一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法，将市售的从皮革废弃物中提取的不含铬的水解胶原蛋白粉配制成一定浓度溶液，经过一定的条件预处理后，与溶解后的聚乙烯醇复配。然后加入烯类单体，在引发剂的引发下对其进行接枝改性，制得改性胶原蛋白乳液，应用于纸张施胶；本发明在利用皮革固体废弃物的同时，为造纸行业开发出了一种新的助剂。结合胶原蛋白便宜易得，聚乙烯醇作为施胶剂的优秀性能，加入另一种烯类单体，在一定的条件下合成施胶剂，产品性能良好。
【专利说明】一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于造纸化学品应用领域，具体涉及一种环压增强型造纸用施胶剂及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 制革工艺生产过程中会产生皮渣、革屑、磨革粉、皮块等大量的固体废弃物，以及 制好后还会产生大量下脚料等。
[0003] 制革过程中，转化为皮革的产率较低只有原皮的30%左右。我国年投产1. 7亿张 皮，将有140万吨的废弃物产生，这些固体废弃物堆放在一起，会对环境产生较大的危害， 同时也是一种资源的浪费。这些原料中含有接近80%的胶原蛋白，可以通过一系列的手段 进行提取综合利用。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法，以 皮革废弃物中提取的水解胶原蛋白为原料，减少皮革固体废弃物对环境的污染；结合聚乙 烯醇作为施胶剂的优秀性能，加入另一种烯类单体，在一定的条件下合成施胶剂，产品性能 良好。
[0005] 为达到上述目的，本发明的技术方案如下： 一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法，包括以下步骤： 1) 取1~1〇份的水解胶原蛋白溶解于2(Γ90份的去离子水中，配制成水解胶原蛋白溶 液； 2) 取1~10份的聚乙烯醇加入到2(Γ90份的去离子水中，置于95°C水温下，水浴溶解， 配置成聚乙烯醇溶液； 3) 将步骤2)中配成的聚乙烯醇溶液全部加入到经步骤1)制备的水解胶原蛋白溶液 中，在搅拌的条件下让两者进行充分混合形成混合液； 4) 在上述步骤3)中充分混合形成混合液加入1飞份的烯类单体，开动搅拌器，边搅拌 边升温，然后继续缓慢加入〇. 1~1份的氧化还原引发剂，直至反应完全，降温至室温，获得 乳液，即得到施胶剂； 以上各物料的份数均为质量份。
[0006] 在本发明的一个优选实施例中，所述烯类单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯或丙 稀酸乙醋中一种。
[0007] 在本发明的一个优选实施例中，所述步骤1)中的水解胶原蛋白优选为市售的经过 常规的酸法从皮革废弃物中提取的水解胶原蛋白，分子量为7000Da。
[0008] 在本发明的一个优选实施例中，所述步骤1)中配制成的水解胶原蛋白溶液的质 量体积百分比为1 〇%_ 15%。
[0009] 在本发明的一个优选实施例中，所述聚乙烯醇的醇解度为86~89mol%，聚合度为 1700-1750。
[0010] 在本发明的一个优选实施例中，所述氧化还原引发剂的用量为烯类单体的 0· 2%-0· 5%。 在本发明的一个优选实施例中，所述氧化还原引发剂为过硫酸铵/亚硫酸氢钠体系。 [0011] 在本发明的一个优选实施例中，将步骤1)中的水解胶原蛋白溶液进行预处理，然 后过滤除去胶原蛋白中的杂质。
[0012] 在本发明的一个优选实施例中，所述预处理方式为预处理方式为超声波或者微波 处理，处理时间10min_60min。
[0013] 在本发明的一个优选实施例中，所述预处理方式为用酸或碱调节体系的pH值，pH 的范围为4~9。
[0014] 通过上述技术方案，本发明的有益效果是： 1) 本发明以皮革废弃物中提取的水解胶原蛋白为原料，原材料丰富，成本较低，且容易 被降解；乳液聚合过程中，胶原蛋白自身可以做乳化剂，不需要另外添加引发剂，避免了乳 化剂对施胶剂性能产生负面影响； 2) PVA (聚乙烯醇）是唯一可被细菌作为碳源和能源利用的乙烯基聚合物，在细菌和 酶的作用下，46天可降解75%，属于一种生物可降解高分子材料，可由非石油路线大规模生 产，价格低廉； 同时作为施胶剂具有可改改进适印性、油墨固着性、蜡固着性、表面平滑度、光泽度、耐 老化性、衬折度、衬水性、衬油性、衬破度、衬起毛性能等性能的优势。
