[發(fā)明專利]氧化石墨烯增強(qiáng)制革廢棄皮膠原蛋白粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410837539.2
• 申請(qǐng)日: 2014-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104559228A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周建;蘇林;張紅平;林曉艷;羅學(xué)剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L89/06
• 分類號(hào): C08L89/06;C08L67/04;C08L23/08;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/04;C08K5/1535;C08K5/11
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務(wù)所(普通合伙) 51106
• 代理人: 劉克勤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢物的回收再利用，涉及一種氧化石墨烯增強(qiáng)制革廢棄皮膠原蛋白粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法。氧化石墨烯增強(qiáng)制革廢棄皮膠原蛋白粉與聚乳酸共混改性后得到的新型熱塑共混復(fù)合材料加工性能良好，在擠塑、吹塑、注塑等過(guò)程中具有優(yōu)良的熱塑加工特性；氧化石墨烯增強(qiáng)的復(fù)合材料能有效提高其力學(xué)性能，滿足其后續(xù)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品如薄膜、泡沫等相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求；氧化石墨烯增強(qiáng)制革廢棄皮膠原蛋白粉與聚乳酸復(fù)合材料制品使用后可完全降解且環(huán)境友好，可廣泛用于化工、農(nóng)膜、機(jī)電、建筑材料、包裝和環(huán)保等生產(chǎn)加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

制革廢棄皮膠原來(lái)自于制革生產(chǎn)中修邊、片皮和削勻等操作工序產(chǎn)生大量的邊角余料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每加工1t原料皮將產(chǎn)生40％～45％的固體廢棄物，其中30％～40％為制革廢皮渣(塊)，我國(guó)制革行業(yè)中每年產(chǎn)生的廢棄皮膠原達(dá)140萬(wàn)噸。但該部分天然可再生資源至今仍然沒(méi)有被很好地利用，不僅是資源的巨大浪費(fèi)，而且會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，回收再利用這些制革廢棄皮膠原對(duì)制革工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，以及以石油基高分子材料的相關(guān)產(chǎn)品環(huán)境污染的日益加劇，與能夠滿足人們環(huán)保以及使用要求的完全降解高分子材料的開(kāi)發(fā)的矛盾就顯得越來(lái)越突出。膠原蛋白良好的生物相容性及其他特點(diǎn)，使得越來(lái)越多的研究將膠原蛋白作為主要成分之一構(gòu)建新型生物醫(yī)用材料以用于醫(yī)療衛(wèi)生、整形美容、止血等領(lǐng)域，其中就包括膠原－有機(jī)和膠原－無(wú)機(jī)兩種形式的復(fù)合新材料。膠原蛋白是一種親水性物質(zhì)，其直接與上述高分子化合物復(fù)合往往不具有一般的高分子材料所具有的特性。同時(shí)，過(guò)去關(guān)于膠原蛋白的研究往往注重醫(yī)用組織工程材料的研究，而對(duì)于具有熱塑性能的高分子材料最為廣泛的工程化應(yīng)用領(lǐng)域卻鮮有涉及。

聚乳酸(簡(jiǎn)稱PLA)是由人工半合成的熱塑性脂肪族聚酯，是一種重要的乳酸衍生物，是以乳酸為單體經(jīng)化學(xué)合成得到的一類高分子材料，是一種真正的生物塑料，其無(wú)毒、無(wú)刺激性，具有良好的生物相容性，可塑性好，可生物分解吸收，其降解產(chǎn)物為水和二氧化碳，其物理性質(zhì)介于PET和PA-6之間，用途十分廣泛。但由于其熔體性能差，加工應(yīng)用過(guò)程中材料的粘度和強(qiáng)度均較低，導(dǎo)致盛開(kāi)加工過(guò)程中定型速度很慢；同時(shí)在熔體狀態(tài)下十分容易發(fā)生分解，導(dǎo)致成型加工制品的力學(xué)強(qiáng)度嚴(yán)重下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種氧化石墨烯增強(qiáng)制革廢棄皮膠原蛋白粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明以氧化石墨烯、制革廢棄皮膠原蛋白粉和聚乳酸等為原料，制備的復(fù)合材料具有較好的加工及力學(xué)性能且具有保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的特色；克服了現(xiàn)有技術(shù)中石化高分子材料的非環(huán)境友好局限，建立起一套氧化石墨烯增強(qiáng)制革廢棄皮膠原蛋白粉與聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，為可再生資源動(dòng)物蛋白的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用提高一條有效途徑。

本發(fā)明的內(nèi)容是：氧化石墨烯增強(qiáng)制革廢棄皮膠原蛋白粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征是步驟為：

a、氧化石墨烯的表面改性：

取100重量份氧化石墨烯、1～6重量份氫氧化鈉(NaOH)、1～10重量份氯乙酸鈉(ClCH₂COONa)和100～300重量份水，混合，在溫度30～60℃下反應(yīng)1～3h，過(guò)濾，固體物經(jīng)水洗(去除未反應(yīng)的離子等)，在溫度60～80℃下干燥6～12h，固體物即為制得的表面改性的氧化石墨烯(或稱羧基化的氧化石墨烯，因增加了氧化石墨烯表面羧基含量)；

b、制備疏水性制革廢棄皮膠原蛋白粉：

稱取100重量份制革廢棄皮膠原蛋白粉、與100～200重量份水混合，得混合液，再加入制革廢棄皮膠原蛋白粉重量1～9％的戊二醛(利用戊二醛的醛基與蛋白粉中的氨基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，以增加蛋白粉的分子量)混合，攪拌下再分4～8次加入制革廢棄皮膠原蛋白粉重量1～1.5％的碳酸氫鈉(即小蘇打)至調(diào)整混合液的pH為8.0，離心分離，過(guò)濾，所得固體物經(jīng)水洗后干燥(可以在溫度60～80℃的條件下干燥時(shí)間24～36h，或經(jīng)真空干燥12～24h)，制得疏水性制革廢棄皮膠原蛋白粉；

c、配料：按疏水性制革廢棄皮膠原蛋白粉1～100重量份、聚乳酸1～100重量份、表面改性的氧化石墨烯1～20重量份、增容劑0～10重量份、增塑劑0～10重量份的配比取各組分原料，于(高速)混合機(jī)中混合攪拌5～20min，得混合均勻的共混料；

d、干燥：將混合均勻的共混料在30～60℃溫度下干燥8～12小時(shí)；