膠原蛋白的改性及其發(fā)泡性能研究.pdf

1、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，對其經過適當的處理可以使其具有一定表面活性和發(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，不僅實現廢棄皮膠原的資源化利用，還減少環(huán)境污染。
　　首先，采用含

2、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

3、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143.7mL，半衰期為30min。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400mL以上，半衰期可以提高到20min。GPC和IR檢測表明產物具有預期的結構，XRD檢測表

4、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。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1.5g/L時，表面張力為39.5mN/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16.5mN/m，粘度值升高了315mPa·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

5、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2.5h，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181.67mL，半衰期為318s，羧基含量為0.1635。按照ω（膠原蛋白發(fā)泡劑）:ω（十二

6、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512mL，半衰期達到22min。十二胺改性膠原蛋白前后的FT-IR、GPC譜圖證實了交聯反應的成功進行，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1.0g/L時，表面張力為19.6mN/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