一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法，將市售的從皮革廢棄物中提取的不含鉻的水解膠原蛋白粉配制成一定濃度溶液，經(jīng)過(guò)一定的條件預(yù)處理后，與溶解后的聚乙烯醇復(fù)配。然后加入烯類(lèi)單體，在引發(fā)劑的引發(fā)下對(duì)其進(jìn)行接枝改性，制得改性膠原蛋白乳液，應(yīng)用于紙張施膠；本發(fā)明在利用皮革固體廢棄物的同時(shí)，為造紙行業(yè)開(kāi)發(fā)出了一種新的助劑。結(jié)合膠原蛋白便宜易得，聚乙烯醇作為施膠劑的優(yōu)秀性能，加入另一種烯類(lèi)單體，在一定的條件下合成施膠劑，產(chǎn)品性能良好。
【專利說(shuō)明】一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于造紙化學(xué)品應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制 備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 制革工藝生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生皮渣、革屑、磨革粉、皮塊等大量的固體廢棄物，以及 制好后還會(huì)產(chǎn)生大量下腳料等。
[0003] 制革過(guò)程中，轉(zhuǎn)化為皮革的產(chǎn)率較低只有原皮的30%左右。我國(guó)年投產(chǎn)1. 7億張 皮，將有140萬(wàn)噸的廢棄物產(chǎn)生，這些固體廢棄物堆放在一起，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大的危害， 同時(shí)也是一種資源的浪費(fèi)。這些原料中含有接近80%的膠原蛋白，可以通過(guò)一系列的手段 進(jìn)行提取綜合利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法，以 皮革廢棄物中提取的水解膠原蛋白為原料，減少皮革固體廢棄物對(duì)環(huán)境的污染；結(jié)合聚乙 烯醇作為施膠劑的優(yōu)秀性能，加入另一種烯類(lèi)單體，在一定的條件下合成施膠劑，產(chǎn)品性能 良好。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法，包括以下步驟： 1) 取1~1〇份的水解膠原蛋白溶解于2(Γ90份的去離子水中，配制成水解膠原蛋白溶 液； 2) 取1~10份的聚乙烯醇加入到2(Γ90份的去離子水中，置于95°C水溫下，水浴溶解， 配置成聚乙烯醇溶液； 3) 將步驟2)中配成的聚乙烯醇溶液全部加入到經(jīng)步驟1)制備的水解膠原蛋白溶液 中，在攪拌的條件下讓兩者進(jìn)行充分混合形成混合液； 4) 在上述步驟3)中充分混合形成混合液加入1飛份的烯類(lèi)單體，開(kāi)動(dòng)攪拌器，邊攪拌 邊升溫，然后繼續(xù)緩慢加入〇. 1~1份的氧化還原引發(fā)劑，直至反應(yīng)完全，降溫至室溫，獲得 乳液，即得到施膠劑； 以上各物料的份數(shù)均為質(zhì)量份。
[0006] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述烯類(lèi)單體為丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯或丙 稀酸乙醋中一種。
[0007] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述步驟1)中的水解膠原蛋白優(yōu)選為市售的經(jīng)過(guò) 常規(guī)的酸法從皮革廢棄物中提取的水解膠原蛋白，分子量為7000Da。
[0008] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述步驟1)中配制成的水解膠原蛋白溶液的質(zhì) 量體積百分比為1 〇%_ 15%。
[0009] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述聚乙烯醇的醇解度為86~89mol%，聚合度為 1700-1750。
