[發明專利]利用剩余污泥提取蛋白制備紙張涂布膠黏劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201811256991.4
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109485804B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 劉廷志;孔話崢;趙夢醒;王燕燕
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: C08F289/00
• 分類號: C08F289/00;C08F220/14;C08F212/08;C08H1/00;D21H19/14;D21H19/16;D21H19/20;D21H19/22
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 趙瑤瑤

本發明涉及一種利用剩余污泥提取蛋白制備紙張涂布膠黏劑方法，⑴剩余活性污泥經堿法提取獲得的污泥蛋白提取液，經醇析得到的污泥提取蛋白；以此污泥提取蛋白為原料經改性后制備紙張涂布膠黏劑；⑵醇析得到的污泥提取蛋白經羧甲基化改性，獲得提高污泥提取蛋白的溶解性和親水性能；⑶羧甲基化改性污泥提取蛋白經RATF技術進行接枝改性，制備改性污泥蛋白基紙張涂布膠黏劑，提高改性蛋白的成膜性和抗水性能，用于部分替代丁苯膠乳/苯丙膠乳用于紙張涂布加工。

技術領域

本發明屬于涂布加工紙涂布助劑領域，尤其是一種利用剩余污泥提取蛋白制備紙張涂布膠黏劑方法。

背景技術

制漿造紙工業是我國傳統加工行業，目前我國紙張產量已經超過了1億噸，占世界總量的1/4以上，是世界第一生產和消費大國。另外，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對涂布紙的需求不斷增加，因此對涂布膠黏劑的需求也逐年上升。目前市場上使用的涂布膠黏劑主要為合成膠乳類膠黏劑，如丁苯膠乳、苯丙膠乳等，另有少量生物膠乳如淀粉、蛋白質等在少量應用。合成膠乳不僅價格相對偏高，還不利于廢紙的再生回用。合成膠乳在再生制漿過程中會造成障礙，再生回用困難。根據制漿造紙行業發展規劃，未來造紙化學品發展趨勢主要體現在綠色、功能性上，特別是以生物質為主要原料的綠色化學品是今后發展的重點。綠色涂布膠黏劑產品的主要特征是有利于廢紙的再生回用，是造紙工業走循環經濟發展道路的關鍵。以蛋白、淀粉為主的生物質基涂布膠黏劑是膠黏劑的發展方向。

作為一種傳統的涂布膠黏劑材料，蛋白類涂布膠黏劑粘結性好，屬可再生生物資源，且有利于廢紙的再生回用，曾經是主流涂布膠黏劑，主要為大豆蛋白和酪蛋白膠黏劑，但其來源受限，成本較高，抗水性差，生物穩定性不好，泡沫控制困難，同時存在與人畜爭奪蛋白資源的問題，逐步被性能更穩定的化石合成助劑所替代。

城鎮化作為一種改善人民居住條件的途徑，在一段時間內是我國一個主要發展趨勢。生活廢水生物處理會產生大量生物剩余污泥，其中菌體蛋白含量可達40％-50％，是一個巨大的可再生蛋白資源。利用污泥蛋白開發綠色生物質基造紙化學品符合目前行業發展需求，還可以解決剩余污泥提取蛋白出路問題，變廢為寶，且不存在與人畜爭奪蛋白資源問題，可謂一舉多得。

通過對蛋白質進行改性處理是提高蛋白基紙張涂布膠黏劑性能的主要手段，近年來是人們研究和開發的熱點。各種針對植物提取蛋白如大豆提取蛋白、谷朊蛋白等研究較多，常用的改性方法有羧甲基化、陽離子化及接枝改性等，旨在提高蛋白類膠黏劑的抗水性能、生物穩定性及紙張表面強度、平滑度等指標。

剩余生物污泥提取蛋白成分復雜，蛋白分子在5000至60000道爾頓，蛋白來源于多種混合微生物菌群，組成差異較大，且提取過程中蛋白分子變性嚴重，疏水基團外漏，親水性差，反應效率和效果都很難保證。針對生物污泥提取蛋白這些特性，本發明提供一種分步改性，利用生物污泥提取蛋白制備紙張涂布膠黏劑方法。

發明內容

本發明涉及一種利用剩余污泥提取蛋白制備紙張涂布膠黏劑方法，污泥堿法提取蛋白液經醇沉淀得到污泥提取蛋白，然后進行羧甲基化改性，提高污泥蛋白的親水性能，再通過RATF技術進行接枝反應，改善改性蛋白的成膜性和抗水性，得到改性剩余污泥蛋白基紙張涂布膠黏劑，用于部分替代丁苯膠乳/苯丙膠乳用于紙張涂布加工。

本發明實現目的的技術方案如下：

一種紙張涂布膠黏劑改性蛋白原料，污泥來源蛋白經過羧甲基化改性后再經RATF方法進行接枝改性，獲得膠黏劑改性蛋白原料。

一種利用剩余污泥提取蛋白制備紙張涂布膠黏劑方法，步驟如下

⑴剩余活性污泥經堿法提取獲得的污泥蛋白提取液，經醇析得到的污泥提取蛋白；以此污泥提取蛋白為原料經改性后制備紙張涂布膠黏劑；

⑵醇析得到的污泥提取蛋白經羧甲基化改性，獲得提高污泥提取蛋白的溶解性和親水性能；