CN104341559B - 一种皮革废弃胶原水煤浆添加剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种皮革废弃胶原接枝共聚物水煤浆添加剂的制备方法，在反应器中加入固含量20％皮革废弃胶原水解液，于35～45℃搅拌使其完全溶解，再升高温度至75-85℃，开始同时滴加引发剂和混合单体，滴加完毕，继续保温一定时间后冷却至室温，用质量分数30％的NaOH调节体系pH＝8～9，得到一种皮革废弃胶原接枝共聚物水煤浆添加剂；本发明方法所得添加剂充分发挥了磺酸盐、羧酸盐的超强分散性能好的优势，结合皮革废弃胶原的多肽链分子结构含有大量氨基和羧基亲水基团对水分子的氢键作用而使水煤浆的贮存稳定性提高，分散性能好，稳定期长，同时又可以实现皮革废弃胶原的再利用，也是一条解决皮革废弃物对环境污染的有效途径。

Description

一种皮革废弃胶原水煤浆添加剂的制备方法
技术领域
本发明属于水煤浆添加剂技术领域，特别涉及一种皮革废弃胶原水煤浆添加剂的制备方法。
背景技术
目前，工业应用的水煤浆添加剂中，各有优缺点。萘系添加剂虽然其价格便宜，分散性好、降黏作用强，但易析水产生硬沉淀，并且具有一定的毒性。木质素磺酸盐性能较差，一般与其他添加剂复配使用。腐殖酸系添加剂则存在制浆黏度大，投加量多的问题，而其他非离子添加剂虽高效但价格昂贵，制浆成本高。聚羧酸系添加剂结构灵活，可根据实际要求改变其分子量和分子结构，对水煤浆有很好的分散效果，但目前使用的聚羧酸系添加剂价格较贵，制浆成本高。面对当前水煤浆添加剂的研究现状及存在的问题，水煤浆添加剂有两个发展趋势：一方面要求产品性能好，可生物降解，毒性低；另一方面，水煤浆添加剂的原料来源应易得，价廉。从而，寻求新的原料来合成新型水煤浆添加剂，开发适合多煤种制浆、性价比高的添加剂是当今水煤浆添加剂开发的重点。天然产物的改性物用作水煤浆添加剂无疑成为焦点。
目前，应用最广的天然改性聚合物水煤浆添加剂为木质素改性物，由于其主要以造纸黑夜为原料，成本低廉而得到广泛应用，但木质素性能较差一般很少作为添加剂单独使用，常和其他添加剂复配使用，以提高水煤浆稳定性。科研人员也可在研究其他天然产物作为水煤浆的可能性。
皮革废弃胶原是动物结缔组织或表皮组织胶原的水解产物，具有比合成高分子材料无可比拟的生物相容性和可降解性，在食品、医学、化妆品、饲料、农业、皮革等行业占有很重要的地位，对皮革废弃胶原进行接枝共聚改性方法不但可保留母体主链的主要性能，而且改性后的聚合物还能从接枝侧链中获得新的性能，同时也为解决皮革废弃物对环境污染提供了一条途径。
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皮革废弃胶原水煤浆添加剂的制备方法，以皮革废弃胶原为主要原料之一，根据水煤浆对性能的需求选用不同的功能单体对皮革废弃胶原进行改性，制备适合水煤浆制浆的皮革废弃胶原接枝共聚物添加剂，其分散效果好，也对皮革废弃物的再利用提供了一条途径，绿色环保。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种皮革废弃胶原水煤浆添加剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，在反应器中加入皮革废弃胶原水解液并升高温度至75-85℃；
步骤2，同时向反应器中滴加引发剂和混合单体，并在60-120min内滴加完毕，继续保温90-120min，冷却至室温；
步骤3，用质量分数30％的NaOH调节体系pH＝8～9，得到一种皮革废弃胶原接枝共聚物水煤浆添加剂。
所述皮革废弃胶原水解液的制备方法为：在反应器中加入含水50％的废皮革屑50质量份，依次加入水200质量份和氧化钙2质量份，升高温度至100℃，保温水解时间10h后，过滤水解液，在水解滤液中加入3.5～4.0份的碳酸钠纯碱除钙和铬，降温至室温，再行抽滤得到除铬水解液，加热浓缩至固含量20％。
所述混合单体由摩尔比为(0.3～0.5):4的磺化单体和丙烯酸单体组成，混合单体与皮革废弃胶原水解液中含固含量的质量比为(1.5～2):1。
所述磺化单体为苯乙烯磺酸钠或烯丙基磺酸钠或甲基烯丙基磺酸钠。
所述丙烯酸单体为甲基丙烯酸或丙烯酸。
所述引发剂的加入量为反应物总质量的2～8％
所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵或过硫酸钠。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)利用皮革废弃水解物制备的水煤浆添加剂，由于胶原纤维分子链通过接枝共聚引入了具有羧基、磺酸基，使其具有良好的分散性能。
2)利用皮革废弃水解物制备的水煤浆添加剂同时发挥了胶原纤维良好的水溶性、增稠性能，对水煤浆具有良好的稳定作用，从而使制得的水煤浆稳定性大大提高。
3)由于利用了皮革废弃物制备水煤浆添加剂，其具有成本低廉、可生物降解等特点。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的实施方式。
实施例1
在反应器中加入固含量20％的皮革废弃胶原水解液500g，升温至85℃，开始同时滴加质量分数10％的过硫酸铵引发剂80g和由苯乙烯磺酸钠53.5g和丙烯酸146.5g组成的混合单体，并在120min内滴加完毕，继续保温90min，冷却至室温，用质量分数30％的NaOH调节体系pH＝8～9，得到一种皮革废弃胶原接枝共聚物水煤浆添加剂。
实施例2
在反应器中加入固含量20％的皮革废弃胶原水解液500g，升温至80℃，开始同时滴加质量分数10％的过硫酸铵引发剂100g和由烯丙基磺酸钠67g和丙烯酸133g组成的混合单体，并在60min内滴加完毕，继续保温120min，冷却至室温，用质量分数30％的NaOH调节体系pH＝8～9，得到一种皮革废弃胶原接枝共聚物水煤浆添加剂。
实施例3
在反应器中加入固含量20％的皮革废弃胶原水解液500g，升温至75℃，开始同时滴加质量分数10％的过硫酸铵引发剂80g和由甲基烯丙基磺酸钠41.7g和丙烯酸158.3g组成的混合单体，并在60-120min内滴加完毕，继续保温90-120min，冷却至室温，用质量分数30％的NaOH调节体系pH＝8～9，得到一种皮革废弃胶原接枝共聚物水煤浆添加剂。
实施例4
在反应器中加入固含量20％的皮革废弃胶原水解液500g，升温至75℃，开始同时滴加质量分数10％的过硫酸铵引发剂80g和由烯丙基磺酸钠35.3g和甲基丙烯酸164.7g组成的混合单体，并在60-120min内滴加完毕，继续保温90-120min，冷却至室温，用质量分数30％的NaOH调节体系pH＝8～9，得到一种皮革废弃胶原接枝共聚物水煤浆添加剂。
实施例5
在反应器中加入固含量20％的皮革废弃胶原水解液500g，升温至75℃，开始同时滴加质量分数10％的过硫酸铵引发剂80g和由烯丙基磺酸钠22g和甲基丙烯酸178g组成的混合单体，并在60-120min内滴加完毕，继续保温90-120min，冷却至室温，用质量分数30％的NaOH调节体系pH＝8～9，得到一种皮革废弃胶原接枝共聚物水煤浆添加剂。
实施例6
在反应器中加入固含量20％的皮革废弃胶原水解液500g，升温至85℃，开始同时滴加质量分数10％的过硫酸铵引发剂80和由苯乙烯磺酸钠45.5g和甲基丙烯酸154.5g组成的混合单体，并在120min内滴加完毕，继续保温90min，冷却至室温，用质量分数30％的NaOH调节体系pH＝8～9，得到一种皮革废弃胶原接枝共聚物水煤浆添加剂。
综上所述，本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
选用陕西彬长煤为研究对象，通过破碎、磨矿、筛选和级配，搅拌均匀后制得相同浓度的水煤浆(质量分数63％)500g，煤的粒径级配：D(0.5)＝22μm；D(0.9)＝110μm；<75μm＝80％；<5μm＝20％；平均粒径＝45μm。添加剂加入量为0.3％(占干基煤wt％)，发明实施的添加剂对彬长煤的制浆性能测试结果如下表1所示，由表1可以看出，本专利申请所述一种皮革废弃胶原基阴离子接枝共聚物水煤浆添加剂在24h，48h、7天、14天的分散效果稳定，且效果优于市售萘磺酸盐缩合物。
表1各实施例产品的成浆性能比较