[0010] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述氧化還原引發(fā)劑的用量為烯類(lèi)單體的 0· 2%-0· 5%。 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述氧化還原引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨/亞硫酸氫鈉體系。 [0011] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，將步驟1)中的水解膠原蛋白溶液進(jìn)行預(yù)處理，然 后過(guò)濾除去膠原蛋白中的雜質(zhì)。
[0012] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述預(yù)處理方式為預(yù)處理方式為超聲波或者微波 處理，處理時(shí)間10min_60min。
[0013] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述預(yù)處理方式為用酸或堿調(diào)節(jié)體系的pH值，pH 的范圍為4~9。
[0014] 通過(guò)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是： 1) 本發(fā)明以皮革廢棄物中提取的水解膠原蛋白為原料，原材料豐富，成本較低，且容易 被降解；乳液聚合過(guò)程中，膠原蛋白自身可以做乳化劑，不需要另外添加引發(fā)劑，避免了乳 化劑對(duì)施膠劑性能產(chǎn)生負(fù)面影響； 2) PVA (聚乙烯醇）是唯一可被細(xì)菌作為碳源和能源利用的乙烯基聚合物，在細(xì)菌和 酶的作用下，46天可降解75%，屬于一種生物可降解高分子材料，可由非石油路線大規(guī)模生 產(chǎn)，價(jià)格低廉； 同時(shí)作為施膠劑具有可改改進(jìn)適印性、油墨固著性、蠟固著性、表面平滑度、光澤度、耐 老化性、襯折度、襯水性、襯油性、襯破度、襯起毛性能等性能的優(yōu)勢(shì)。
[0015] 3)本發(fā)明以皮革廢棄物中提取的膠原蛋白制取施膠劑，一方面減少了皮革固體廢 棄物對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)也為造紙行業(yè)開(kāi)發(fā)出了一種新的助劑。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017] 圖1為本發(fā)明的制備流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0019] 參照?qǐng)D1，一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法，包括以下步驟： 1)取1~1〇份的水解膠原蛋白溶解于2(Γ90份的去離子水中，配制成水解膠原蛋白溶 液； 將步驟1)中的水解膠原蛋白溶液進(jìn)行預(yù)處理，然后過(guò)濾除去膠原蛋白中的雜質(zhì)； 預(yù)處理方式為預(yù)處理方式為超聲波或者微波處理，處理時(shí)間10min-60min ; 或者預(yù)處理方式為用酸或堿調(diào)節(jié)體系的pH值，其中酸可以是硫酸、鹽酸或者醋酸，堿 可以使氫氧化鈉，pH的范圍為4~9 ; 預(yù)處理方式：水解膠原蛋白的分子量分布較寬，通過(guò)上述的預(yù)處理方式，利用機(jī)械或者 物理的方式，適當(dāng)降低分子量，讓膠原蛋白的分子量分布集中，這樣有利用合成的施膠劑的 穩(wěn)定性及效果。
[0020] 其中水解膠原蛋白優(yōu)選為市售的經(jīng)過(guò)常規(guī)的酸法從皮革廢棄物中提取的水解膠 原蛋白，分子量為7000Da ;該步驟1)中配制成的水解膠原蛋白溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-15%。
