[发明专利]一种基于氢键作用的明胶基造纸施胶剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用废弃皮革屑中提取出的明胶制备环保型造纸施胶剂的合成方法。该方法基于采用可与明胶形成氢键的单体及其聚合物（如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N‑羟甲基丙烯酰胺等）对明胶进行改性，再与弹性体（如丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸十二烷酯）聚合乳液共混增韧，得到一种成本低廉、工艺简单，同时能大大提升纸张的抗水性及物理机械性能的造纸施胶剂。

技术领域

本发明涉及明胶的改性及瓦楞纸施胶剂的制备领域，尤其是一种瓦楞纸表面施胶剂的制备方法。

背景技术

我国是制革大国。据报道，我国每年产生的皮革固体废弃物高达 140 万吨。在这些废弃物中含有超过90%的胶原蛋白，从中提取出的明胶具有良好的生物相容性、易生物降解性、成膜性等优点，因此，其应用前景良好。常用的改性明胶的方式为化学交联和接枝改性，但由于明胶链上可交联或接枝改性的基团数量有限，使其改性具有局限性。

随着社会的不断进步，人们的生活水平不断提高，人们对于纸张的需求量越来越大，对其质量要求越来越高。表面施胶剂作为一种可提高纸张质量，改善纸张性能的有效助剂，越来越受到关注。然而，传统施胶剂在使用过程中往往存在成本高、易致污、物理机械性能低、耐水性差等缺点。

针对这些问题，本发明以废弃皮革屑中提取出的明胶为原材料，摒弃常用的化学方法改性明胶的方式，基于氢键作用对明胶进行物理改性，制备一种可有效提升纸张机械性能和耐水性能的新型环保型造纸施胶剂。

发明内容

本发明涉及一种用废弃皮革屑中提取出的明胶制备环保型造纸施胶剂的合成方法。该方法基于采用可与明胶形成氢键的单体及其聚合物（如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、等）对明胶进行改性，再与弹性体（如丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸十二烷酯）聚合乳液共混增韧，得到一种成本低廉、工艺简单，同时能大大提升纸张的抗水性及物理机械性能的造纸施胶剂。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于氢键作用改性明胶制备造纸施胶剂的方法，包括以下步骤：

1）制备明胶溶液：称取明胶1~10g于烧杯中，加入20mL去离子水，静置10~60min，待其充分溶胀，置于恒温水浴锅中：调整温度为30 ~60℃，搅拌至完全溶解得明胶溶液；

2）基于氢键改性明胶乳液：将步骤1）中获得的明胶溶液倒入50mL丝口瓶或带有搅拌器及冷凝装置的四口烧瓶，加入1~5g可与明胶形成氢键的单体以及单体质量0.1% ~0.5%的引发剂（包括各类光引发剂、热引发剂及氧化还原引发剂），在一定条件下反应0.5~5h，得到基于氢键作用改性的明胶乳液；

3）增韧弹性体乳液：将单体总质量1% ~ 5%的乳化剂（包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温20、司班20、P-10、P-20等各类阴离子、阳离子和非离子乳化剂）、20mL蒸馏水加入250mL三口烧瓶，调pH至7~10，搅拌溶解。加热升温至反应温度85℃以下时加入单体总质量1% ~ 5%的引发剂（包括过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁脒盐酸盐等引发剂）与5mL蒸馏水的溶液及部分聚合单体，升温至65~90℃反应。待反应液出现明显的放热以后，将反应温度控制在65~ 90℃，缓慢滴加剩余聚合单体，控制在1~3h滴加完成。升温至80 ~ 95℃反应1.0~ 3h。冷却后，用氨水调pH值8~9，得增韧弹性体乳液。

4）将2）、3）步骤中所得乳液分别以甲基丙烯酸与丙烯酸丁酯单体质量比为3:1 ~1:3的比例进行复配，用均质机快速搅拌，超声处理去除气泡，得最终产物。

本发明进一步改进在与：步骤1）所述明胶可为工业明胶，也可为食品明胶。

本发明进一步改进在与：步骤1）中温度为45℃。