膠原蛋白水解及硅-丙改性蛋白涂飾劑的制備研究.pdf

1、我國制革工業(yè)每年約產(chǎn)生幾百萬噸皮革邊角廢棄物，造成了嚴重的資源浪費和污染，如何回收利用這些廢棄物已成為世界各國關(guān)注的焦點。本論文研究了從制革廢邊角料水解膠原蛋白，并用丙烯酸和正硅酸乙酯對水解物改性制備硅-丙改性蛋白涂飾劑，保持了蛋白類涂飾劑優(yōu)點，同時又賦予了新的優(yōu)異性能，實現(xiàn)了資源的最大化利用。 首先，本研究分別采用硫酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鈣水解膠原蛋白，主要考察了水解劑用量、水解溫度、時間、水渣比對水解結(jié)果的影響，對每種水

2、解方法分別進行了單因素試驗和正交試驗，較系統(tǒng)地優(yōu)化了各自水解方案和產(chǎn)物結(jié)果，為制備硅-丙改性蛋白涂飾劑進行了前期準備。以膠原水解物的收獲率為主要指標考察了各種水解方法及影響因素的水解結(jié)果，優(yōu)化出適合各種水解方法的較佳水解方案。 接著，用膠原蛋白水解產(chǎn)物制備出硅-丙改性膠原蛋白復合涂飾劑?？疾炝朔磻?yīng)時間、反應(yīng)溫度、膠原水解物用量、丙烯酸酯單體配比和用量、正硅酸乙酯用量、乳化劑種類和用量、引發(fā)劑用量等幾個因素對改性產(chǎn)物的影響。通過探

3、索試驗、單因素試驗、正交試驗和優(yōu)化擴大試驗系統(tǒng)地研究了改性方案和產(chǎn)物性能，最終得出了改性蛋白復合涂飾劑制備的最佳工藝條件。通過檢測乳液的固含量、粘度、溴值、耐熱穩(wěn)定性、冷凍穩(wěn)定性、耐酸堿穩(wěn)定性、稀釋穩(wěn)定性、離心穩(wěn)定性和成膜的抗張強度、撕裂強度、斷裂伸長率、透氣性、透水汽性、吸水率和耐溶劑性能等指標，較全面的分析了改性產(chǎn)物性能。 采用紅外光譜(FT-IR)、凝膠滲透色譜(GPC)對水解產(chǎn)物和改性產(chǎn)物分別進行了表征；采用多媒體纖維電

4、鏡、透射電鏡(TEM)對涂飾劑乳液進行了檢測分析。FT-IR檢測了水解產(chǎn)物和改性產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)變化；GPC檢測了水解產(chǎn)物和改性產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量及其分布；TEM研究了涂飾劑乳液的微觀結(jié)構(gòu)。 膠原蛋白水解結(jié)果：硫酸水解膠原時，硫酸用量12mL，反應(yīng)時間12h，反應(yīng)溫度90℃，水渣比1.2。收獲率為50.09％；鹽酸水解膠原時，鹽酸用量12mL，反應(yīng)時間12h，反應(yīng)溫度90℃，水渣比2.0。收獲率為48.87％：NaOH水解膠原時，

5、NaOH用量13％，反應(yīng)時間10h，反應(yīng)溫度90℃，水渣比1.2。收獲率為44.85％；Ca(OH)2水解膠原時，Ca(OH)2用量7％，反應(yīng)時間10h，反應(yīng)溫度90℃，水渣比1.2。收獲率為38.29％。FT-IR、GPC分析表明，水解促使膠原纖維打開，暴露出氨基和羧基等集團，生成膠原多肽和氨基酸；酸、堿法水解產(chǎn)物相對分子質(zhì)量均約為1800，相對分子質(zhì)量及其分布相差不大。 硅-丙改性蛋白涂飾劑配方結(jié)果：以用一定量的NaOH在9

6、0℃下水解10h的膠原水解物為原料，膠原水解物用量為40％，引發(fā)劑用量為3％，乳化劑用量為2％，反應(yīng)過程pH值為5，TEOS用量為3％，丙烯酸酯(A)和丙烯酸酯(B)的配比為1:1，反應(yīng)時間為3.0h，反應(yīng)溫度為50℃，得到的乳液外觀為泛藍光白色乳液，粘度適中，穩(wěn)定性很好，成膜的透明度和各項物理機械性能均比較高。 涂飾劑FT-IR對比分析表明：在2970～2850cm-1、1732cm-1、1150cm-1附近出現(xiàn)吸收峰，丙烯酸