CN115044715A - 一种纤维素基蛋白复合物合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纤维素基蛋白复合物合成方法，步骤S1：首先按重量份配比如下，将20～60重量份纤维素、20～60重量份蛋白粉、补充20份水达到100重量份；步骤S2：在调配溶液中再加入上述调配后重量的0.5%～1%催化剂，一起加入到球式搅拌器内混合搅拌30 min，使物料均匀混合；步骤S3：取出所述步骤S2的溶液后再加入到捏合机中进行捏合；步骤S4：将捏合后溶液取出置入反应釜，60℃下用热水稀释至35%浓度含量，补充醇胺稳定剂和苯酚防腐剂，调整pH为7.0～7.5，黏度达到1.0～1.2Pa·s，最终获得浅黄色粘稠液态纤维素基蛋白复合物；本发明能够提供一种固体危废资源再利用、可节能减排清洁生产且产品安全无毒的纤维素基蛋白复合物合成方法。
Description
技术领域
本发明属于轻工行业的皮革化学技术领域，具体涉及一种纤维素基蛋白复合物合成方法。
背景技术
羧甲基纤维素含有羟基及羧基基团，既可以和一些对pH敏感、易氧化的活性物质键合，且具有良好的生物相容性无毒无害是一种环境友好材料。
制革革屑作为固体危废无法掩埋及焚烧，循环利用是必然趋势，通过碱法对革屑内铬进行沉淀，胶原降解溶于水中获得分离已成为工业化生产提取胶原基降解多肽的常用方法。
机械力化学又称机械化学、力化学，是通过各种机械力作用方式，如摩擦、剪切、研磨、压缩、冲击和延伸等引入机械能量的累积，然后利用机械能诱发化学反应以及诱导材料组织、结构和性能的变化制备新材料或对材料进行改性的处理方法。机械力化学在有机高分子聚合物的降解方面，也有一些研究应用，利用超微粉碎机的强烈作用，将魔芋葡甘聚糖细化，结果发现魔芋葡甘聚糖发生了机械力化学降解反应。随粉碎时间的增加，魔芋葡甘聚糖粒度逐步细化，分子量降低，溶胶粘度下降、葡甘聚糖含量降低，大量魔芋低聚糖生成；也有国外研究人员在对玉米秸秆进行机械研磨时，发现球磨不仅导致交联纤维素—半纤维素—木质素复合物解离，还使得胞壁聚合物尤其是碳水化合物发生解聚。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固体危废资源再利用、可节能减排清洁生产且产品安全无毒的纤维素基蛋白复合物合成方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纤维素基蛋白复合物合成方法，包括如下步骤：
步骤S1：首先按重量份配比如下，将20～60重量份纤维素、20～60重量份蛋白粉、补充20份水达到100重量份；
步骤S2：在所述步骤S1的调配浆状液中再加入上述调配后重量的0.5%～1%催化剂，一起加入到球式搅拌器内混合搅拌30 min，使物料均匀混合；
步骤S3：取出所述步骤S2的浆状液后再加入到捏合机中进行捏合，捏合条件设定为：温度为70～80 ℃，捏合刀片的速度比为2：3，捏合30～60 min；
步骤S4：将所述步骤S3中捏合后浆状液取出置入反应釜，60℃下用热水稀释至35%浓度含量，补充醇胺稳定剂和苯酚防腐剂，调整pH为7.0～7.5，黏度达到1.0～1.2Pa·s，最终获得浅黄色粘稠液态纤维素基蛋白复合物。
作为本发明的进一步改进，所述纤维素为羧甲基纤维素或羟丙基纤维素，聚合度为100～200，取代度≤0.8。
作为本发明的进一步改进，所述蛋白粉来自皮革屑中提取的胶原降解物，其选择要求参数包括外观为淡黄色粉末、含固量93.1%、灰分5.8%、数均分子量Mn含量为4.99×103、蛋白含量82.6%、含Cr量38.7mg/kg。
作为本发明的进一步改进，所述醇胺稳定剂为乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的任意一种。
作为本发明的进一步改进，所述催化剂为CrCl3、AlCl3或ZnCl2中的任意一种。
作为本发明的进一步改进，所述纤维素基蛋白复合物主要用于作为制革填充材料。
与现有技术相比，本发明可达到的有益效果是：
（1）本技术方案的纤维素基蛋白复合物利用机械捏合产生化学作用，免去在水溶液中使用交联剂，达到节能减排，属于清洁生产的加工制备技术。
（2）合成过程在干态下进行，解决了高粘稠度的搅拌困难，反应效率高的技术难题，实现了节能减排的作用。
（3）该纤维素基蛋白复合物中的蛋白物质来自制革革屑，是制革固体危废再生资源化的一条路径，具有有利于制革工业可持续发展，循环充分利用的技术效果。
（4）该纤维素基蛋白复合物是一种没有污染的环境友好材料，产品无毒，可安全使用且可降解；还能用于制革填充可以改善手感、替代石油基化工产品，实现可被利用制备生态皮革的作用。
附图说明
图1为本发明的明胶(a)、纤维素(b)与捏合样品(c)的EDS图谱实验结果对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明实施例提供的一种纤维素基蛋白复合物合成方法，包括以下步骤：
