیه آب، باطری سازی، آفت کشها، سرامیك سازی، رنگها، کربن سیاه، ضد گرد و غبار، رزین وانیلین و چسب استفاده می شود.