Claims (5)

1.一种皮革废弃胶原水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在反应器中加入皮革废弃胶原水解液并升高温度至75-85℃；
步骤2，同时向反应器中滴加引发剂和混合单体，并在60-120min内滴加完毕，继续保温90-120min，冷却至室温，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵或过硫酸钠，所述混合单体由摩尔比为(0.3～0.5):4的磺化单体和丙烯酸单体组成，混合单体与皮革废弃胶原水解液中含固含量的质量比为(1.5～2):1；
步骤3，用质量分数30％的NaOH调节体系pH＝8～9，得到一种皮革废弃胶原接枝共聚物水煤浆添加剂。
2.根据权利要求1所述皮革废弃胶原水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，所述皮革废弃胶原水解液的制备方法为：在反应器中加入含水50％的废皮革屑50质量份，依次加入水200质量份和氧化钙2质量份，升高温度至100℃，保温水解时间10h后，过滤水解液，在水解滤液中加入3.5～4.0份的碳酸钠纯碱除钙和铬，降温至室温，再行抽滤得到除铬水解液，加热浓缩至固含量20％。
3.根据权利要求1所述皮革废弃胶原水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，所述磺化单体为苯乙烯磺酸钠或烯丙基磺酸钠或甲基烯丙基磺酸钠。
4.根据权利要求1所述皮革废弃胶原水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸单体为甲基丙烯酸或丙烯酸。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述皮革废弃胶原水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂的加入量为反应物总质量的2～8％。
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