[0015] 3)本发明以皮革废弃物中提取的胶原蛋白制取施胶剂，一方面减少了皮革固体废 弃物对环境的污染，同时也为造纸行业开发出了一种新的助剂。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0017] 图1为本发明的制备流程图。
【具体实施方式】
[0018] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本发明。
[0019] 参照图1，一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法，包括以下步骤： 1)取1~1〇份的水解胶原蛋白溶解于2(Γ90份的去离子水中，配制成水解胶原蛋白溶 液； 将步骤1)中的水解胶原蛋白溶液进行预处理，然后过滤除去胶原蛋白中的杂质； 预处理方式为预处理方式为超声波或者微波处理，处理时间10min-60min ; 或者预处理方式为用酸或碱调节体系的pH值，其中酸可以是硫酸、盐酸或者醋酸，碱 可以使氢氧化钠，pH的范围为4~9 ; 预处理方式：水解胶原蛋白的分子量分布较宽，通过上述的预处理方式，利用机械或者 物理的方式，适当降低分子量，让胶原蛋白的分子量分布集中，这样有利用合成的施胶剂的 稳定性及效果。
[0020] 其中水解胶原蛋白优选为市售的经过常规的酸法从皮革废弃物中提取的水解胶 原蛋白，分子量为7000Da ;该步骤1)中配制成的水解胶原蛋白溶液的质量分数为10%-15%。
[0021] 2)取1~10份的聚乙烯醇加入到2(Γ90份的去离子水中，置于95°C水温下，水浴溶 解30min，取出静置，待溶液冷却，过滤除去其中的未溶解物质，配置成聚乙烯醇溶液；其中 聚乙烯醇的醇解度为86?89mol%，聚合度为1700-1750 ; 3)将步骤2)中配成的聚乙烯醇溶液全部加入到经步骤1)制备的水解胶原蛋白溶液 中，在搅拌的条件下让两者进行充分混合形成混合液； 4)在上述步骤3)中充分混合形成混合液加入1飞份的烯类单体，开动搅拌器，边搅拌 边升温，当温度升高到65~75°C时，然后缓慢加入0. 1~1份的氧化还原引发剂，3(T60min加 完，直至反应完全，降温至室温，获得乳液，乳液颜色为白色或者浅黄色乳状液；该乳液即为 施胶剂；以上各物料的份数均为质量份； 该步骤中氧化还原引发剂的用量为烯类单体的〇. 2%-0. 5% ;具体氧化还原引发剂为过 硫酸铵/亚硫酸氢钠体系。
[0022] 其中步骤4)中添加的烯类单体为软单体，可以丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯或丙烯 酸乙酯中一种；利用该烯类单体合成的施胶剂用于纸张施胶后对环压的增加比较明显。
[0023] 实施例1 : 配制浓度为10% (w/v)的水解胶原蛋白溶液lOOmL，过滤除去其中的杂质，用一定浓度 的醋酸溶液调节其pH为5. 5,加入到250mL三口烧瓶中； 配制浓度为l%(w/v)的聚乙烯醇100mL，过滤除去其中未溶解的杂质，然后加入到上述 三口烧瓶中； 称取丙烯酸丁酯lg加入到三口烧瓶中，开动搅拌器，边搅拌边升温，当温度升高为 75°C后，加入0. 10g过硫酸铵和0. 10g亚硫酸氢钠做引发剂。
[0024] 引发剂在半个小时类滴完，引发剂滴完后继续反应两小时后停止加热，将反应装 置移出水浴锅，继续降温至室温，获得乳液，备用。
[0025] 按上述方法制得施胶剂乳液，单独对某纸厂的瓦楞原纸进行施胶，测试其施胶效 果，发现对其抗张指数的增加率为10. 76%，对其环压指数的增加率为27. 5%，Cobb6(l (单位面 积的纸张在60秒内吸收的水分质量）的吸收值降低率为10%。
[0026] 实施例2 : 配制浓度为10%(w/v)的水解胶原蛋白溶液100mL，过滤除去其中的杂质，加入到250mL 三口烧瓶中。
[0027] 配制浓度为2% (w/v)的聚乙烯醇100mL，过滤除去其中未溶解的杂质，然后加入到 上述三口烧瓶中，称取丙烯酸丁酯4g加入到三口烧瓶中，开动搅拌器，边搅拌边升温，当温 度升高为75°C后，加入0. 14g过硫酸铵和0. 14g亚硫酸氢钠做引发剂。
[0028] 引发剂在半个小时类滴完。引发剂滴完后继续反应两小时后停止加热，将反应装 置移出水浴锅，继续降温至室温，获得乳液，备用。
[0029] 按上述方法制得施胶剂乳液，单独对某纸厂的瓦楞原纸进行施胶，测试其施胶效 果，发现对其抗张指数的增加率为9. 71%，对其环压指数的增加率为29. 93%，Cobb6Q的吸收 值降低率为7%。