[0021] 2)取1~10份的聚乙烯醇加入到2(Γ90份的去離子水中，置于95°C水溫下，水浴溶 解30min，取出靜置，待溶液冷卻，過(guò)濾除去其中的未溶解物質(zhì)，配置成聚乙烯醇溶液；其中 聚乙烯醇的醇解度為86?89mol%，聚合度為1700-1750 ; 3)將步驟2)中配成的聚乙烯醇溶液全部加入到經(jīng)步驟1)制備的水解膠原蛋白溶液 中，在攪拌的條件下讓兩者進(jìn)行充分混合形成混合液； 4)在上述步驟3)中充分混合形成混合液加入1飛份的烯類(lèi)單體，開(kāi)動(dòng)攪拌器，邊攪拌 邊升溫，當(dāng)溫度升高到65~75°C時(shí)，然后緩慢加入0. 1~1份的氧化還原引發(fā)劑，3(T60min加 完，直至反應(yīng)完全，降溫至室溫，獲得乳液，乳液顏色為白色或者淺黃色乳狀液；該乳液即為 施膠劑；以上各物料的份數(shù)均為質(zhì)量份； 該步驟中氧化還原引發(fā)劑的用量為烯類(lèi)單體的〇. 2%-0. 5% ;具體氧化還原引發(fā)劑為過(guò) 硫酸銨/亞硫酸氫鈉體系。
[0022] 其中步驟4)中添加的烯類(lèi)單體為軟單體，可以丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯或丙烯 酸乙酯中一種；利用該烯類(lèi)單體合成的施膠劑用于紙張施膠后對(duì)環(huán)壓的增加比較明顯。
[0023] 實(shí)施例1 : 配制濃度為10% (w/v)的水解膠原蛋白溶液lOOmL，過(guò)濾除去其中的雜質(zhì)，用一定濃度 的醋酸溶液調(diào)節(jié)其pH為5. 5,加入到250mL三口燒瓶中； 配制濃度為l%(w/v)的聚乙烯醇100mL，過(guò)濾除去其中未溶解的雜質(zhì)，然后加入到上述 三口燒瓶中； 稱取丙烯酸丁酯lg加入到三口燒瓶中，開(kāi)動(dòng)攪拌器，邊攪拌邊升溫，當(dāng)溫度升高為 75°C后，加入0. 10g過(guò)硫酸銨和0. 10g亞硫酸氫鈉做引發(fā)劑。
[0024] 引發(fā)劑在半個(gè)小時(shí)類(lèi)滴完，引發(fā)劑滴完后繼續(xù)反應(yīng)兩小時(shí)后停止加熱，將反應(yīng)裝 置移出水浴鍋，繼續(xù)降溫至室溫，獲得乳液，備用。
[0025] 按上述方法制得施膠劑乳液，單獨(dú)對(duì)某紙廠的瓦楞原紙進(jìn)行施膠，測(cè)試其施膠效 果，發(fā)現(xiàn)對(duì)其抗張指數(shù)的增加率為10. 76%，對(duì)其環(huán)壓指數(shù)的增加率為27. 5%，Cobb6(l (單位面 積的紙張?jiān)?0秒內(nèi)吸收的水分質(zhì)量）的吸收值降低率為10%。
[0026] 實(shí)施例2 : 配制濃度為10%(w/v)的水解膠原蛋白溶液100mL，過(guò)濾除去其中的雜質(zhì)，加入到250mL 三口燒瓶中。
[0027] 配制濃度為2% (w/v)的聚乙烯醇100mL，過(guò)濾除去其中未溶解的雜質(zhì)，然后加入到 上述三口燒瓶中，稱取丙烯酸丁酯4g加入到三口燒瓶中，開(kāi)動(dòng)攪拌器，邊攪拌邊升溫，當(dāng)溫 度升高為75°C后，加入0. 14g過(guò)硫酸銨和0. 14g亞硫酸氫鈉做引發(fā)劑。
[0028] 引發(fā)劑在半個(gè)小時(shí)類(lèi)滴完。引發(fā)劑滴完后繼續(xù)反應(yīng)兩小時(shí)后停止加熱，將反應(yīng)裝 置移出水浴鍋，繼續(xù)降溫至室溫，獲得乳液，備用。
[0029] 按上述方法制得施膠劑乳液，單獨(dú)對(duì)某紙廠的瓦楞原紙進(jìn)行施膠，測(cè)試其施膠效 果，發(fā)現(xiàn)對(duì)其抗張指數(shù)的增加率為9. 71%，對(duì)其環(huán)壓指數(shù)的增加率為29. 93%，Cobb6Q的吸收 值降低率為7%。
[0030] 實(shí)施例3 : 配制濃度為15% (w/v)的水解膠原蛋白溶液100mL，利用超聲波對(duì)其進(jìn)行間斷性超聲 30min，過(guò)濾除去其中的雜質(zhì)，用一定濃度的醋酸溶液調(diào)節(jié)其pH為6. 0。
[0031] 將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的水解膠原蛋白溶液加入在250mL三口燒瓶中。配制濃度為5%(w/ v)的聚乙烯醇100mL，過(guò)濾除去其中未溶解的雜質(zhì)，然后加入到上述三口燒瓶中。
[0032] 稱取丙烯酸丁酯5g加入到三口燒瓶中，開(kāi)動(dòng)攪拌器，邊攪拌邊升溫，當(dāng)溫度升高 為75°C后，邊攪拌邊升溫，當(dāng)溫度升高為75°C后，加入0. 4g過(guò)硫酸銨和0. 4g亞硫酸氫鈉做 引發(fā)劑。
