一种利用真菌子实体制备生物基皮革的方法

文档序号:37178682发布日期:2024-03-01 12:34阅读:24来源:国知局

本发明涉及一种利用真菌子实体制备生物基皮革的方法,属于生物基材料。


背景技术:

1、人类使用天然皮革的历史悠久,但天然皮革原料皮数量有限,而且其生产过程是一个高能耗、高污染的过程,给环境带来极大负荷。近年来对天然皮革本身的安全性也提出了新的要求,严格限制天然皮革中六价铬、五氯苯酚以及游离甲醛等有毒化学品,对天然皮革的发展造成巨大压力。

2、基于此,企业以及研究者都在加速开发新的代替天然皮革的新材料,其中超细纤维合成革,以其优异的性能成为代替天然皮革的最佳材料。但超细纤维合成革生产过程也会使用大量的有机溶剂,而且所用超细纤维亲水基团少,对水分的吸收和传递能力差,导致吸湿排汗性能与天然皮革有较大差距。因此寻找性能优异的新型原材料进行皮革制品开发具有重大意义。

3、中国专利cn109736097a公开在传统超纤维中引入亲水性细菌纤维素,使皮革的透气性、透水汽性能提升。中国专利cn115418866a、cn113638237a均公开了利用植物韧皮纤维,如菠萝叶纤维、椰壳纤维、麻纤维,制备新型皮革材料的方法。cn111455681a公开利用农林废弃物,如农作物秸秆、木材,通过蒸煮、打浆制备新型皮革材料的方法。

4、除此之外,基于天然材料或废弃物的,如苹果、菠萝、仙人掌皮革受到越来越多的关注。在众多自然资源中,子实体是由高等真菌的产孢构造,由已组织化了的菌丝体组成,是一种可再生的自然资源,可以通过发酵过程和培养基制备、接种和孵化生产。培养基的形式可以是农业生物质,也可以是工业废料,获得的子实体的形体也是相当复杂,形状因菌类不同而各异,有伞状、笔状、头状、耳状、舌状、球状、花朵状、树枝状等,如日常生活中食用的菇类、菌类都是属于子实体的范畴。子实体本身亲水性好、结构多孔,生产原料来源广泛、价格低廉,生产过程不产生环境污染,而且消耗二氧化碳,是真正的负碳材料。

5、基于子实体制备生物基皮革制品对经济和环境都具有重要意义;但单纯的子实体材料难以制成皮革制品,将其以填充料的形式与聚氨酯直接复合,存在与聚氨酯界面相容差、填充量少、耐磨耗性、力学性能不佳等问题。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷与不足,即由于真菌子实体亲水性好,水分含量高,与传统溶剂型聚氨酯不能直接复合,干燥后复合能耗高,且子实体与聚氨酯界面相容性差等问题。本发明提供了一种利用真菌子实体制备生物基皮革的方法,即先对子实体进行表面接枝改性,然后通过打浆、研磨,再原位添加水性聚氨酯的方法,制成皮革基布,进而得到透气性、耐磨性以及机械性能优异的皮革制品。

2、本发明的第一个目的是提供一种利用真菌子实体制备生物基皮革的方法,所述方法包括如下步骤:

3、(1)将真菌子实体粉碎,在水介质中进行表面接枝改性,得改性真菌子实体;然后再与水混合,粉碎、盘磨,形成真菌子实体分散液,再加入改性纤维素短纤维和防沉降剂搅拌均匀,得真菌子实体浆料;

4、(2)在步骤(1)制备的真菌子实体浆料中加入水性聚氨酯、增塑剂、制孔剂、交联剂,搅拌均匀,经脱水浓缩,挤压干燥,再热水处理去除制孔剂,干燥后制得真菌子实体复合贝斯;

5、(3)将步骤(3)制得真菌子实体复合贝斯按照常规超纤革的加工方法,进行打磨、贴面、压纹,制得基于真菌子实体的生物基皮革成品。

6、在一种实施方式中,步骤(1)所述真菌子实体包括金针菇、茶树菇、杏鲍菇、白玉菇、猴头菇、羊肚菌或北风菌中的一种或几种。

7、在一种实施方式中,步骤(1)所述表面接枝改性具体是指在水溶液中对真菌子实体表面包覆单宁酸,利用单宁酸与十八烷基氨的席夫碱反应制得表面接枝十八烷基的改性真菌子实体。

