膠原蛋白的聚氨酯改性機理研究.pdf

1、皮革生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量主要成分為膠原蛋白的固體廢棄物。但是，從皮革廢棄物中提取出來的膠原蛋白由于成分復(fù)雜、衛(wèi)生性能差、成膜硬脆和耐水性能差的問題很難使其在其它工業(yè)獲得廣泛的應(yīng)用。本實驗首先通過分子質(zhì)量分布和氨基酸分析對膠原蛋白混合物進行表征，建立膠原蛋白分子模型，再利用氨基酸、膠原蛋白分別與異氰酸酯基的反應(yīng)確定反應(yīng)基團和反應(yīng)條件，控制反應(yīng)使膠原蛋白和聚氨酯預(yù)聚體反應(yīng)，合成聚氨酯改性膠原蛋白，并對合成產(chǎn)物進行表征，為從皮革廢棄物中提取出

2、來的膠原蛋白在合成革覆面材料、蛋白纖維、皮革涂飾劑等方面的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。
　　 通過測定和計算得知實驗室自制的膠原蛋白的平均相對分子質(zhì)量約為7020g/mol。再通過氨基酸分析確定其中氨基酸的種類和數(shù)量，最后建立了膠原蛋白分子模型?？芍耗z原蛋白的平均分子式為C295H456N90O108S平均每個膠原蛋白分子所含氨基酸數(shù)量為：77；平均每個膠原蛋白分子含有：羧基10個、氨基14個、羥基12個，即：羧基1.4mol/kg、氨

3、基2.0mol/kg、羥基1.7mol/kg。檢測反應(yīng)前后膠原蛋白含有的氨基酸與異氰酸酯反應(yīng)產(chǎn)物官能團的變化，判斷各種氨基酸中反應(yīng)的基團和反應(yīng)活性大小，證明：反應(yīng)活性由大到小是胺基、羥基、羧基。在胺基中活性由大到小依次是游離伯胺基、α-氨基、脂肪族仲胺基、咪唑環(huán)中仲胺基、精氨酸中C=NH基本不參與反應(yīng)。羥基反應(yīng)活性順序由大到小依次是脂肪族伯醇、脂肪族仲醇、酚。根據(jù)以上分析，可以推理得到異氰酸酯與膠原蛋白的反應(yīng)基團種類以及反應(yīng)活性順序。<

4、br>　　 膠原蛋白與異氰酸酯是液固反應(yīng)，接觸面積較小，大約需要20～30h才能反應(yīng)完全，反應(yīng)速度慢。利用馬來酸酐對膠原蛋白進行改性使膠原蛋白由原來的不溶于有機溶劑變?yōu)橐兹苡谟袡C溶劑，溶解度≥40％，反應(yīng)時間縮短為60min，反應(yīng)速率得到很顯著提升。
　　 利用多種異氰酸酯、聚丙二醇和少量催化劑等原料，合成了聚氨酯預(yù)聚體，并探討了合成預(yù)聚體合適的反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度；探討了反應(yīng)速率、產(chǎn)物粘度和產(chǎn)物穩(wěn)定性的影響因素。結(jié)果表明：較適

5、合的反應(yīng)溫度為70～80℃，反應(yīng)時間為90min；隨著R值的增大，反應(yīng)速率降低；MDI、TDI與聚丙二醇的反應(yīng)活性遠遠高于IPDI，而MDI又比TDI反應(yīng)速度快。R值越接近1，預(yù)聚體的粘度越大，當R值＞2以后，預(yù)聚體的粘度明顯降低；酸性穩(wěn)定劑能夠有效增加預(yù)聚體的穩(wěn)定性，且苯甲酰氯效果好于磷酸。利用前期合成的油溶性膠原蛋白和線性聚氨酯預(yù)聚體，選擇合適的反應(yīng)條件和反應(yīng)比例，使膠原蛋白活性基團與聚氨酯游離異氰酸酯基團結(jié)合。探討合適的反應(yīng)條件和