[发明专利]以废纸纤维和废弃皮革胶原合成复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法。

背景技术

随着人们对环境的重视，环境友好型材料的开发利用逐步成为世人关注的焦点。利用废弃的资源制备高性能的新材料，逐步减少不可再生资源的消耗，对于保护地球环境具有重大意义。

近年来，由于世界纸和纸板消费量不断增加，废纸的产生量也不断增加。随着人们的环保意识不断增强，废纸再利用日益受到重视。废纸是回用的二次植物纤维，具有植物纤维的一系列优点：价格低廉，密度小，具有较高的弹性模量，与无机纤维相近，而它的生物降解性和可再生性是最突出的优点。目前世界各国废纸回收率正在普遍上升，韩国、德国的废纸回收率已达75％。它主要被用于复合材料、功能材料、包装材料。在复合材料领域废纸主要用于制备塑性聚合物复合材料、水泥基复合材料、生物降解树脂复合材料，但在制备其他复合材料时研究得相对较少。同时世界各国关于废纸再利用技术的研究已经取得长足进展，但产品在使用环境中可靠性方面的研究还很少。

我国是一个制革工业大国，传统的制革工业造成动物资源的大量流失，鞣革后切削和裁剪产生的固体废弃物中约含30％的蛋白质，我国每年约产生这样的皮革固体废弃物140多万吨，含镉固体废弃物50多万吨.如果不能将这些固体废弃物进行合理地处理，不仅会严重污染环境，而且也会造成胶原蛋白的大量流失。胶原蛋白是珍贵的可再利用的自然资源，同时也是为数不多的绿色资源之一。目前，胶原已在食品工业、生物医药、营养保健等领域中广泛应用。但胶原作为天然材料具有物理机械性能差，可生物降解，而合成材料力学性能稳定但生物相容性普遍较差的特点。因此，制备胶原-高分子复合材料，使其同时具有两种材料的共同优点，将会有广泛的发展前景。

根据废纸纤维及胶原蛋白自身具有的特点，将这两种物质进行复合可望获得一种强度较高并可降解的复合材料，使其可在包装垫隔材料领域得以应用。本发明以两种废弃物为原料制备可降解的复合材料，既缓解了环境压力，又为废弃物再利用开辟了新的道路。

发明内容

本发明的目的是为了解决鞣革后切削和裁剪产生的固体废弃物污染环境、造成胶原蛋白流失的问题，提供了一种以废纸纤维和废弃皮革胶原合成复合材料的制备方法。

本发明以废纸纤维和废弃皮革胶原合成复合材料的制备方法如下：一、废纸纤维的脱墨处理：将NaOH、H₂O₂、Na₂SiO₃·9H₂O或H₂O与废纸纤维按照1～3.5∶100的质量比混合并在60℃～70℃的水浴中反应1h～1.5h，然后除去杂质和水分，得脱墨的废纸纤维；二、将胶原与水按照1g∶6mL的比例混合后，按照脱墨的废纸纤维与胶原质量比为10～15∶100、增塑剂与胶原质量比为10～12.5∶100的比例加入脱墨的废纸纤维与增塑剂，在30℃～65℃的水浴中充分搅拌，然后按交联剂与胶原质量比为10～15∶100的比例滴加交联剂，同时用质量浓度为30％的氢氧化钠水溶液调节pH值至8.5～9.7，再在50℃～100℃的条件下反应0.5h～3h，然后再将反应液倒入模具中并烘干成型，即得以废纸纤维和废弃皮革胶原合成的复合材料；步骤二中所述的交联剂为戊二醛或N-N′亚甲基双丙烯酰胺；所述的增塑剂为丙三醇或邻苯二甲酸二辛酯。

本发明所用的原材料为废料，变废为宝解决了环境污染和胶原蛋白流失的问题，本发明所用废纸纤维分布为0.01mm～0.05mm，采用本方法制备的复合材料的抗拉强度可达5.06MPa，弹性模量0.09GPa，溶胀率可达31.20％。

附图说明