聚氨酯改性羊毛角蛋白膜材料的制备及其性能研究
近些年来，固体废弃物对环境造成的污染日益严重，在可持续发展的新世纪，固体废弃物资源化、无害化和减量化处理技术已经成为研究的热点。 羊毛角蛋白，一种天然的蛋白资源，是制革脱毛中产生的固体废弃物，无毒且具有良好的生物亲和性及亲肤特性，若能有效利用，不仅可以降低废液的BOD负荷、COD负荷和悬浮物的含量，减少环境污染，而且可以使废弃毛资源化利用，实现蛋白的二次增值。众所周知，毛角蛋白直接用作涂饰剂，因其分子质量较小，肽链亲水极性基团较多，成膜的柔软性、强度和延展性较差。本课题用水性聚氨酯对角蛋白进行改性，使其具有良好的使用性能。 首先利用还原法溶解废弃羊毛，用等电点沉淀法分离角蛋白，纯化后对其进行了测定与表征。结果表明:IR图中出现了角蛋白酰胺基的特征吸收峰，表明回收的角蛋白保留了原来的角蛋白骨架结构;角蛋白主要组分的数均分子量为1451，分子量适中，说明回收的角蛋白具有一定的加工价值。 其次研究了环氧基封端的水性聚氨酯预聚体合成的影响因素，并对预聚体进行了测定与表征，结果显示: (1)在加料方式上，采用两步法所制得的水性聚氨酯乳液及胶膜的性能要比一步法所制得的好。试验中采用二正丁胺法跟踪测定不同时间下体系中的-NCO含量，发现反应4h时，-NCO含量变化趋势不再明显，逐渐趋于稳定值，因此，确定4h为适宜的预聚反应时间。通过比较不同反应温度下预聚体黏度和乳化状况，将初聚的反应温度确定为50～60℃。研究DMPA的含量对胶膜的影响得出，在DMPA的加入量为3～5％时，所制得的乳液稳定性好，成膜的耐水性好。 (2)缩水甘油对聚氨酯预聚体封端反应的条件为:温度40℃;时间2.5h。 (3)从环氧基封端的聚氨酯预聚体FTIR图谱上，928.73cm-1附近出现环氧基的伸缩振动峰，2300cm-1处左右没有出现-NCO的伸缩振动峰，说明产物中已没有-NCO的伸缩振动峰的存在，即环氧基已被成功的引入了聚氨酯链端，实现了WPU分子链的封端。 最后主要研究了聚氨酯预聚体改性角蛋白的制备，并对改性角蛋白进行了测定与表征，结果显示: (1)聚氨酯预聚体对角蛋白改性的最佳反应条件为:温度45℃;时间1h;pH8。 (2)在角蛋白的用量为50％时，膜显示出很好的疏水性及润湿性，且具有良好的耐水性及较小的甲苯吸收率，但膜的透水汽性和透气性均有所降低。 (3)聚氨酯预聚体改性角蛋白的红外光谱上，1654.8cm-1附近没有出现N-H的变性振动吸收峰，加之图中928.73cm-1附近未见环氧基的特征吸收峰，故可以判定角蛋白中的氨基全部反应完，说明-NH2参与了与环氧基的反应，成功实现了聚氨酯与角蛋白的共聚;改性后共聚物的分子量为42194，接枝物的分子量较角蛋白的分子量明显增大，实现了共聚。 (4)由TG-DSC图可以看出，聚氨酯预聚体改性角蛋白后，产物的抗水性和热稳定性有所改善。
水性聚氨酯;改性处理;羊毛角蛋白膜材料;制备工艺;耐水性能;热稳定性
陕西科技大学
硕士
环境科学与工程
王鸿儒
2014
中文
Q512.6;TQ316.6;TS59
60
2014-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）