CN102964537A - 一种利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法 - Google Patents

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王学川
郝晓丽
强涛涛
张素凤
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Abstract

本发明涉及一种表面施胶剂乳液的制备工艺技术领域，为一种利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，包括下述步骤，（1）将制革废弃物用常规方法水解，从中提取胶原；（2）乳化：在一定浓度的胶原溶液中加入一种阳离子单体和两种非离子单体（软硬单体），一定温度下乳化一段时间，形成白色乳液；（3）引发：氮气保护下，在乳液体系中加入一定量引发剂，一定温度下反应一段时间，从而制得阳离子改性胶原蛋白表面施胶剂乳液，本发明一方面可以减少皮革固体废弃物对环境的污染，另一方面还可解决目前造纸工业普遍存在的资源短缺问题，为造纸行业开辟新的助剂。

Description

一种利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法
技术领域
本发明涉及一种表面施胶剂的制备工艺技术领域，特别涉及一种利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法。
背景技术
目前，在造纸生产过程中常用的施胶剂主要分为两类：一类属生物质类施胶剂，主要包括松香胶系、淀粉系等，其中松香系施胶剂主要用于浆内施胶，淀粉系施胶剂主要用于表面施胶；另一类属合成类施胶剂，主要包括烷基烯酮二聚体（AKD）、烯基琥珀酸酐（ASA）或苯乙烯丙烯酸丁酯共聚物等产品。但是合成类施胶剂其原材料多为资源紧缺、价格昂贵的石油化工产品，而且大多不能生物降解，严重影响生产一线职工的身体健康，并对环境造成污染。生物质资源是一种极其丰富的清洁可再生资源，其不受石油价格的制约，以其永续性、多样性、对环境友好性和对人类的亲和性等重要特点而倍受青睐，所以生物质类施胶剂的开发和利用势在必行，同时也顺应了我国可持续发展的战略重点。胶原蛋白就是一种天然的生物质资源，它具有一定的机械性能、特别的反应活性、生物可降解性，这些性能为它在造纸中的应用创造了条件。众所周知，制革工业是一个以原料的高投入和产品的低产出为特征的产业。据不完全统计，我国每年约产生140多万吨的皮革固体废弃物，其中除少量的非胶原蛋白外，大约80％以上都是由胶原蛋白构成的。从制革废弃物中提取胶原蛋白做造纸施胶剂，不仅给皮革工业带来可观的经济、社会和环境效益，同时还促进了造纸工业的发展。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，一方面可以减少制革工业中皮革固体废弃物对环境的污染，另一方面还可解决目前造纸工业普遍存在的资源短缺问题，为造纸行业开辟新的助剂。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，包括：
（1）将制革废弃物水解并从中提取胶原；
（2）在质量浓度为10%~20%的胶原蛋白溶液中，以胶原蛋白与单体质量比1：（1~3）的比例加入单体，乳化得到白色乳液，所述单体由质量比1：（0.5~3）的阳离子单体和非离子单体组成，所述非离子单体由质量比1：（1~2）的软单体和硬单体组成；
（3）氮气保护下，在乳液体系中加入引发剂进行引发从而制得阳离子改性胶原蛋白施胶剂乳液。
所述步骤（1）中制革废弃物为不含铬皮革废弃物，如灰皮废弃物、毛皮废弃物或硝皮废弃物等。
所述步骤（2）中乳化条件为55℃下乳化15~30min。
所述步骤（2）中阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）、二烯丙基二甲基氯化铵（DMDAAC）或二乙基二烯丙基氯化铵（DEDAAC）等；软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯或丙烯酸乙酯等，硬单体为苯乙烯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺或丙烯腈等。
所述步骤（3）中引发剂为无机过氧化物引发剂，如过硫酸铵或过硫酸钾等。或者为氧化还原引发体系，如过氧化氢/硫酸亚铁体系、过硫酸铵/亚硫酸氢钠体系或过硫酸铵/硫酸亚铁体系等。
所述步骤（3）中引发剂用量为单体总量的0.2%~1%，在75℃下反应2~5h。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)无需添加成膜助剂和乳化剂：与现有其他类生物质施胶剂相比，本发明所用的原料胶原蛋白，其成膜性远远超过淀粉，不需要添加成膜助剂；胶原蛋白自身又是一种两性表面活性剂，其有自乳化功能，在制备过程不需要另加乳化剂，避免了乳化剂对施胶剂性能产生负面影响；另外，胶原蛋白与纸张纤维的结合强度更高，施胶剂用量相对减少，降低了成本。
(2)原材料来源丰富，成本低：据不完全统计，我国制革行业每年约产生140多万吨的皮革固体废弃物，其中除少量的非胶原蛋白外，大约80％以上都是由胶原蛋白构成的。从制革废弃物中提取胶原蛋白做造纸施胶剂，不仅给皮革工业带来可观的经济、社会和环境效益，大大降低了造纸施胶剂的生产成本，同时还促进了造纸工业的发展。
(3)环境友好，应用前景广泛：本发明所制备施胶剂的主体材料为胶原，属于天然高分子材料，是完全脱离石油资源的一类可再生资源。而且本发明所提出的制备方法简单易行，只需一般的常规化工设备即可进行生产，应用前景广泛。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细的说明。
实施例一
一种利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，包括以下步骤，
（1）将灰皮废弃物用常规方法水解，提取得到胶原蛋白；
（2）将步骤（1）所得的水解胶原配制成质量浓度为10%的胶原蛋白溶液，以胶原蛋白与单体质量比1：1的比例加入单体，55℃下乳化15min，得到白色乳液。其中单体由质量比2：1的阳离子单体和非离子单体组成，阳离子单体选用丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC），非离子单体由质量比1：1的软单体和硬单体组成，软单体选用丙烯酸丁酯，硬单体选用苯乙烯。
（3）氮气保护下，在步骤（2）所得的乳液体系中加入为单体总量0.2%的过硫酸钾做引发剂，在75℃下反应2h，得到阳离子改性的胶原蛋白表面施胶剂乳液。
实施例二
一种利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，包括以下步骤，
（1）将毛皮废弃物用常规方法水解，提取得到胶原蛋白；
（2）将步骤（1）所得的水解胶原配制成质量浓度为15%的胶原蛋白溶液，以胶原蛋白与单体质量比1：2的比例加入单体，55℃下乳化20min，得到白色乳液。其中单体由质量比1：2的阳离子单体和非离子单体组成，阳离子单体选用二烯丙基二甲基氯化铵（DMDAAC），非离子单体由质量比1：1.5的软单体和硬单体组成，软单体选用丙烯酸异辛酯，硬单体选用乙酸乙烯酯。
（3）氮气保护下，在步骤（2）所得的乳液体系中加入为单体总量0.8%的过氧化氢/硫酸亚铁做引发剂，在75℃下反应3h，得到阳离子改性的胶原蛋白表面施胶剂乳液。
实施例三
一种利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，包括以下步骤，
（1）将硝皮废弃物用常规方法水解，提取得到胶原蛋白；
（2）将步骤（1）所得的水解胶原配制成质量浓度为20%的胶原蛋白溶液，以胶原蛋白与单体质量比1：3的比例加入单体，55℃下乳化30min，得到白色乳液。其中单体由质量比1：3的阳离子单体和非离子单体组成，阳离子单体选用二乙基二烯丙基氯化铵（DEDAAC），非离子单体由质量比1：2的软单体和硬单体组成，软单体选用丙烯酸乙酯，硬单体选用丙烯腈。
（3）氮气保护下，在步骤（2）所得的乳液体系中加入为单体总量1%的过硫酸铵/亚硫酸氢钠做引发剂，在75℃下反应5h，得到阳离子改性的胶原蛋白表面施胶剂乳液。

