【摘要】：制革在片、削、磨等加工過程中每年約產生上百萬噸的皮革固體廢棄物,而傳統(tǒng)的處置方式不光會使資源得以浪費,并且會嚴重污染環(huán)境。皮革固體廢棄物中含有豐富的皮膠原蛋白,但膠原蛋白中親水基團較多或分子太小,從而使其水溶性好而表面活性不高,對其經過適當?shù)奶幚砜梢允蛊渚哂幸欢ū砻婊钚院桶l(fā)泡性能。本研究基于以廢棄皮膠原中提取的膠原蛋白,通過對其活性基團的接枝改性制得膠原蛋白發(fā)泡劑,不僅實現(xiàn)廢棄皮膠原的資源化利用,還減少環(huán)境污染。首先,采用含鉻廢棄皮屑提取的膠原蛋白與月桂酰氯反應制備膠原蛋白發(fā)泡劑,以泡沫高度、半衰期以及氨基轉化率為評價指標,考察反應溫度、反應時間、月桂酰氯用量和膠原蛋白粉用量對發(fā)泡性能的影響。并采用陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉以及穩(wěn)泡劑甲基纖維素、三乙醇胺、羥乙基纖維素等,對上述合成的膠原蛋白發(fā)泡劑進行復配協(xié)同作用研究。通過GPC、IR、XRD、熱分析儀、粒徑及等電點等對膠原蛋白發(fā)泡劑結構進行表征,同時研究了溶解性、表面活性、乳化性等物化性質。結果表明:膠原蛋白發(fā)泡劑最優(yōu)的合成條件為反應時間4.5h,反應溫度75℃,膠原蛋白粉與月桂酰氯的質量比為12.5:1。合成產物的氨基轉化率為45.83%,泡沫高度為143.7 mL,半衰期為30 min。按照ω(膠原蛋白發(fā)泡劑):ω(十二烷基硫酸鈉):ω(三乙醇胺)=5:1.1:0.5的質量濃度比進行復配實驗,泡沫高度可達400 mL以上,半衰期可以提高到20 min。GPC和IR檢測表明產物具有預期的結構,XRD檢測表明其規(guī)整性和結晶性增加,膠原蛋白發(fā)泡劑具有更低的等電點、更小粒徑及分散系數(shù)。膠原蛋白發(fā)泡劑易溶于水與無水乙醇,微溶于甲醇與丙酮,而不溶于二氯甲烷、石油醚、甲苯、石蠟和正丁醇;其臨界膠束濃度(CMC)為1.5 g/L時,表面張力為39.5 mN/m,膠原蛋白發(fā)泡劑具有更好的乳化力。復配后表面張力值下降了16.5 mN/m,粘度值升高了315 mPa·s;復配后膠原蛋白發(fā)泡劑的乳化性與乳化穩(wěn)定性得到很大提升。其次,采用膠原蛋白與十二胺反應制備出膠原蛋白發(fā)泡劑,通過單因素、正交實驗,探索反應溫度、時間、十二胺用量、催化劑用量對產品的泡沫高度、半衰期、羧基含量的影響,同時也利用上述表面活性劑與穩(wěn)泡劑對其進行復配改性,并對其結構與性質進行了研究。綜合考慮,得出:最佳實驗條件為反應時間2.5 h,反應溫度50℃,十二胺與催化劑的質量比為3:2,該條件下制備得出的膠原蛋白發(fā)泡劑的泡沫高度181.67 mL,半衰期為318 s,羧基含量為0.1635。按照ω(膠原蛋白發(fā)泡劑):ω(十二烷基硫酸鈉):ω(羥乙基纖維素)=6:1.3:1.2的質量濃度比進行復配實驗,發(fā)泡高度可以高達512 mL,半衰期達到22 min。十二胺改性膠原蛋白前后的FT-IR、GPC譜圖證實了交聯(lián)反應的成功進行,膠原蛋白發(fā)泡劑能溶解于水,微溶于正丁醇、甲醇與無水乙醇、難溶丙酮,而不溶于二氯甲烷、石油醚、甲苯與石蠟;膠原蛋白發(fā)泡劑的臨界膠束濃度(CMC)為1.0 g/L時,表面張力為19.6 mN/m,膠原蛋白發(fā)泡劑具有較好的乳化力。復配后表面張力值降低了3.6 mN/m,粘度值升高了350 mPa·s;復配后膠原蛋白發(fā)泡劑的乳化性與乳化穩(wěn)定性得到很大提升。通過與十二烷基硫酸鈉的實驗對比可得:十二胺改性膠原蛋白發(fā)泡劑具有優(yōu)異的起泡性與良好穩(wěn)泡性,月桂酰氯改性膠原蛋白發(fā)泡劑具有良好的起泡性與優(yōu)異的穩(wěn)泡性。
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【學位授予單位】：陜西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ936

【參考文獻】

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本文編號：2408747