一種可降解的造紙用中性施膠劑及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種可降解的造紙用中性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，經過一定的條件預處理后，與溶解后的聚乙烯醇復配。調節體系的pH到一定的范圍，然后加入烯類單體，在引發劑的引發下對其進行接枝改性，制得改性膠原蛋白乳液，應用于紙張表面施膠和漿內施膠。本發明專利技術在利用皮革固體廢棄物的同時，為造紙行業開發出了一種新的助劑。膠原蛋白和聚乙烯醇都具有可降解性，PVA可以改善施膠后紙樣的印刷性能，而且合成的施膠劑為中性的，可以表面施膠也可以漿內施膠，應用面更廣，效果更好。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于造紙化學品應用領域，具體涉及一種可降解的造紙用中性施膠劑及其制備方法。?
技術介紹
造紙施膠劑具有用量大、范圍廣的特點，尤其是箱板紙的年產量為2000萬噸左右，對施膠劑的用量需求很大。造紙工業中常用的施膠劑有烷基烯酮二聚體(AKD)、烯基琥珀酸酐(ASA)、苯乙烯丙烯酸丁酯共聚物（SAE）等產品。這些合成類施膠劑原料多為資源緊缺、價格昂貴的石油化工產品，最重要的是不易生物降解，對環境造成污染。?制革工藝生產過程中會產生皮渣、革屑、磨革粉、皮塊等大量的固體廢棄物,以及制好后還會產生大量下腳料等。制革過程中，轉化為皮革的產率較低只有原皮的30%左右。我國年投產1.7億張皮，將有140萬噸的廢棄物產生，這些固體廢棄物堆放在一起，會對環境產生較大的危害，同時也是一種資源的浪費。這些原料中含有接近80%的膠原蛋白，可以通過一系列的手段進行提取綜合利用。?
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種可降解的造紙用中性施膠劑及其制備方法，以皮革廢棄物中提取的膠原蛋白為原料制取施膠劑減少皮革固體廢棄物對環境的污染，也為造紙行業開發出了一種新的助劑；將膠原蛋白和聚乙烯醇以一定的比例混合，再加入一定比例的烯類單體，在引發劑的引發下，采用乳液聚合法得到施膠劑。?為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是：?達到上述目的，本專利技術的技術方案如下：??一種可降解的造紙用中性施膠劑及其制備方法，包括以下步驟：1）取1-10份的水解膠原蛋白溶解于20-90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20-90份的去離子水中，置于95℃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行充分混合，形成第一混合液，并調節第二混合液的pH為6-8；4）在上述步驟3）中加入1~5份的烯類單體，形成第二混合液；5）在第二混合液中開動攪拌器，邊攪拌邊升溫，當溫度升高到65~75℃時，然后繼續緩慢加入0.1~1份的氧化還原引發劑，直至反應完全，降溫至室溫，獲得乳液，即得到施膠劑；以上各物料的份數均為質量份。在本專利技術的一個優選實施例中，所述步驟1）中的水解膠原蛋白優選為市售的經過常規的酸法從皮革廢棄物中提取的水解膠原蛋白，分子量為7000Da。?在本專利技術的一個優選實施例中，所述步驟1)中配制成的水解膠原蛋白溶液的質量體積百分比為10%-15%。?在本專利技術的一個優選實施例中，所述聚乙烯醇的醇解度為86~89mol%，聚合度為1700-1750。?在本專利技術的一個優選實施例中，所述氧化還原引發劑的用量為烯類單體的0.2%-0.5%。??在本專利技術的一個優選實施例中，所述氧化還原引發劑為過硫酸銨/亞硫酸氫鈉體系。在本專利技術的一個優選實施例中，所述烯類單體為苯乙烯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺或丙烯腈中的一種。?在本專利技術的一個優選實施例中，將步驟1）中的水解膠原蛋白溶液進行預處理，然后過濾除去膠原蛋白中的雜質。?在本專利技術的一個優選實施例中，所述預處理方式為超聲波或者微波處理，處理時間10min-60min。?通過上述技術方案，本專利技術的有益效果是：?1）本專利技術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；乳液聚合過程中，膠原蛋白自身可以做乳化劑，不需要另外添加引發劑，避免了乳化劑對施膠劑性能產生負面影響；2）PVA是唯一可被細菌作為碳源和能源利用的乙烯基聚合物，在細菌和酶的作用下，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模生產，價格低廉。同時作為施膠劑具有可改改進適印性、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勢。3）本專利技術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環境的污染，同時也為造紙行業開發出了一種新的助劑，同時產品具有較高的環壓和抗水性。?