[0030] 实施例3 : 配制浓度为15% (w/v)的水解胶原蛋白溶液100mL，利用超声波对其进行间断性超声 30min，过滤除去其中的杂质，用一定浓度的醋酸溶液调节其pH为6. 0。
[0031] 将经过预处理的水解胶原蛋白溶液加入在250mL三口烧瓶中。配制浓度为5%(w/ v)的聚乙烯醇100mL，过滤除去其中未溶解的杂质，然后加入到上述三口烧瓶中。
[0032] 称取丙烯酸丁酯5g加入到三口烧瓶中，开动搅拌器，边搅拌边升温，当温度升高 为75°C后，边搅拌边升温，当温度升高为75°C后，加入0. 4g过硫酸铵和0. 4g亚硫酸氢钠做 引发剂。
[0033] 引发剂在半个小时类滴完。引发剂滴完后继续反应两小时后停止加热，将反应装 置移出水浴锅，继续降温至室温，获得乳液，备用。
[0034] 按上述方法制得施胶剂乳液，单独对某纸厂的瓦楞原纸进行施胶，测试其施胶效 果，发现对其抗张指数的增加率为2. 91%，对其环压指数的增加率为20. 2%，Cobb6Q的吸收值 降低率为8%。
[0035] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。
【权利要求】
1. 一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 取1~1〇份的水解胶原蛋白溶解于2(Γ90份的去离子水中，配制成水解胶原蛋白溶 液； 2) 取1~10份的聚乙烯醇加入到2(Γ90份的去离子水中，置于95°C水温下，水浴溶解， 配置成聚乙烯醇溶液； 3) 将步骤2)中配成的聚乙烯醇溶液全部加入到经步骤1)制备的水解胶原蛋白溶液 中，在搅拌的条件下让两者进行充分混合形成混合液； 4) 在上述步骤3)中充分混合形成混合液加入1飞份的烯类单体，开动搅拌器，边搅拌 边升温，然后继续缓慢加入〇. 1~1份的氧化还原引发剂，直至反应完全，降温至室温，获得 乳液，即得到施胶剂； 以上各物料的份数均为质量份。
2. 根据权利要求1所述的一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法，其特征在于， 所述烯类单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯或丙烯酸乙酯中一种。
3. 根据权利要求1所述的一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法，其特征在于， 所述步骤1)中的水解胶原蛋白优选为市售的经过常规的酸法从皮革废弃物中提取的水解 胶原蛋白，分子量为7000Da。
4. 根据权利要求1所述的一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法，其特征在于， 所述步骤1)中配制成的水解胶原蛋白溶液的质量体积百分比为1〇%_15%。
5. 根据权利要求1所述的一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法，其特征在于， 所述聚乙烯醇的醇解度为86?89mol%，聚合度为1700-1750。
6. 根据权利要求1所述的一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法，其特征在于， 所述氧化还原引发剂的用量为烯类单体的0. 2%-0. 5%。
7. 根据权利要求1所述的一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法，其特征在于， 所述氧化还原引发剂为过硫酸铵/亚硫酸氢钠体系。
8. 根据权利要求1所述的一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法，其特征在于， 将步骤1)中的水解胶原蛋白溶液进行进行预处理，然后过滤除去胶原蛋白中的杂质。
9. 根据权利要求8所述的一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法，其特征在于， 所述预处理方式为预处理方式为超声波或者微波处理，处理时间l〇min-60min。
10. 根据权利要求8所述的一种环压增强型造纸用施胶剂及其制备方法，其特征在于， 所述预处理方式为用酸或碱调节体系的pH值，pH的范围为4~9。
【文档编号】D21H21/16GK104109986SQ201410316848
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】张素风, 王群, 豆莞莞, 王学川 申请人:陕西科技大学