明膠的改性及其在制革業(yè)中的應(yīng)用

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1、明膠的改性及其在制革業(yè)中的應(yīng)用摘要：簡述了明膠改性的途徑，重點(diǎn)對(duì)改性明膠在制革業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。關(guān)鍵詞：明膠的改性，制革業(yè)，應(yīng)用明膠是天然高分子膠原在一定條件下，經(jīng)部分水解后的產(chǎn)物，具有許多優(yōu)異的性能，因而在皮革、醫(yī)藥、食品以及感光材料等許多行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。明膠與皮革膠原纖維具有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，分子間存在離子鍵、氫鍵等強(qiáng)相互作用，且因相對(duì)分子質(zhì)量較小，可滲透到革纖維內(nèi)部，具有很好的鞣性和填充性能，和皮革有著天然的親和性。天然明膠在應(yīng)用時(shí)存在一些不足，如吸水性過強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度低、膜脆弱等，一定程度上限制了其更廣泛的應(yīng)用。通過物理或者化學(xué)等方法對(duì)明膠中的烷基、氨基、羧

2、基、咪唑基、硫醚基、羥基及吲哚基等側(cè)鏈基團(tuán)進(jìn)行改性，可以大大地改善明膠的理化性質(zhì)[1]。改性后的明膠用于皮革業(yè)中，具有更好的性能，如用于復(fù)鞣，使成革具有較好的柔軟、豐滿性和衛(wèi)生性能等。本文介紹了明膠改性的方法，重點(diǎn)對(duì)改性明膠在制革業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。1明膠改性的方法明膠的改性一般可通過物理改性、化學(xué)改性和共混改性三種途徑。1.1物理改性物理改性是指在不添加任何添加劑的情況下，通過明膠本身結(jié)構(gòu)的改變來改善明膠的某些性能。明膠以膠原狀的螺旋構(gòu)象和卷曲構(gòu)象形式存在，兩種構(gòu)象比例的不同，對(duì)明膠制品性能的影響很大。例如，明膠溶液或涂布成膜冷凝后放置一定時(shí)間，使明膠分子構(gòu)象轉(zhuǎn)變形成

3、高度螺旋構(gòu)象，此即為復(fù)性，也稱之為復(fù)原，屬物理改性[2]。BigiA等[3]研究了明膠膜的機(jī)械強(qiáng)度和溶脹性能對(duì)明膠復(fù)性的影響。通過吸熱轉(zhuǎn)變溫度計(jì)算出了變性焓值并驗(yàn)證了三螺旋結(jié)構(gòu)的含量，表明三螺旋結(jié)構(gòu)增加能夠提高膜的機(jī)械強(qiáng)度，降低其溶脹性，并且三螺旋結(jié)構(gòu)隨著Bloom系數(shù)的增加而增加。通過物理改性實(shí)現(xiàn)明膠性能的優(yōu)化，在理論和實(shí)踐上都有重要的意義。物理改性是在不加任何添加劑的情況下完成的，不會(huì)造成明膠改性過程中因添加劑的加入導(dǎo)致制備過程中副產(chǎn)品的增多等系列問題。但由于實(shí)施技術(shù)的困難，未能得到廣泛的應(yīng)用。1.2化學(xué)改性明膠的化學(xué)改性是利用明膠分子鏈上各官能團(tuán)能與一些化合物進(jìn)行反

4、應(yīng)的特點(diǎn)來改變明膠性能的。在化學(xué)改性中，由于接枝共聚反應(yīng)所得到的接枝共聚物，既保留了母體明膠原有的優(yōu)異性能，又能從接枝組分中獲得新的性質(zhì)，因此，明膠與高分子化合物單體進(jìn)行接枝反應(yīng)的開發(fā)和研究相對(duì)比較多。楊奎[4]等采用自由基接枝共聚改性，在明膠分子上的α-H原子所在的位置、色氨酸殘基上的吲哚環(huán)、組氨酸上的咪唑環(huán)進(jìn)行接枝。阮波[5]對(duì)淀粉進(jìn)行接枝共聚改性，制得的淀粉系高吸水性樹脂，具有吸水率高、吸水后凝膠強(qiáng)度好、凝膠顆粒分散性好的優(yōu)點(diǎn)。王利軍等[6]研究了明膠及其改性產(chǎn)物作為一種吸水材料的吸水性能與其制備條件的關(guān)系，揭示明膠及改性明膠作為吸水材料的基本性質(zhì)?？疾炝私宦?lián)劑的用

5、量、交聯(lián)溫度、交聯(lián)pH值等因素對(duì)改性明膠的影響。接枝聚合物把彼此不相容的兩種大分子通過主鏈與側(cè)鏈間的化學(xué)鍵相連接，使其具有兩種物質(zhì)的綜合性能。但選擇接枝鏈時(shí)應(yīng)考慮到玻璃、化溫度、折光指數(shù)、顆粒大小及分子量分布等，以使改性的效果顯著[7]。滕淑華等[8]綜述了明膠上的羥基、氨基和咪唑基等官能團(tuán)的基團(tuán)改性方法，并闡述了基團(tuán)改性對(duì)明膠性能的影響。1.3共混改性共混改性是明膠和一些不與其反應(yīng)的化合物混合組成多元體系，來改變?cè)械幕瘜W(xué)組成和結(jié)構(gòu)，以達(dá)到改性的目的。比如在明膠中添加乙二醇、尿素、甘油、三乙醇胺、聚乙烯醇等分子化合物來降低明膠的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度，降低明膠的脆性，提高彈性，

6、改善韌性及改變流變性能[9]。滕謀勇[10]采用羧基丁腈膠乳與明膠水溶液共混法，研究羧基丁腈橡膠與明膠的反應(yīng)增容共混改性，由于明膠分子鏈的引入，不僅使羧基丁腈橡膠生物功能化，而且材料的力學(xué)性能可按要求進(jìn)行調(diào)控，得到了一種新材料XNBR/明膠。楊華[11]采用冷凍干燥法制備明膠與家蠶絲素的共混多孔蛋白膜，通過與明膠共混，能夠改善多孔絲素膜的拉伸性能。明膠和不與其反應(yīng)的物質(zhì)進(jìn)行共混改性，防止了雜質(zhì)的引入破壞明膠的物理化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)達(dá)到了改善明膠性能的目的，制得了性能良好的改性明膠材料，也為明膠改性提供了一種可行的途徑。但是由于人們對(duì)這類復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)尚未深入研究，在解決兩類材

7、料相容性和力學(xué)的問題上也沒有實(shí)質(zhì)性的突破。2改性明膠在制革業(yè)中的應(yīng)用2.1改性明膠用作復(fù)鞣填充劑用明膠改性得到的蛋白復(fù)鞣填充劑與皮革纖維具有良好的朽容性和協(xié)同作用，能改善皮革纖維的應(yīng)變性能，使膠原纖維所受應(yīng)力分散，柔軟性增強(qiáng)。另外，明膠能與皮革膠原纖維形成有效的物理化學(xué)結(jié)合，提高成草的物理機(jī)械性能，改善皮革的手感，提高成革的豐滿度及粒面平細(xì)度，有效地改善皮革的透水汽性能[12]。丁志文等[13]從鉻革屑中提取膠原蛋白，再用氨基樹脂進(jìn)行改性，得到穩(wěn)定的氨基樹脂改性膠原蛋白復(fù)鞣劑，并將制備的復(fù)鞣劑在羊皮的復(fù)鞣工序中進(jìn)行應(yīng)用。結(jié)果表