[发明专利]一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚氨酯应用领域，具体涉及一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂及其制备方法。

背景技术

聚氨酯型表面施胶剂是最近几年开发的新型表面施胶剂，将其用于表面施胶，可增强纸张的力学性能、抗掉毛、、耐磨性、柔韧性等性能。而单一的水性聚氨酯价格昂贵，而且应用效果受很多因素影响，需要对其进行改性。

胶原蛋白主要存在于动物的皮肤、软骨、韧带及结缔组织中，来源广泛，而且具有独特的生物活性。我国制革工业中产生大量废弃皮革，如果对其中的胶原蛋白进行提取，利用其活性基团与聚氨酯反应，制备一种新型造纸施胶剂。一方面可降低成本，另一方面可减少环境污染，增加经济效益。

发明内容

本发明一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂及其制备方法，目的在于提供一种低成本、环保型造纸施胶剂的制备方法，该方法利用从废弃皮中提取的胶原蛋白，对聚氨酯进行改性，以期得到一种廉价、高效的造纸助剂。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)预聚体的制备：异氰酸酯与多元醇化合物在50～70℃下充分反应，制得聚氨酯预聚体；其中，异氰酸酯与多元醇化合物加入量满足-NCO/-OH摩尔比为1.5:1～2:1，反应催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)；

(2)预聚体的扩链：向步骤(1)得到的产物中加入亲水扩链剂，50～70℃下反应4～5h后加入胶原蛋白和50-70mL丙酮，充分反应2～3h后，得到淡黄色透明产物；其中，亲水扩链剂与多元醇化合物-OH摩尔比为0.1:1～0.5:1，胶原蛋白质量占反应体系总质量的20％～50％；

(3)预聚体的中和：对步骤(2)得到的产物，进行降温至40℃，加入中和剂进行中和，搅拌混合均匀；

(4)乳化：在高速剪切作用力下向步骤(3)产物中加入蒸馏水进行乳化，制得废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂乳液。

所述步骤2)中胶原蛋白从废弃皮革屑中提取的。

所述步骤(4)制得废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂乳液后，还包括减压蒸馏去丙酮步骤。

所述步骤(1)中，异氰酸酯化合物为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)中的一种。

所述多元醇化合物为聚环氧丙烷二醇(PPG)、聚四氢呋喃(PTMEG)、聚乙二醇(PEG)中的一种。

所述亲水扩链剂为酒石酸、二羟甲基丙酸(DMPA)中的一种。

所述步骤(4)中，乳化转速为1300r/min，蒸馏水200～300mL，乳化时间30～40min。

所述步骤(3)中中和剂为三乙胺、氨水或氢氧化钠。

所述步骤(3)中的中和度为70％～100％。

一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂，由以上任意一项所述的一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂的制备方法制得。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂的制备方法，利用胶原蛋白上较多的氨基(-NH₂)、羧基(COOH)和亚氨基(-NH-)等基团与聚氨酯合成过程中的-NCO活性基团接枝反应。结合聚氨酯和胶原蛋白各自的性能优点，一方面保留聚氨酯优异的力学性能、耐磨性、柔韧性、附着力和耐老化性等性能，显著增强施胶纸张的力学、抗压、抗水性能；另一方面加入来源广泛的胶原蛋白原材料，降低产品的成本，减少环境污染的同时创造经济效益。本发明工艺流程简单，易操作。丙酮降黏促进了反应的进度，提高了反应速率。

本发明制得的废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂性能优越，由于胶原蛋白属于生物质资源，基于生物质材料改性的化学品具有良好的生物亲和能力，易生物降解，具有优异的环境友好性，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作进一步详细说明。

实施例1：

一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取0.03molTDI，0.02mol真空干燥的分子量为1000的PPG，滴加1_～2滴DBTDL催化剂，60℃反应2h得到预聚体；

(2)向预聚体中加入0.004mol扩链剂酒石酸，50℃反应4h后，加入占反应体系总质量20％的胶原蛋白和50mL丙酮，60℃反应2h；