一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚氨酯应用领域，具体涉及一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶 剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚氨酯型表面施胶剂是最近几年开发的新型表面施胶剂，将其用于表面施胶，可 增强纸张的力学性能、抗掉毛、、耐磨性、柔韧性等性能。而单一的水性聚氨酯价格昂贵，而 且应用效果受很多因素影响，需要对其进行改性。
[0003] 胶原蛋白主要存在于动物的皮肤、软骨、韧带及结缔组织中，来源广泛，而且具有 独特的生物活性。我国制革工业中产生大量废弃皮革，如果对其中的胶原蛋白进行提取，利 用其活性基团与聚氨酯反应，制备一种新型造纸施胶剂。一方面可降低成本，另一方面可减 少环境污染，增加经济效益。
【发明内容】
[0004] 本发明一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂及其制备方法，目的在于提供 一种低成本、环保型造纸施胶剂的制备方法，该方法利用从废弃皮中提取的胶原蛋白，对聚 氨酯进行改性，以期得到一种廉价、高效的造纸助剂。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] 一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007] (1)预聚体的制备：异氰酸酯与多元醇化合物在50~70°C下充分反应，制得聚氨 酯预聚体；其中，异氰酸酯与多元醇化合物加入量满足-NCO/-OH摩尔比为1. 5:1~2:1，反 应催化剂为二月桂酸二丁基锡（DBTDL);
[0008] ⑵预聚体的扩链：向步骤⑴得到的产物中加入亲水扩链剂，50~70°C下反应 4~5h后加入胶原蛋白和50-70mL丙酮，充分反应2~3h后，得到淡黄色透明产物；其中， 亲水扩链剂与多元醇化合物-OH摩尔比为0. 1:1~0. 5:1，胶原蛋白质量占反应体系总质量 的 20%~50% ;
[0009] (3)预聚体的中和：对步骤（2)得到的产物，进行降温至40°C，加入中和剂进行中 和，搅拌混合均勾；
[0010] (4)乳化：在高速剪切作用力下向步骤（3)产物中加入蒸馏水进行乳化，制得废皮 胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂乳液。
[0011] 所述步骤2)中胶原蛋白从废弃皮革肩中提取的。
[0012] 所述步骤⑷制得废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂乳液后，还包括减压蒸 馏去丙酮步骤。
[0013] 所述步骤（1)中，异氰酸酯化合物为甲苯二异氰酸酯（TDI)、二苯基甲烷二异氰酸 酯（MDI)、异氟尔酮二异氰酸酯（iroi)中的一种。
[0014] 所述多元醇化合物为聚环氧丙烷二醇（PPG)、聚四氢呋喃（PTMEG)、聚乙二醇 (PEG)中的一种。
[0015] 所述亲水扩链剂为酒石酸、二羟甲基丙酸（DMPA)中的一种。
[0016] 所述步骤（4)中，乳化转速为1300r/min，蒸馏水200~300mL，乳化时间30~ 40min〇
[0017] 所述步骤（3)中中和剂为三乙胺、氨水或氢氧化钠。
[0018] 所述步骤（3)中的中和度为70%~100%。
[0019] 一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂，由以上任意一项所述的一种废皮胶 原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂的制备方法制得。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0021] 本发明一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂的制备方法，利用胶原蛋白上 较多的氨基（-NH 2)、羧基（COOH)和亚氨基（-NH-)等基团与聚氨酯合成过程中的-NCO活性 基团接枝反应。结合聚氨酯和胶原蛋白各自的性能优点，一方面保留聚氨酯优异的力学性 能、耐磨性、柔韧性、附着力和耐老化性等性能，显著增强施胶纸张的力学、抗压、抗水性能； 另一方面加入来源广泛的胶原蛋白原材料，降低产品的成本，减少环境污染的同时创造经 济效益。本发明工艺流程简单，易操作。丙酮降黏促进了反应的进度，提高了反应速率。
[0022] 本发明制得的废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂性能优越，由于胶原蛋白属 于生物质资源，基于生物质材料改性的化学品具有良好的生物亲和能力，易生物降解，具有 优异的环境友好性，应用前景广泛。
【具体实施方式】：
[0023] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0024] 实施例1 :
[0025] 一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂的制备方法，包括以下步骤：
[0026] (1)称取0. 03molTDI，0. 02mol真空干燥的分子量为1000的PPG，滴加 U 2滴 DBTDL催化剂，60°C反应2h得到预聚体；
[0027] (2)向预聚体中加入0. 004mol扩链剂酒石酸，50°C反应4h后，加入占反应体系总 质量20%的胶原蛋白和50mL丙酮，60°C反应2h ;
[0028] (3)体系降温至40°C，按中和度70%加入三乙胺中和剂，快速搅拌混合；
[0029] (4)在1300r/min高速剪切作用下向反应体系加200ml蒸馏水乳化30min，制得一 种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂白色乳液，最后减压蒸去丙酮。
[0030] 实施例2 :
[0031] 一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂的制备方法，包括以下步骤：
[0032] (1)称取0. 015molMDI，0.0 lmol真空干燥的分子量为2000的PTMEG，滴加 U 2滴 DBTDL催化剂，60°C反应2h得到预聚体；
[0033] (2)向预聚体中加入0. 003mol扩链剂DMPA，60°C反应4h后，加入占反应体系总质 量30%的胶原蛋白和50mL丙酮，60°C反应2h ;
[0034] (3)体系降温至40°C，按中和度80%加入氨水中和剂，快速搅拌混合；
[0035] (4)在1300r/min高速剪切作用下向反应体系加220ml蒸馏水乳化30min，制得一 种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂白色乳液，最后减压蒸去丙酮。
[0036] 实施例3 :
[0037] -种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂的制备方法，包括以下步骤：
[0038] (1)称取0. 04molIPDI，0. 02mol真空干燥的分子量为1000的PEG，滴加 U 2滴 DBTDL催化剂，60°C反应2h得到预聚体；
[0039] (2)向预聚体中加入0. 008mol扩链剂DMPA，50°C反应4h后，加入占反应体系总质 量40%的胶原蛋白和70mL丙酮，60°C反应2h ;
[0040] (3)体系降温至40°C，按中和度90%加入氢氧化钠中和剂，快速搅拌混合；
[0041] (4)在1300r/min高速剪切作用下向反应体系加200ml蒸馏水乳化，制得一种废皮 胶原蛋白改性聚氨酯型造纸施胶剂白色乳液，最后减压蒸去丙酮。
[0042] 实施例4 :
[0043] 一种废皮胶原蛋白改性聚氨酯型造纸