8、在一种实施方式中,步骤(1)所述改性真菌子实体与水的质量比为1:1~2。

9、在一种实施方式中,步骤(1)所述粉碎是采用高速粉碎机进行,转速为20000~25000r/min

10、在一种实施方式中,步骤(1)所述盘磨是指在盘磨机上进行磨细,盘磨转速为1000-2000r/min。

11、在一种实施方式中,步骤(1)所述改性纤维素短纤维是指对纤维素的疏水化改性,包括改性粘胶纤维、改性天丝纤维、改性细菌纤维素、改性棉短绒、改性竹纤维、改性麻纤维中的一种或几种。

12、在一种实施方式中,步骤(1)所述改性纤维素短纤维的纤维长度为5-10mm,添加量为真菌子实体干重的30-60%(w/w)。

13、在一种实施方式中,步骤(1)所述改性粘胶短纤维制备包括如下:

14、将未改性的粘胶短纤维在烘箱中干燥去除水分,然后将其加入到熔融态的丙交酯中,再加入辛酸亚锡催化剂,于100~120℃反应2~5h,取出粘胶短纤维,用二氯甲烷去除粘胶短纤维表面未接枝的聚乳酸成分,得到表面接枝有聚乳酸链段的改性粘胶纤维。

15、在一种实施方式中,步骤(1)所述防沉降剂为羧甲基纤维素、海藻酸钠或淀粉中的一种或多种。

16、在一种实施方式中,步骤(1)所述防沉降剂添加量为真菌子实体干重的1-5%,w/w。

17、在一种实施方式中,步骤(1)所述真菌子实体浆料的表观粘度为1~3pa.s。

18、在一种实施方式中,步骤(2)所述水性聚氨酯为生物基水性聚氨酯,添加量为真菌子实体干重的10-50%,w/w。

19、在一种实施方式中,步骤(2)所述增塑剂为甘油、丙二醇或邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种。

20、在一种实施方式中,步骤(2)所述增塑剂添加量为真菌子实体干重的1-5%,w/w。

21、在一种实施方式中,步骤(2)所述制孔剂为分子量为20000g/mol的聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮或nacl食盐颗粒中的一种或多种。

22、在一种实施方式中,步骤(2)所述制孔剂的添加量为真菌子实体干重的1-3%,w/w。

23、在一种实施方式中,步骤(2)所述交联剂为柠檬酸、丁烷四羧酸或乙二醇二缩水甘油醚中的一种或多种。

24、在一种实施方式中,步骤(2)所述交联剂的添加量为真菌子实体干重的1-10%,w/w。

25、在一种实施方式中,步骤(2)所述脱水干燥是抽滤脱水,干燥的温度为100-130℃,时间为20~30min,且在此过程中交联反应同时发生。

26、本发明的第二个目的提供一种由上述所述方法制备得到的生物基皮革成品。

27、本发明的第三个目的是提供一种由上述所述的生物基皮革成品在制备箱包、鞋类、装饰领域中的应用。

28、本发明的有益效果:

29、(1)本发明制备的生物基皮革可以达到与天然皮革相似的外观与性能,整个制备过程对环境绿色、无污染,制备的成品皮革生物基含量高、具有良好的可降解性能,该产品在时尚领域,箱包、家居、服装装饰等领域具有应用价值。

30、(2)本发明通过粉碎、打浆、研磨将真菌子实体制成水分散液避免了不同子实体形态、成分对产品造成的性能差异,方法适用性广;另外,通过对真菌子实体的表面改性,结合防沉降剂,保证了子实体与聚氨酯的均匀混合,也保障了子实体和聚氨酯间优异的界面相互作用;以水介质中的表面改性代替溶剂中的表面改性,以水性聚氨酯代替溶剂型聚氨酯,安全环保,具有环境污染小的优点;

31、(3)本发明的方法制得的生物基皮革制品中的真菌子实体填充量为50-80%,生物基含量在70-90%之间,透水汽性能为1-2.5mg/cm2.h,耐弯折为1.5-3万次,耐磨耗性为1200-2500次,断裂强度在40-60mpa,断裂伸长率在50-150%,综合性能优异。

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