基于廢棄皮膠原蛋白造紙施膠劑的制備及生物降解性研究.pdf

1、制革工業(yè)的快速發(fā)展，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)產(chǎn)生了大量污染物。皮革廢棄物的資源化利用不僅可以減輕廢棄物對(duì)環(huán)境的污染，而且可產(chǎn)生一定的市場(chǎng)價(jià)值。本文以皮革廢棄物中提取的工業(yè)膠原蛋白為原料，采用乙烯基單體改性膠原蛋白以及膠原蛋白改性聚氨酯的方法制備了兩種造紙表面施膠劑，并對(duì)施膠劑的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究，具體如下:
　　首先，對(duì)皮革廢棄物中提取的膠原蛋白的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。采用凝膠滲透色譜儀(GPC)和氨基酸自動(dòng)分析儀對(duì)膠原蛋白的相對(duì)分子質(zhì)量及

2、氨基酸組成和含量進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明，膠原蛋白的重均分子量為1830，其所含17種氨基酸的總量為80.81％，且氨基酸的組成比較符合標(biāo)準(zhǔn)。
　　其次，以膠原蛋白作為接枝主鏈，首先利用馬來酸酐(MAH)對(duì)其進(jìn)行預(yù)改性，然后與丙烯酸乙酯(EA)和苯乙烯(St)單體進(jìn)行接枝共聚，水相合成出了乙烯基接枝膠原蛋白(VGC)施膠劑。通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化出最佳合成條件為:MAH用量為膠原蛋白質(zhì)量的15％，m(預(yù)改性膠原蛋白）∶m（總單體

3、）為4∶6，m(EA)∶m(St)為1∶1，引發(fā)劑用量為單體總量的3％，反應(yīng)時(shí)間為2.5h。利用傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)、核磁共振氫譜(1H-NMR)、透射電鏡(TEM)、X-射線衍射分析儀(XRD)、熱重分析儀(TG)和差示掃描量熱儀(DSC)對(duì)VGC乳液的結(jié)構(gòu)、形貌、結(jié)晶性能和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，膠原蛋白與乙烯基單體發(fā)生了接枝反應(yīng)，合成的VGC乳液粒徑分布較窄，大約為350～400nm;改性后膠原蛋白的結(jié)晶趨勢(shì)增加，

4、熱穩(wěn)定性提高。
　　將VGC乳液表面施膠于瓦楞原紙，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，VGC的最優(yōu)施膠量為8g/m2，施膠紙張的抗張指數(shù)、環(huán)壓指數(shù)和抗水性分別比原紙?zhí)岣吡?2.46％、36.82％和53.61％;將VGC分別與糊化淀粉和苯丙乳液(SAE)復(fù)配施膠，得出VGC與糊化淀粉的最優(yōu)質(zhì)量配比為4∶6，與SAE的最優(yōu)質(zhì)量配比為2∶8;對(duì)VGC施膠劑進(jìn)行工廠中試應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其在高強(qiáng)瓦楞紙和白板紙的表面施膠生產(chǎn)中應(yīng)用效果良好。
　　利用BOD5/

5、CODCr、OECD-301B、ATP、OECD-310B和綜合生物降解性評(píng)價(jià)5種方法從不同角度研究了VGC施膠劑的生物降解性。結(jié)果表明，VGC施膠劑的BOD5/CODCr值為0.36，CO2評(píng)價(jià)(IB)指數(shù)為138.82％，ATP評(píng)價(jià)指數(shù)為106.25，前14d的生物降解速率較快，生物降解率達(dá)64％，生物降解性評(píng)價(jià)(IW)指數(shù)為94.95，屬于可生物降解有機(jī)物。
　　最后，以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚四氫呋喃(PTMG)

6、、1，4-丁二醇、二羥甲基丙酸(DMPA)等為原料，在聚氨酯制備過程中引入膠原蛋白，制備了一種膠原蛋白改性聚氨酯(CWPU)施膠劑，通過單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化出最佳合成條件為:n(-NCO)∶n(-OH)為4，DMPA用量為單體總質(zhì)量的3.5％，膠原蛋白用量為單體總質(zhì)量的10％。利用FT-IR、XRD和TG對(duì)CWPU的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征，結(jié)果表明膠原蛋白與聚氨酯發(fā)生了接枝反應(yīng)，改性后的產(chǎn)物結(jié)晶趨勢(shì)增加，耐熱性增強(qiáng)。
　　將CWPU施膠劑

7、于瓦楞原紙上表面施膠，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CWPU的最優(yōu)施膠量為6g/m2，施膠紙張的抗張指數(shù)、環(huán)壓指數(shù)和抗水性分別比原紙?zhí)岣吡?5.22％、14.89％和23.89％;將CWPU與糊化淀粉復(fù)配施膠，得出CWPU與糊化淀粉的最優(yōu)質(zhì)量配比為4∶96，紙張的抗張指數(shù)和環(huán)壓指數(shù)分別比原紙?zhí)岣吡?6.85％和38.71％。
　　利用BOD5/CODCr法研究了CWPU施膠劑的生物降解性，并探討了膠原蛋白用量對(duì)CWPU生物降解性的影響。結(jié)果表明: