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(yán)重的資源浪費(fèi)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(diǎn)。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(diǎn)，同時(shí)又賦予了新的優(yōu)異性能，實(shí)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(shí)間、水渣比對水解結(jié)果的影響，對每種水

2、解方法分別進(jìn)行了單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，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(jìn)行了前期準(zhǔn)備。以膠原水解物的收獲率為主要指標(biāo)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(fù)合涂飾劑?？疾炝朔磻?yīng)時(shí)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(gè)因素對改性產(chǎn)物的影響。通過探

3、索試驗(yàn)、單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)和優(yōu)化擴(kuò)大試驗(yàn)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(fù)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(qiáng)度、撕裂強(qiáng)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(biāo)，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(jìn)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(jìn)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(shí)，硫酸用量12mL，反應(yīng)時(shí)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(shí)，鹽酸用量12mL，反應(yīng)時(shí)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(shí)，

5、NaOH用量13％，反應(yīng)時(shí)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(shí)，Ca(OH)2用量7％，反應(yīng)時(shí)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(tuán)，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(shí)間為3.0h，反應(yīng)溫度為50℃，得到的乳液外觀為泛藍(lán)光白色乳液，粘度適中，穩(wěn)定性很好，成膜的透明度和各項(xiàng)物理機(jī)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