High Exhaust Chrome Tanning Using Novel Copolymer for Eco-friendly Leather Processing

Abstract

The novel nanoparticle dispersion (NPD) of a high molecular weight copolymer in aqueous medium was investigated for its application as an aid to chrome exhaustion. The copolymer chain is made up of two types of monomers, viz. an acrylic ester and an amino acid derivative. The copolymer was synthesized using microemulsion polymerization methods. The monomer from the amino acid derivative provides conditions for microemulsion polymerization reaction in aqueous medium and facilitates formation of NPD of the copolymer in water. The developed NPD exhibits narrow particle size distribution with particle size at 40nm. The NPD is a free flowing liquid with flow characteristics almost similar to water, as shown from its low relative viscosity ( ?r ) of 1.08 at 25 ?C. The zeta potential of NPD at –32.9mV demonstrates anionic nature of the copolymer particle and this may be provided from amino acid derived monomer. The NPD was tested in chrome tanning as an exhaustion aid. The NPD was used in chrome tanning experiment in the pilot level scale and the exhaustion and leather properties were found. From elaborate investigations, it is demonstrated that NPD could perform as a high exhaust chrome aid to provide 94% exhaustion of chromium when used during chrome tanning operation. The effect of NPD on the physico chemical characteristics of leather is presented. ResumenLa novedosa dispersión nanoparticulada (NPD) de un copolímero de alto peso molecular en medio acuoso fue investigada por su aplicabilidad como auxiliar de agotamiento del cromo. La cadena del copolímero está compuesta por dos tipos de monómeros v.gr. un ester acrílico y un derivado de un aminoácido. El copolímero fue sintetizado usando métodos de polimerización de microemulsiones. El monómero obtenido del derivado del aminoácido produce las condiciones aptas para la reacción en medio acuoso de polimerización de la microemulsión y facilita la formación el NPD en agua. El NPD desarrollado exhibe una distribución angosta del tamaño de partícula a los 40nm. El NPD es un líquido de fácil fluidez con características casi similares a las del agua, demostrables por su bajo valor de viscosidad relativa (nr ) de 1,08 a 25 ºC. El potencial zeta del NPD a -32.9 mV demuestra la naturaleza aniónica de la partícula copolimérica y en esta forma ser proveniente del monómero derivado del aminoácido. El NPD se ensayó en el curtido al cromo como auxiliar de agotamiento. El NPD se utilizó experimentalmente a escala piloto durante la operación del curtido al cromo y el agotamiento y propiedades del cuero fueron determinadas. Por medio de elaboradas investigaciones, se demostró como el NPD podría funcionar como un auxiliar de alto agotamiento proveyendo 94% de agotamiento del cromo cuando se utilice en la operación del curtido al cromo. El efecto sobre las características fisicoquímicas del cuero se presenta.