[发明专利]一种水性聚氨酯改性胶原蛋白基混凝土发泡剂的制备方法

说明书

本发明公开一种水性聚氨酯改性胶原蛋白基混凝土发泡剂的制备方法，按照重量份包括以下组分：二异氰酸酯，聚醚多元醇，亲水扩链剂，小分子二元醇扩链剂，中和剂，水解胶原蛋白液，γ‑缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。本发明以制革过程中产生的铬革屑废弃物碱或酸法水解产物为原料，通过与水性聚氨酯的共聚改性，复合水性聚氨酯优异的结构性能，得到一种润湿性、螯合性及表面活性优异的环保型水性聚氨酯改性胶原蛋白基混凝土发泡剂，有效地改善了胶原水解物自身的发泡、稳泡性能及结构强度差等缺陷。

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯改性胶原蛋白基混凝土发泡剂及其制备方法，属于精细化工领域。

背景技术

中国作为世界上最大的皮革生产国，每年都要产生上百万吨含铬废弃物，这些废弃物的遗弃是对资源的极大浪费，同时也给制革行业和环境带来了巨大的压力。因此，如何有效的利用这些废弃物是目前亟待解决的问题。

对于含铬废弃物的回收再利用已有大量的报道，但主要应用于皮革填充材料、木材胶黏剂等方面。

泡沫混凝土作为一种新型的节能环保型建筑材料，具有密度小、质量轻、保温、隔音、抗震等性能，被广泛应用于墙体材料中。蛋白类发泡剂因其具有优良的稳定性能、发泡速度快、对外境友好、制备工艺简单等优点越来越受到人们的关注。但胶原蛋白作为发泡剂，存在着稳泡及结构强度差等缺陷。

而目前的报道成果，多采取与一些表面活性剂（如十二烷基磺酸钠、脂肪酸钾/钠等）及一些辅料复配的方式，来一定程度上提高蛋白材料的发泡与稳泡性能。而单纯的共混只是通过表面活性剂来增加发泡与稳泡性能，并不能直接改变蛋白分子的表面活性，性能提升空间有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种水性聚氨酯改性胶原蛋白基混凝土发泡剂，该发泡剂以制革过程中产生的铬革屑废弃物碱或酸法水解产物制得的水解胶原蛋液为原料，为铬革屑废弃物的资源化再利用增加了途径，在带来相应经济效益的同时，一定程度上减轻了环境的压力；

本发明还提供了一种水性聚氨酯改性胶原蛋白基混凝土发泡剂的制备方法，通过水解胶原蛋液与水性聚醚型聚氨酯的共聚改性，极大地改善了水解胶原蛋液的发泡与稳泡性能，同时通过γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的交联改性，不仅降低了胶原蛋白基复合混凝土发泡剂材料的表面张力了，同时提升聚合物分子的交联密度，极大地改善了最终泡沫混凝土材料的结构强度，得到一种泡沫性能优良的环保型混凝土发泡剂。

本发明采用以下技术方案，一种水性聚氨酯改性胶原蛋白基混凝土发泡剂，其特征在于，由以下原料制备：二异氰酸酯，聚醚多元醇，亲水扩链剂，小分子二元醇扩链剂，中和剂，水解胶原蛋白液，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

进一步改进：

包括以下步骤：

1）称量步骤：按照重量份称量以下组分：二异氰酸酯，聚醚多元醇，亲水扩链剂，小分子二元醇扩链剂，中和剂，水解胶原蛋白液，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；

2）聚氨酯预聚体制备步骤：将定量聚醚多元醇真空除水，降温，加入二异氰酸酯于反应釜中，反应，先升温，然后保温，得到预聚体；

3）扩链反应步骤：将步骤2）中预聚体降温，加入亲水扩链剂进行扩链，反应，然后向体系中加入小分子二元醇扩链剂进行扩链，反应，升温，保温；

4）中和、乳化步骤：将步骤3）中产物降温，加入中和剂，中和，加入丙酮调节粘度，降温，加入去离子水高速搅拌乳化，得到水性聚氨酯预聚体乳液；

5）水相共聚步骤：快速搅拌下，将水解胶原蛋白液加入到步骤4）中水性聚氨酯预聚体乳液中，先高速搅拌，后低速搅拌，升温，滴加γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，继续保温，降温，负压下真空除去挥发物丙酮溶剂，制备出水性聚氨酯改性胶原蛋白基混凝土发泡剂。

进一步改进：