将聚合度为100～200，取代度≤0.8的50重量份羧甲基纤维素、30重量份蛋白粉、20份水以及上述总重量的0.5% AlCl3催化剂加入到球式搅拌器在内混合搅拌30min，使物料均匀，取出后加入捏合机的常压捏合，条件为：温度为80℃，捏合刀片的速度比为2:3，捏合30 min，取出置入反应釜，60℃下用热水稀释至35%含量，加入乙醇胺，苯酚防腐剂，调整pH为7.0～7.5，黏度达到1.0～1.2Pa·s，获得浅黄色粘稠液态的纤维素基蛋白复合物。
实施例2：
本发明实施例提供的一种纤维素基蛋白复合物合成方法，包括以下步骤：
将聚合度为100～200，取代度≤0.8的40重量份羧甲基纤维素、40重量份蛋白粉、20份水以及上述总重量的1% CrCl3催化剂加入到球式搅拌器在内混合搅拌40min，使物料均匀，取出后加入捏合机的常压捏合，条件为：温度为75 ℃，捏合刀片的速度比为2:3，捏合30 min，取出置入反应釜，60℃下用热水稀释至35%含量，加入二乙醇胺，苯酚防腐剂，调整pH为7.0～7.5，黏度达到1.0～1.2Pa·s，获得浅黄色粘稠液态的纤维素基蛋白复合物。
实施例3：
本发明实施例提供的一种纤维素基蛋白复合物合成方法，包括以下步骤：
将聚合度为100～200，取代度≤0.8的30重量份羟丙基纤维素、50重量份蛋白粉、20份水以及上述总重量的1% ZnCl2催化剂加入到球式搅拌器在内混合搅拌50min，使物料均匀，取出后加入捏合机的常压捏合，条件为：温度为70 ℃，捏合刀片的速度比为2:3，捏合50 min，取出置入反应釜，60℃下用热水稀释至35%含量，加入三乙醇胺，苯酚防腐剂，调整pH为7.0～7.5，黏度达到1.0～1.2Pa·s，获得浅黄色粘稠液态的纤维素基蛋白复合物。
应用实例及对比实验分析如下：
一种纤维素基蛋白复合物用于制革填充工艺与商品蛋白分别比较如下：
黄牛沙发革染整：中和→5%丙烯酸树脂复鞣→4%合成鞣剂→10%荆树皮栲胶→4%双氰胺树脂→2%纤维素基蛋白复合物(含固量计)/2%商品蛋白粉→染色→加脂→固定→收集废液→皮革干燥测定。
山羊鞋面革染整：中和→4%丙烯酸树脂复鞣→4%合成鞣剂→6%荆树皮栲胶→4%双氰胺树脂→4%纤维素基蛋白复合物(含固量计)/2%商品蛋白粉→染色→加脂→固定→收集废液→皮革干燥测定。
表1：牛羊革染整废液部分污染指标
表2：牛羊坯革的物理力学性能
为了确定本技术方案的技术可靠性，申请人将明胶与纤维素混合后70℃捏合30min，产物用80℃热水洗涤三次，洗去明胶；将产物使用EDS进行标志性元素分析，关于明胶(a)、纤维素(b)与捏合样品(c)的EDS图谱具体详见附图1，其实验结果如图所示。图中表明明胶中含C、N元素（a）；纤维素不含氮元素（b）。捏合样品（c）中N元素含量占8.7%，按照明胶中含氮量计，捏合产物中含有46.42%的明胶（没有被洗脱）。证明了在捏合作用下，明胶是可以与纤维素发生结合的。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种纤维素基蛋白复合物合成方法，其特征在于，包括如下：
步骤S1：首先按重量份配比如下，将20～60重量份纤维素、20～60重量份蛋白粉、补充水达到100重量份；
步骤S2：在所述步骤S1的调配浆状液中再加入上述调配后重量的0.5%～1%催化剂，一起加入到球式搅拌器内混合搅拌30 min，使物料均匀混合；
步骤S3：取出所述步骤S2的浆状液后再加入到捏合机中进行捏合，捏合条件设定为：温度为70～80 ℃，捏合刀片的速度比为2：3，捏合30～60 min；
步骤S4：将所述步骤S3中捏合后浆状液取出置入反应釜，60℃下用热水稀释至35%浓度含量，补充醇胺稳定剂和苯酚防腐剂，调整pH为7.0～7.5，黏度达到1.0～1.2Pa·s，最终获得浅黄色粘稠液态纤维素基蛋白复合物。
2.根据权利要求1所述的一种纤维素基蛋白复合物合成方法，其特征在于：所述纤维素为羧甲基纤维素或羟丙基纤维素，且聚合度为100～200，取代度≤0.8。
3.根据权利要求1所述的一种纤维素基蛋白复合物合成方法，其特征在于：所述蛋白粉来自皮革屑中提取的胶原降解物，其选择要求参数包括外观为淡黄色粉末、含固量93.1%、灰分5.8%、数均分子量Mn含量为4.99×103、蛋白含量82.6%、含Cr量38.7mg/kg。
4.根据权利要求1所述的一种纤维素基蛋白复合物合成方法，其特征在于：所述醇胺稳定剂为乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种纤维素基蛋白复合物合成方法，其特征在于：所述催化剂为CrCl3、AlCl3或ZnCl2中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种纤维素基蛋白复合物合成方法，其特征在于：所述纤维素基蛋白复合物用于作为制革填充材料。
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