[发明专利]改性胶原纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及功能型复合材料技术领域，尤其是涉及一种改性胶原纤维及其制备方法和应用。改性胶原纤维的制备方法，包括如下步骤：植物单宁与胶原纤维于pH为5～8的液体环境中混合反应后，进行洗涤、干燥处理。本发明利用植物单宁中富含酚羟基的结构特性，可与胶原纤维进行多点氢键和疏水键等多种方式结合，从而在胶原纤维的天然多层级微/纳结构中结合植物单宁结构；结合有植物单宁结构的胶原纤维，由于植物单宁中存在的大量酚羟基结构，提高了胶原纤维与水性树脂的相容性，能够与水性树脂中的极性基团产生较强的氢键结合，极大的改善胶原纤维与水性树脂的界面相容性，提高水性树脂的力学性能、透水气性、耐老化性和阻燃性能等。

技术领域

本发明涉及功能型复合材料技术领域，尤其是涉及一种改性胶原纤维及其制备方法和应用。

背景技术

水性树脂透水气性较差，且受光照易黄变、降解，导致其力学性能和热稳定性下降，故其应用受到限制。为了改善水性树脂的力学性能、热稳定性、透水气性和耐老化性，可在其中添加不同的功能填料，制得复合材料。例如石墨烯、碳纳米管、蒙脱土、高岭土、纳米二氧化、纤维素、木质素和多巴胺等，上述填料可提高水性树脂的力学性能和热稳定性。

然而，受开发成本、制备工艺及产品性能等因素的限制，如需同时提高复合材料的上述性能仍极具挑战。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供改性胶原纤维的制备方法。

本发明的第二目的在于提供改性胶原纤维，可用于改性水性树脂，能够同时提高水性树脂的力学性能、透水气性、耐老化性和阻燃性能等。

本发明的第三目的在于提供一种水性树脂复合材料及其制备方法，所述水性树脂复合材料具有优异的力学性能、透水气性、耐老化性和阻燃性能等。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

改性胶原纤维的制备方法，包括如下步骤：

植物单宁与胶原纤维于pH为5～8的液体环境中混合反应后，进行洗涤、干燥处理。

在本发明的优选实施方式中，植物单宁与胶原纤维于pH为6.5～7的液体环境中混合反应后，进行洗涤、干燥处理。

通过植物单宁与胶原纤维(LCF)预先反应，利用植物单宁中富含酚羟基的结构特性，可与LCF进行多点氢键和疏水键等多种方式结合，从而在LCF的天然多层级微/纳结构中结合植物单宁结构。

植物单宁与胶原纤维的反应过程包括：植物单宁首先以疏水键形式接近胶原纤维，伴随而来的是单宁结构中的酚羟基与胶原纤维结构中的肽链、羟基、氨基、羧基发生多点氢键结合等。

LCF自身的天然多层级微/纳结构具有良好的增韧效果，且LCF具有一定的亲水性，透水气性好。而结合有植物单宁结构的胶原纤维，由于植物单宁中存在的大量酚羟基结构，能够与水性树脂中的极性基团产生较强的氢键结合。此外，酚羟基还可以捕捉自由基，能够有助于提升材料的抗老化性能。

如在不同的实施方式中，液体环境的pH可以为6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7.0等等。在上述pH条件下，能够有效促进植物单宁与胶原纤维有效结合。

在本发明的具体实施方式中，所述植物单宁为缩合类单宁或混合类单宁。优选的，所述植物单宁包括杨梅单宁、黑荆树单宁、落叶松单宁、坚木单宁和马占相思单宁中的任一种或多种混合；优选的，所述植物单宁为杨梅单宁。

在本发明的具体实施方式中，所述植物单宁与所述胶原纤维的质量比为1﹕(1～10)，优选为1﹕(2～5)，更优选为1﹕(3～4)。

如在不同实施方式中，所述植物单宁与所述胶原纤维的质量比可以为1﹕1、1﹕2、1﹕3、1﹕4、1﹕5、1﹕6、1﹕7、1﹕8、1﹕9、1﹕10等等。