不同交联剂对胶原蛋白接枝改性超细纤维合成革基布的研究

摘要

超细纤维合成革以其原料来源广、机械强度高，是近年来研究的一个热点，但是超细纤维合成革基布(SFSLB)的活性基团含量少，使得水汽在纤维与外界之间得不到有效的吸收与传递，从而造成超细纤维合成革的卫生性能较差。本研究以从制革废弃物中提取的含有大量活性基团的胶原蛋白为原料，通过化学交联法，采用不同的交联剂将胶原蛋白接枝在SFSLB上，以期改善SFSLB的卫生性能，不仅可以减少环境污染，而且可实现制革废弃物的资源化合理利用。
　　以胶原蛋白作为改性剂，噁唑烷为交联剂对SFSLB进行交联改性。以改性基布的透水汽性、吸湿性和胶原蛋白接枝率为考察指标，通过单因素实验和正交实验优化出最佳的改性工艺条件为：胶原蛋白用量13％（以基布干重计）、噁唑烷用量7%、反应温度40℃、交联剂反应时间95min、胶原蛋白接枝时间105min。对改性前后基布的透水汽性以及吸湿性和机械强度进行检测，结果表明：与未改性SFSLB相比，改性后基布的透水汽性提高了31.80%，吸湿性提高了29.92%，抗张强度提高了9.04%，撕裂强度提高了33.02%。通过傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、接触角测定仪等对改性前后的基布进行表征，研究表明，接枝胶原蛋白后，基布出现羧基特征吸收峰，纤维分散性提高、接触角变小。
　　通过羟甲基类交联剂脲醛树脂UF对SFSLB进行胶原蛋白改性。以改性基布的透水汽性、吸湿性和胶原蛋白接枝率为考察指标，通过单因素实验和正交实验优化出最佳改性条件为：胶原蛋白用量9%、UF用量9%、反应温度47℃、交联剂反应时间135min、胶原蛋白接枝时间180min、反应pH为4。对改性前后基布的透水汽性、吸湿性和机械强度进行检测。结果表明：改性基布的透水汽性提高了52.99%，吸湿性提高了33.80%，抗张强度提高了29.82%，撕裂强度提高了70.51%。通过FT-IR、X射线光电子能谱（XPS）和 X射线衍射仪（XRD）等对改性前后的基布进行表征。结果显示：改性后基布上氨基和羧基等特征峰发生改变，C、N、O元素含量增加，基布经胶原蛋白处理后结晶性减小。
　　采用环氧树脂交联剂接枝胶原蛋白改性 SFSLB。通过单因素实验和正交实验优化出最佳改性工艺条件为：胶原蛋白用量13%、环氧树脂用量11%、反应温度38℃、交联剂反应时间150min、胶原蛋白接枝时间105min。对改性前后基布的透水汽性、吸湿性和机械强度进行检测，室温条件下测得改性基布的透水汽性提高了43.00%，吸湿性提高了31.86%，抗张强度提高了8.99%，撕裂强度提高了15.24%。采用FT-IR、SEM、AFM等对基布进行检测分析，结果表明，改性后的基布中出现了羧基和少量的环氧基，接触角显著减小，表面变得平整，这些变化证实了环氧树脂交联胶原蛋白对基布的改性取得了明显的效果。
　　此外，分别采用示差扫描量热法(DSC)和热重分析(TG)对噁唑烷、UF和环氧树脂类交联剂接枝胶原蛋白改性的SFSLB进行了表征，结果表明，采用不同交联剂改性后，基布的热稳定性均有所提高，其中环氧树脂交联改性后SFSLB的热稳定性最高。对三种改性方式改性的基布的甲醛含量进行测量。结果表明：噁唑烷、UF交联改性后基布的甲醛含量分别为11mg/kg和3.06mg/kg，环氧树脂交联剂不会使基布中产生甲醛。对三种改性方式的胶原蛋白接枝效率、透水汽性和吸湿性进行了对比。综合检测结果表明环氧树脂作为交联剂的改性效果最佳。

目录

符号说明

1 前言

1.2 超细纤维合成革

1.3 纤维交联剂

1.4 胶原蛋白

1.5 课题的提出及意义

1.6 研究内容

2 噁唑烷/胶原蛋白接枝改性SFSLB

2.1 主要实验材料与仪器设备

2.2 实验方法与检测

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

3 UF/胶原蛋白接枝改性SFSLB

3.2 实验方法与检测

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4 环氧树脂/胶原蛋白接枝改性SFSLB

4.2 实验方法与检测

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

5 三种改性方法的对比

5.2 检测结果与讨论

5.3 本章小结

6 主要结论与创新点

6.2 创新点

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文、成果

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