附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。?圖1為本專利技術的制備流程圖。?具體實施方式為了使本專利技術實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本專利技術。?參照圖1，一種可降解的造紙用中性施膠劑及其制備方法，包括以下步驟：?1）取1-10份的水解膠原蛋白溶解于20-90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行預處理，然后過濾除去膠原蛋白中的雜質，其中預處理方式為超聲波或者微波處理，處理時間10min-60min。預處理方式：水解膠原蛋白的分子量分布較寬，通過上述的預處理方式，利用機械或者物理的方式，適當降低分子量，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定性及效果。?步驟1）中的水解膠原蛋白優選為市售的經過常規的酸法從皮革廢棄物中提取的水解膠原蛋白，分子量為7000Da；步驟1)中配制成的水解膠原蛋白溶液的質量體積百分比為10%-15%。?2）取1-10份的聚乙烯醇加入到20-90份的去離子水中，置于95℃水溫下，水浴溶解，配置成聚乙烯醇溶液；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行充分混合，形成第一混合液，并調節第二混合液的pH為6-8；?4）在上述步驟3）中加入1~5份的烯類單體，形成第二混合液；該烯類單體為苯乙烯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺或丙烯腈中的一種。5）在第二混合液中開動攪拌器，邊攪拌邊升溫，當溫度升高到65~75℃時，然后繼續緩慢加入0.1~1份的氧化還原引發劑，直至反應完全，降溫至室溫，獲得乳液，即得到施膠劑；以上各物料的份數均為質量份。?氧化還原引發劑的用量為烯類單體的0.2%-0.5%；氧化還原引發劑為過硫酸銨/亞硫酸氫鈉體系。?實施例1：配制濃度為10%（w/v）的水解膠原蛋白溶液100mL，過濾除去其中的雜質，加入到250mL三口燒瓶中。配制濃度為1%（w/v）的聚乙烯醇100mL，過濾除去其中未溶解的雜質，然后加入到上述三口燒瓶中，形成第一混合液。?用一定濃度的醋酸溶液調節上述第一混合液pH為6.5，然后稱取苯乙烯5g加入到三口燒瓶中，開動攪拌器，邊攪拌邊升溫，當溫度升高為75℃后，加入0.21g過硫酸銨和0.21g亞硫酸氫鈉做引發劑。??引發劑在半個小時內滴完。引發劑滴完后繼續反應兩小時后停止加熱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可降解的造紙用中性施膠劑及其制備方法，其特征在于，包括：1）取1?10份的水解膠原蛋白溶解于20?90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20?90份的去離子水中，置于95℃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行充分混合，形成第一混合液，并調節第二混合液的pH為6?8；4）在上述步驟3）中加入1~5份的烯類單體，形成第二混合液；5）在第二混合液中開動攪拌器，邊攪拌邊升溫，當溫度升高到65~75℃時，然后繼續緩慢加入0.1~1份的氧化還原引發劑，直至反應完全，降溫至室溫，獲得乳液，即得到施膠劑；以上各物料的份數均為質量份。

【技術特征摘要】
1.一種可降解的造紙用中性施膠劑及其制備方法，其特征在于，包括：
1）取1-10份的水解膠原蛋白溶解于20-90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20-90份的去離子水中，置于95℃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行充分混合，形成第一混合液，并調節第二混合液的pH為6-8；
4）在上述步驟3）中加入1~5份的烯類單體，形成第二混合液；
5）在第二混合液中開動攪拌器，邊攪拌邊升溫，當溫度升高到65~75℃時，然后繼續緩慢加入0.1~1份的氧化還原引發劑，直至反應完全，降溫至室溫，獲得乳液，即得到施膠劑；
以上各物料的份數均為質量份。
2.根據權利要求1所述的一種可降解的造紙用中性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選為市售的經過常規的酸法從皮革廢棄物中提取的水解膠原蛋白，分子量為7000Da。
3.根據權利要求1所述的一種可降解的造紙用中性施膠劑及其制備方法，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張素風，王群，豆莞莞，王學川，
申請(專利權)人：陜西科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61