Claims (10)

1.一种利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，包括：
（1）将制革废弃物水解并从中提取胶原；
（2）在质量浓度为10%~20%的胶原蛋白溶液中，以胶原蛋白与单体质量比1：（1~3）的比例加入单体，乳化得到白色乳液，所述单体由质量比1：（0.5~3）的阳离子单体和非离子单体组成，所述非离子单体由质量比1：（1~2）的软单体和硬单体组成；
（3）氮气保护下，在乳液体系中加入引发剂进行引发从而制得阳离子改性胶原蛋白施胶剂乳液。
2.根据权利要求1所述利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，其特征在于，所述步骤（1）中制革废弃物为不含铬皮革废弃物。
3.根据权利要求1所述利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，其特征在于，所述步骤（1）中制革废弃物为灰皮废弃物、毛皮废弃物或硝皮废弃物。
4.根据权利要求1所述利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，其特征在于，所述步骤（2）中乳化条件为55℃下乳化15~30min。
5.根据权利要求1或4所述利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，其特征在于，所述步骤（2）中阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）、二烯丙基二甲基氯化铵（DMDAAC）或二乙基二烯丙基氯化铵（DEDAAC）；软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯或丙烯酸乙酯，硬单体为苯乙烯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺或丙烯腈。
6.根据权利要求1所述利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，其特征在于，所述步骤（3）中引发剂为无机过氧化物引发剂。
7.根据权利要求6所述利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，其特征在于，所述无机过氧化物引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
8.根据权利要求1所述利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，其特征在于，所述步骤（3）中引发剂为氧化还原引发体系。
9.根据权利要求8所述利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，其特征在于，所述氧化还原引发体系为过氧化氢/硫酸亚铁体系、过硫酸铵/亚硫酸氢钠体系或过硫酸铵/硫酸亚铁体系。
10.根据权利要求1、6、7、8或9所述利用制革废弃物制备表面施胶剂乳液的方法，其特征在于，所述步骤（3）中引发剂用量为单体总量的0.2%~1%，在75℃下反应2~5h。
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