[0033] 引發(fā)劑在半個(gè)小時(shí)類(lèi)滴完。引發(fā)劑滴完后繼續(xù)反應(yīng)兩小時(shí)后停止加熱，將反應(yīng)裝 置移出水浴鍋，繼續(xù)降溫至室溫，獲得乳液，備用。
[0034] 按上述方法制得施膠劑乳液，單獨(dú)對(duì)某紙廠的瓦楞原紙進(jìn)行施膠，測(cè)試其施膠效 果，發(fā)現(xiàn)對(duì)其抗張指數(shù)的增加率為2. 91%，對(duì)其環(huán)壓指數(shù)的增加率為20. 2%，Cobb6Q的吸收值 降低率為8%。
[0035] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其 等效物界定。
【權(quán)利要求】
1. 一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 取1~1〇份的水解膠原蛋白溶解于2(Γ90份的去離子水中，配制成水解膠原蛋白溶 液； 2) 取1~10份的聚乙烯醇加入到2(Γ90份的去離子水中，置于95°C水溫下，水浴溶解， 配置成聚乙烯醇溶液； 3) 將步驟2)中配成的聚乙烯醇溶液全部加入到經(jīng)步驟1)制備的水解膠原蛋白溶液 中，在攪拌的條件下讓兩者進(jìn)行充分混合形成混合液； 4) 在上述步驟3)中充分混合形成混合液加入1飛份的烯類(lèi)單體，開(kāi)動(dòng)攪拌器，邊攪拌 邊升溫，然后繼續(xù)緩慢加入〇. 1~1份的氧化還原引發(fā)劑，直至反應(yīng)完全，降溫至室溫，獲得 乳液，即得到施膠劑； 以上各物料的份數(shù)均為質(zhì)量份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法，其特征在于， 所述烯類(lèi)單體為丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯或丙烯酸乙酯中一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法，其特征在于， 所述步驟1)中的水解膠原蛋白優(yōu)選為市售的經(jīng)過(guò)常規(guī)的酸法從皮革廢棄物中提取的水解 膠原蛋白，分子量為7000Da。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法，其特征在于， 所述步驟1)中配制成的水解膠原蛋白溶液的質(zhì)量體積百分比為1〇%_15%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法，其特征在于， 所述聚乙烯醇的醇解度為86?89mol%，聚合度為1700-1750。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法，其特征在于， 所述氧化還原引發(fā)劑的用量為烯類(lèi)單體的0. 2%-0. 5%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法，其特征在于， 所述氧化還原引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨/亞硫酸氫鈉體系。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法，其特征在于， 將步驟1)中的水解膠原蛋白溶液進(jìn)行進(jìn)行預(yù)處理，然后過(guò)濾除去膠原蛋白中的雜質(zhì)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法，其特征在于， 所述預(yù)處理方式為預(yù)處理方式為超聲波或者微波處理，處理時(shí)間l〇min-60min。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種環(huán)壓增強(qiáng)型造紙用施膠劑及其制備方法，其特征在于， 所述預(yù)處理方式為用酸或堿調(diào)節(jié)體系的pH值，pH的范圍為4~9。
【文檔編號(hào)】D21H21/16GK104109986SQ201410316848
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】張素風(fēng), 王群, 豆莞莞, 王學(xué)川 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)