[发明专利]氧化壳寡糖用于改性聚氨酯的用途、其制备的水性聚氨酯、胶黏剂及制备方法

说明书

本发明涉及工业明胶（INGE）交联功能化水性聚氨酯木材胶黏剂的制备方法。将来自于制革固体废弃物的工业明胶溶解于去离子水中溶胀，加热至完全溶解，得到一定浓度的明胶水溶液。用高碘酸钠选择性的氧化壳寡糖（COS），得到一定醛基含量的氧化壳寡糖（OCOS）在上述溶液中加入一定量的氧化壳寡糖改性的水性聚氨酯（OCOS‑WPU）乳液，常温搅拌反应一定时间，即可制得INGE/OCOS‑WPU木材胶黏剂。利用OCOS‑WPU交联工业明胶作为木材胶黏剂，能够提高其耐水性和粘接强度。

技术领域

本发明涉及聚氨酯技术领域，具体涉及氧化壳寡糖用于改性聚氨酯的用途、其制备的水性聚氨酯、胶黏剂及制备方法。

背景技术

我国拥有丰富的生皮资源，是世界上的制革大国之一。制革工业是以原料的高投入和产品的低产出为特征的传统工业。据不完全统计，我国每年要产生140万吨的皮革边角废弃物，这些固体废弃物大部分是原皮修下的边角料、灰皮块等鞣制之前的不含铬胶原，以及蓝皮削匀、修边等产生的含铬胶原废弃物，可直接用来生产明胶、饲料等。

明胶作为一种来源广泛、价格低廉、相容性和可降解性优良的天然生物质高分子材料，分子链上含有丰富的氨基、羟基、羧基等官能团，且本身具有一定的粘性，在制备胶黏剂方面具有一定的优势。但明胶的耐热、耐水性和力学性能较差等缺陷限制了其广泛应用。所以必须对明胶进行改性，以满足人类社会生产生活的需要。

向被改性物质中加入聚合物也是改性的一种方式。聚氨酯具有一定的柔软性，采用聚氨酯或聚氨酯预聚体对明胶进行改性，可以改善明胶成膜硬脆的缺点。聚氨酯自身也具有一定的粘性，在改性明胶制备胶黏剂方面具有一定的的优势。水性聚氨酯以水为分散剂，一定程度上减少了溶剂对环境的污染。这就需要一种多功能性的交联剂，可以作为“分子桥”，将聚氨酯与明胶结合。壳寡糖是壳寡糖的降解产物，也是天然糖类中唯一大量存在的碱性氨基寡糖，水溶性好，安全无毒。用高碘酸钠将壳寡唐进行氧化，壳寡糖2, 3位上的碳被部分或全部氧化成醛基，因此可以用作交联剂，桥连水性聚氨酯与工业明胶制备胶黏剂，胶黏剂自身及其胶接制品在使用过程中不会释放出游离甲醛，安全无毒。

基于此，利用废弃皮革屑中提取的工业明胶来合成新产品，以自然界存在的壳寡糖做分子桥，不仅实现了废弃资源再利用，变废为宝；而且在一定程度上避免了“毒胶囊”和“皮革奶”事件的发生，兼具经济效益与环境效益，符合清洁生产和可持续发展的要求，对制革工业的可持续发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于实现皮革固体废弃物的资源化利用，实现其高值转化，并利用生物质的氧化壳寡糖做分子桥，桥连明胶与水性聚氨酯，制备出一种生物质基、环境友好型胶黏剂，并将其应用于木材粘结。

本发明所采用的技术方案为：

将来自于制革固体废弃物的工业明胶（INGE）溶解于去离子水中溶胀，加热至完全溶解，得到一定浓度的明胶水溶液。用高碘酸钠选择性的氧化壳寡糖（COS），得到一定醛基含量的氧化壳寡糖（OCOS）在上述溶液中加入一定量的氧化壳寡糖改性的水性聚氨酯（OCOS-WPU）乳液，常温搅拌反应一定时间，即可制得INGE/OCOS-WPU木材胶黏剂。

具体地，工业明胶-氧化壳寡糖型水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：工业明胶水溶液的制备：

将工业明胶10~20g加入80~90g去离子水中，在常温下溶胀30min，于40℃下加热直至完全溶解，得到明胶水溶液。

步骤二：氧化壳寡糖的制备：

（1）将2.12~25g的高碘酸钠置于避光容器中，加入一定量的去离子水，充分搅拌至溶解；

（2）称取2~10g的壳寡糖于上述溶液中，避光常温反应2d；