[发明专利]一种改性水解胶原蛋白固体施胶剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于皮革废弃物资源化应用技术领域，具体涉及一种改性水解胶原蛋白固体施胶剂及其制备方法。

背景技术

造纸施胶剂具有用量大、范围广的特点，尤其是箱板纸的年产量为2000万吨左右，对施胶剂的用量需求很大。造纸工业中常用的施胶剂有烷基烯酮二聚体(AKD)、烯基琥珀酸酐(ASA)、苯乙烯丙烯酸丁酯共聚物（SAE）等产品。这些合成类施胶剂原料多为资源紧缺、价格昂贵的石油化工产品，而且大多不能生物降解，影响生产职工的身体健康，并对环境造成污染。另外，这些施胶剂为液体状，固含量较低，运输不便。

制革工艺生产过程中会产生皮渣、革屑、磨革粉、皮块等大量的固体废弃物,以及制好后还会产生大量下脚料等。制革过程中，转化为皮革的产率较低只有原皮的30%左右。我国年投产1.7亿张皮，将有140万吨的废弃物产生，这些固体废弃物堆放在一起，会对环境产生较大的危害，同时也是一种资源的浪费。这些原料中含有接近80%的胶原蛋白，可以通过一系列的手段进行提取综合利用。以乙烯类单体为改性单体，氧化还原体系为引发剂，采用乳液聚合法对水解胶原蛋白进行乳液聚合，然后直接利用喷雾干燥器对制得的乳液进行喷雾干燥制得粉末状的固体施胶剂。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改性水解胶原蛋白固体施胶剂及其制备方法，利用皮革废弃物提取的水解胶原蛋白，以乙烯类单体为改性单体，氧化还原体系引发剂，采用乳液聚合法对水解胶原蛋白进行乳液聚合，然后直接利用喷雾干燥器对制得的乳液进行喷雾干燥制得粉末状的固体施胶剂。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种改性水解胶原蛋白固体施胶剂，包括以下组分：

胶原蛋白粉1～10份；水10～100份；pH值调节剂0.02～0.2份；引发剂0.02～0.4份；单体0.25～2.5份。

所述的pH值调节剂采用酸或者碱。

所述的酸采用醋酸。

所述的碱采用氢氧化钠。

所述的胶原蛋白粉与单体的质量比为1～4:1。

所述的引发剂采用过硫酸铵/亚硫酸氢钠体系。

所述的单体为软单体和硬单体按1：1的比例混合，软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯或丙烯酸乙酯中任意一种，硬单体为苯乙烯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺或丙烯腈中任意一种。

以上各物料的份数均为质量份。

一种改性水解胶原蛋白固体施胶剂的制备方法，包括以下步骤：

1）取水解胶原蛋白粉1～10份溶解于10～100份的水中，配制成浓度为10%（w/v）～15%（w/v）的水解胶原蛋白溶液；

2）将上述水解胶原蛋白溶液进行超声波预处理，时间20min～40min，然后过滤除去水解胶原蛋白溶液中的杂质，用pH值调节剂0.02～0.2份调节水解胶原蛋白溶液的pH值为5～6；

3）将胶原蛋白粉与单体按质量比1～4:1混合，在20～60℃下搅拌乳化20～60min，边搅拌边升温，当温度升高到60～85℃时，在氮气的保护下，缓慢加入引发剂0.02～0.4份，反应1.5～3小时得到乳液后取出；

4）利用喷雾干燥器对所制得的乳液进行喷雾干燥，干燥温度为90～150℃，收集得到的固体为改性水解胶原蛋白固体施胶剂。

所述的水解胶原蛋白粉采用市售的经过常规的酸法、从皮革废弃物中提取的水解胶原蛋白，分子量为7000Da。

所述的pH值调节剂采用酸或碱。

所述的酸采用醋酸。

所述的碱采用氢氧化钠。 

所述的引发剂采用过硫酸铵和亚硫酸氢钠混合物，引发剂的用量为单体总份数的0.2份～0.5份。

所述的单体为软单体和硬单体按1：1的比例混合，软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯或丙烯酸乙酯中任意一种，硬单体为苯乙烯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺或丙烯腈中任意一种。

本发明具有如下优点：

本发明以皮革废弃物中提取的水解胶原蛋白为原料，原材料丰富，成本较低低，经过预处理，制得的乳液的粒径更小，更稳定；乳液聚合过程中，胶原蛋白自身可以做乳化剂，不需要另外添加引发剂，避免了乳化剂对施胶剂性能产生负面影响；