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胶原蛋白/聚乙烯醇复合纤维的制备及其结构与性能研究

专 业: 皮革化学与工程
关键词: 铬革屑 胶原蛋白 聚乙烯醇 湿法纺丝 复合纤维
分类号: TS513  TS102.65
形 态: 共 72 页 约 47,160 个字 约 2.256 M内容
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内容摘要


废弃物资源化有效利用和环境保护已成为当今人们关注的两个重大问题。

每年我国制革工业产生大量的富含胶原蛋白的固体废弃物,不仅造成严重的环境污染,而且造成了巨大的资源浪费。

若能对废弃物的铬革屑资源进行开发和利用,并实现高值转化,既能保护环境又可创造经济效益。

本石开究从环保及废弃物的高值转化为出发点,以铬革屑中提取的胶原蛋白和聚乙烯醇为原料,开展了关于胶原蛋白与聚乙烯醇复合纤维材料的研究工作。

本文首先利用MgO法从铬革屑中提取胶原蛋白,并通过SDS-PAGE对其分子量分布范围进行测定。

实验研究了反应温度、作用时间及MgO用量等条件对铬革屑中胶原蛋白的提取率及分子量分布的影响,并对胶原蛋白产品进行了理化分析。

结果表明,随着温度的升高、时间的延长以及MgO用量的增加,胶原蛋白的提取率呈升高趋势,但分子量缓慢下降,小分子量组份增加。

单因素实验表明最佳工艺条件如下:

作用温度75℃,作用时间8h,氧化镁用量6.0%。

利用上述提取工艺,胶原蛋白的提取率高达41.2%,灰份及铬含量也较少,且胶原蛋白的分子量范围为44.3~97.2KDa左右,分布相对较窄,可用于制作纺织纤维材料。

利用胶原蛋白与聚乙烯醇共混制备纺丝原液,在原液中添加氯化铝螯合剂,从而制备得到稳定、均匀的共混原液,对原液的流变性能进行了研究,结果表明,各配比的胶原蛋白

聚乙烯醇共混纺丝原液均属非牛顿剪切变稀型流体,非牛顿指数n随原液温度的升高而增大,但随浓度和交联剂用量的增大而减小;结构粘度指数随温度的升高而减小,但随浓度和交联剂用量的增大而有所增大;粘流活化能随原液中胶原蛋白比例的增加而增大,说明了共混原液的零切粘度对温度的敏感程度提高,这就要求纺丝过程须注意控制好共混原液的温度,这为纺丝工艺条件的确定奠定了基础。

本论文对制备复合纤维的各步工艺条件进行了优化,确定最佳工艺条件如下:1最佳配方及反应条件:

反应温度为75℃,pH值3.5,胶原蛋白和PVk的物料比为4:6,交联剂AlCl,添加量为3.0%,消泡剂磷酸三丁酯添加量1.0%:

2最佳的凝固浴条件;凝固浴饱和硫酸钠溶液的温度为45℃和pH值为5.0;

3最佳的热定型条件:

干热拉伸温度220℃,拉伸倍数3,热定型时间2min;

4最佳的缩醛化条件:

温度65℃,时间20min,硫酸用量175g

1,甲醛用量50g

1.经过以上几步优化所得到的复合纤维中蛋白质的存留率为91%左右,经换算,复合纤维中蛋白质含量约为35%,其水中软化点达109.5℃。

因此,该复合纤维既富含蛋白质又能满足纺织服用纤维的要求。

最后,本论文对复合纤维的结构与性能进行了表征,热性能分析及红外图谱分析结果均表明了复合纤维中蛋白质与PVA两组分具有良好的相容性;复合纤维的表面和横截面形貌观察结果表明,当蛋白质含量低时,纤维的横截面为腰子形,较高时,则为圆形;纤维的纵向表面有沟槽状凹凸。

纤维的结晶度计算结果表明,复合纤维具有较高的结晶度,其结晶度为89.70%。

回潮率的测试结果表明,蛋白质含量较高的复合纤维其回潮率与羊毛相当,制成纺织品和服装穿着舒适性将较好;纤维的染色实验结果表明,直接染料和弱酸性染料均对复合纤维具较好的染色性能,上染百分率高,且耐皂洗牢度较好..……

全文目录


文摘
英文文摘
1前言
2利用废铬革屑提取纺丝用的胶原蛋白
3胶原蛋白/PVA共混液的制备及其流变性能研究
4胶原蛋白/PVA复合纤维制备及后处理
5复合纤维的结构与性能研究
6结论
参考文献
附录

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中图分类: > TS513 > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 皮革工业 > 皮革学 > 制革化学
其他分类: > TS102.65 > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 纺织工业、染整工业 > 一般性问题 > 纺织纤维(纺织原材料)

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