聚氨酯改性羊毛角蛋白膜材料的制備及其性能研究

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1、跬西料。技大學(xué)論文題目：聚氨酯改性羊毛角蛋白膜材料的制備及其性能研究學(xué)科門類：工學(xué)t一級(jí)學(xué)科：環(huán)境科學(xué)與工程培養(yǎng)單位：資源與環(huán)境學(xué)院碩士生：羅瓊導(dǎo)師：王鴻儒教授2014年5月STUDYoNTHEPREPARATIONANDPRoPERTIESoFWOOLKmRATINMEMBRANEMATERJALMoDIFIEDBYPoLYURETHANEAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentofthe

2、RequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringScience●------一III■■■■■■■■■■■●●●■■■■■■■■■_ByQiongLuoSupervisor：Prof．HongruWangMay2014聚氨酯改性羊毛角蛋白膜材料的制備及其性能研究摘要近些年來(lái)，固體廢棄物對(duì)環(huán)境造成的污染日益嚴(yán)重，在可持續(xù)發(fā)展的新世紀(jì)，固體廢棄物資源化、無(wú)害化和減量化處理技術(shù)已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。羊毛角蛋白，一種天然的蛋白資源，是制革脫毛中產(chǎn)生的固體廢棄物，無(wú)毒且具有良

3、好的生物親和性及親膚特性，若能有效利用，不僅可以降低廢液的BOD負(fù)荷、COD負(fù)荷和懸浮物的含量，減少環(huán)境污染，而且可以使廢棄毛資源化利用，實(shí)現(xiàn)蛋白的二次增值。眾所周知，毛角蛋白直接用作涂飾劑，因其分子質(zhì)量較小，肽鏈親水極性基團(tuán)較多，成膜的柔軟性、強(qiáng)度和延展性較差。本課題用水性聚氨酯對(duì)角蛋白進(jìn)行改性，使其具有良好的使用性能。首先利用還原法溶解廢棄羊毛，用等電點(diǎn)沉淀法分離角蛋白，純化后對(duì)其進(jìn)行了測(cè)定與表征。結(jié)果表明：IR圖中出現(xiàn)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來(lái)的角蛋白骨架結(jié)構(gòu)；角蛋白主

4、要組分的數(shù)均分子量為1451，分子量適中，說(shuō)明回收的角蛋白具有一定的加工價(jià)值。其次研究了環(huán)氧基封端的水性聚氨酯預(yù)聚體合成的影響因素，并對(duì)預(yù)聚體進(jìn)行了測(cè)定與表征，結(jié)果顯示：(1)在加料方式上，采用兩步法所制得的水性聚氨酯乳液及膠膜的性能要比一步法所制得的好。試驗(yàn)中采用二正丁胺法跟蹤測(cè)定不同時(shí)間下體系中的一NCO含量，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)4h時(shí)，．NCO含量變化趨勢(shì)不再明顯，逐漸趨于穩(wěn)定值，因此，確定4h為適宜的預(yù)聚反應(yīng)時(shí)間。通過(guò)比較不同反應(yīng)溫度下預(yù)聚體黏度和乳化狀況，將初聚的反應(yīng)溫度確定為50～60℃。研究DMPA的

5、含量對(duì)膠膜的影響得出，在DMPA的加入量為3～5％時(shí)，所制得的乳液穩(wěn)定性好，成膜的耐水性好。(2)縮水甘油對(duì)聚氨酯預(yù)聚體封端反應(yīng)的條件為：溫度40℃；時(shí)間2．5h。(3)從環(huán)氧基封端的聚氨酯預(yù)聚體FTIR圖譜上，928．73cml附近出現(xiàn)環(huán)氧基的伸縮振動(dòng)峰，2300cm-1處左右沒(méi)有出現(xiàn)．NCO的伸縮振動(dòng)峰，說(shuō)明產(chǎn)物中己沒(méi)有．NCO的伸縮振動(dòng)峰的存在，即環(huán)氧基己被成功的引入了聚氨酯鏈端，實(shí)現(xiàn)了WPU分子鏈的封端。最后主要研究了聚氨酯預(yù)聚體改性角蛋白的制備，并對(duì)改性角蛋白進(jìn)行了測(cè)定與表征，結(jié)果顯示：(1)

6、聚氨酯預(yù)聚體對(duì)角蛋白改性的最佳反應(yīng)條件為：溫度45℃；時(shí)間lh；pH8。(2)在角蛋白的用量為50％時(shí)，膜顯示出很好的疏水性及潤(rùn)濕性，且具有良好的耐水性及較小的甲苯吸收率，但膜的透水汽性和透氣性均有所降低。(3)聚氨酯預(yù)聚體改性角蛋白的紅外光譜上，1654．8cm。附近沒(méi)有出現(xiàn)N．H的變性振動(dòng)吸收峰，加之圖中928．73cml附近未見(jiàn)環(huán)氧基的特征吸收峰，故可以判定角蛋白中的氨基全部反應(yīng)完，說(shuō)明．NH2參與了與環(huán)氧基的反應(yīng)，成功實(shí)現(xiàn)了聚氨酯與角蛋白的共聚；改性后共聚物的分子量為42194，接枝物的分子量較

7、角蛋白的分子量明顯增大，實(shí)現(xiàn)了共聚。(4)由TG．DSC圖可以看出，聚氨酯預(yù)聚體改性角蛋白后，產(chǎn)物的抗水性和熱穩(wěn)定性有所改善。關(guān)鍵詞：水性聚氨酯，角蛋白，改性，接枝，共聚物IISTUDYONTHEPREPARATIoNANDPRoPERTIESoFWOoLl

8、．Therefore，thetechnologyofrecycling，harmlessandreducingtreatmentofsolidwastehasbecomeahotspotofresearchintheeraofsustainabledevelopment．WbOlkeratinisakindofnaturalproteinresourcegeneratedassolidwastefromtheunhairingprocedu