Novel Titanium (IV) Tanning for Leathers with Superior Hydrothermal Stability II. The Influence of Organic Ligands on Stability and Tanning Power of Titanium Sulfate Solutions

Abstract

A key objective for improving titanium tanning power is increasing titanium solution stability and adjusting both the states and behaviors of the Ti(IV) species in aqueous solution so that titanium tanning can be carried out at a suitable (high) pH. The influence of 35 organic ligands, including mono and multiple carboxylates, amino-ligands and hydroxyl-carboxylates, on the stability and tanning power of titanium sulfate liquors were investigated. Results show that only some hydroxylcarboxylates, such as lactate, tartrate, citrate, sulfosalicylate etc., can effectively improve titanium sulfate solution stability. Only these ligands form stable chelate-type coordination compounds with Ti4+, as shown by potentiometic titration, FTIR spectroscopy and elemental analysis of the coordination complexes. Among these hydroxylcarboxylates, the lactate-masked titanium sulfate system at 0.40-0.5:1 mole ratio of lactate to Ti4+ has the best tanning power. Lactate has a relatively small molecular volume as well as a moderately high formation constant with Ti4+. Leather tanned by a lactate-masked titanium sulfate liquor had the highest titanium content, the best titanium distribution uniformity, a shrinkage temperature, Ts, of 97oC with pleasing softness.RESUMENUn objetivo clave para mejorar la capacidad de curtición del titanio consiste en aumentar la estabilidad de la solución de titanio y ajustar tanto los estados como el comportamiento de las especies de Ti (IV) en solución acuosa para que la curtición pueda ser efectuada a un valor adecuado (alto) de pH. La influencia de 35 ligandos orgánicos, incluyendo mono y múltiples carboxilatos, ligandos aminados y hidróxicarboxilatos, sobre la estabilidad y capacidad de curtido con soluciones de sulfato de titanio fueron investigados. Los resultados demuestran que solo algunos hidróxicarboxilatos, tales como lactato, tartrato, citrato, sulfosalicilato etc., pueden efectivamente aumentar la estabilidad en solución del sulfato de titanio. Solo estos ligandos forman tipos de quelatos estables por coordinación con Ti+4 , tal y como lo demuestran titulación potenciométrica, espectroscopia FTIR. y análisis elemental de los complejos de coordinación. Entre estos hidróxicarboxilatos, el del sistema sulfato de titanio enmascarado por lactato de 0,4-0,5:1 en proporción molar de lactato a Ti+4 rinde el mayor poder curtiente. Lactato posee un relativamente pequeño volumen molecular como también una moderadamente alta constante de formación con Ti+4 . Cuero curtido por soluciones de sulfato de titanio enmascarado por lactato tuvo el más alto contenido de titanio, la mejor uniformidad en la distribución del contenido de titanio, una temperatura de encogimiento, Ts, de 97ºC acompañado con una agradable blandura.