[发明专利]降解废皮屑用作氧化石墨烯少片层分散剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种降解废皮屑用作氧化石墨烯少片层分散剂的制备方法，具体步骤为：首先将废皮屑依次分别与碱溶液及碱性蛋白酶混合进行碱降解和酶降解反应得到废皮屑降解溶液，经过透析处理，降解废皮屑制备氧化石墨烯少片层分散剂，将其用于羧基化氧化石墨烯的插层分散，制备氧化石墨烯少片层分散体系，冷冻干燥后得到氧化石墨烯少片层粉体。本发明的制备方法材料易得价廉、工艺简单合理，产品用于吸附材料、具有导热抗静电防腐蚀等功能的涂料以及高分子和水泥基复合材料的增强增韧等领域。

技术领域

本发明属于纳米材料制备领域，具体涉及降解废皮屑用作氧化石墨烯少片层分散剂的制备方法。

背景技术

废皮屑主要是皮革生产及皮革制品制造过程由于修边、片皮、削匀、裁样、磨革等过程所产生小块皮革，每年我国生产废皮屑大约有140万吨，这些废皮屑主要通过填埋等方式进行处理，这样不仅会污染环境也是一种资源的浪费。近些年，废弃皮屑的资源化利用一直是关注的热点问题。目前，人们利用废皮屑属于天然蛋白质的性能特点，将其用于制备工业明胶、造纸原料、皮革复鞣剂、发泡剂、乳化剂、肥料等（葛淑华，王全杰，刁屾，王雪，袁艳栾. 皮革固体废弃物研究进展及应用.皮革化工，2019，（2）：37-42；俊绍立军，姜楠.含铬皮革废碎料的出路在何方.中国皮革，2016，（10）:78-81），但是由于所制备材料的性能等存在问题，一直没有被大规模的开发利用，因此，开发研究废皮屑资源化、高值化及大规模的利用途径依然是目前需要研究的问题。

氧化石墨烯作为纳米材料使用的最大问题是其在使用体系中的难以形成均匀稳定的分散，尤其是难以形成均匀稳定的单片层分散。氧化石墨烯单片层稳定分散体系难以形成的原因就在于氧化石墨烯自身的片层状结构，氧化石墨烯的纳米片层状结构不同于其它颗粒状纳米材料如纳米二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙等，氧化石墨烯是一种片层材料，其片层的厚度在纳米材料范围内，氧化石墨烯单片层厚度为1.1nm左右，处于分散体系中的氧化石墨烯是单片层（1.1nm左右）、少片层（2~10片层，2.2~11nm左右）和多片层（10~30片层，11nm~33nm）聚集体的共存体系；氧化石墨烯纳米片层的平面尺寸一般大于100nm，已经超出了纳米材料的范围，因此，氧化石墨烯纳米片层实际上是指其厚度在纳米材料范围。

氧化石墨烯纳米材料分散性研究中发现，氧化石墨烯由于带有大量的羧基、羟基和环氧基团，使其具有亲水性，容易分散在水相介质中（王洁.不同尺寸氧化石墨烯的制备及在透明导电薄膜上的应用.天津大学硕士论文，2017，8-13））；氧化石墨烯片层具有较大的比表面积及纳米尺寸效应，片层之间存在着较大的分子之间作用力，分散体系中主要是少片层和多片层聚集体，存在着单片层与少片层和多片层聚集体之间的分散、凝聚的动态平衡（刘玉民，刘玉东，胡光华等.氧化石墨烯纳米流体分散性及过冷特性研究.化工新型材料，2014，40（1）：189-191）；氧化石墨烯结构中存在着碳原子环状疏水结构及所带羧基、羟基的亲水基团，使其具有表面活性剂的亲水亲油两亲结构和性能，在水相介质中氧化石墨烯纳米片层形成一定的胶束状的团聚结构（吕小慧，陈白杨，朱小山.氧化石墨烯的水环境行为及其生物毒性.中国环境科学，2016，36（11）：3348-3359）。氧化石墨烯纳米片层独特的结构使其具有亲水性，能够分散在水相中形成分散体系，同时又容易聚集凝结形成少片层和多片层分散体系。