关于胶原蛋白在造纸中的应用
在盐溶液中胶原肽链间的离子键被盐打开,从而吸水膨胀。各种离子对胶原膨胀能力的大小影响如下。阳离子:Ca2+>Li+>Na+>K+>Rb2+>Cs2+;阴离子:CNS->I->NO->Cl->CHCOO->SO32->酒石酸根>柠檬酸根。中性盐会造成胶原的膨胀,有的造成脱水。
4. 胶原蛋白在造纸中的应用
随着社会的发展,胶原蛋白的应用也越来越广。由于胶原蛋白纤维具有一些植物纤维所没有的性质,所以它也将逐渐的被应用于造纸行业。
4.1 作为造纸增强剂
胶原纤维和植物纤维这两种天然高分子都含有许多活性基团和活性部位,皮革固体废弃物在经处理变成胶原纤维的过程中比木材制浆过程中活性基团暴露得更多,更易反应,为两种纤维结合提供了良好的条件。胶原纤维作为一种助剂加入浆中可用于纸的增强,它与植物纤维缠绕、交织,以氢键力、离子键、共价键、范德华力和静电吸引力等方式结合,这些键的形成使得成纸纤维间的结合力增大,键能升高,从而使纸张的物理强度得到提高。
胶原蛋白是由许多-氨基酸通过肽键构成的多肽链,胶原分子的侧链上含有许多极性基团,纤维素分子中含有大量的羟基和少量羧基等基团。调节不同的介质可以使胶原纤维与纤维素大分子以氢键、离子键以及共价键的形式结合,这些键的形成使得纸纤维间的结合力增大,键能升高,从而使纸张的物理机械强度得以提高,使纸的吸水性、透气性、紧度等物理指标有所改善。另外,将胶原进行阳离子改性或阴离子改性,分别制成的阴离子(阳离子)造纸增强剂,可以使裂断长增加,撕裂指数提高。
4.2 胶粘剂
胶原蛋白作为胶粘剂,可以作为造纸的施胶剂,但是其耐水性能较差。通常在胶原蛋白粘合剂中加多聚甲醛作硬化交联剂,可得到类似脲醛树脂的效果,并增加抗水能力,使得胶原分子链间形成交联键,使黏度提高,加强了凝固的结构,提高了胶原蛋白的机械性能。
胶原蛋白作为胶粘剂,可用于纱布、砂纸的制造,此外也可用于生产胶带纸。将经过化学处理的明胶用于铸涂纸的生产,与原来的生产及产品相比,车速提高1倍,光泽度由30%提高到39%,而生产成本基本不变。
4.3 表面活性剂
表面活性剂的分于由性质完全相反的2部分组成,即亲水性和憎水性基团,2种基团的比例(HLB值)决定了表面活性剂的亲水性和憎水性的强弱。HLB值愈大,则亲水性愈强,憎水性愈弱。胶原蛋白分子结构中既有氨基,又有羧基,在不同的介质中呈现出双亲性;各种氨基酸的氨基各不相同。在结构上有不对称性,故在一定程度上也有表面活性。
早在20世纪60年代就有人研究将胶原蛋白作为废报纸回用的脱墨剂,通过胶原蛋白和其他聚合物复配使用,对废纸浆的白度有明显的提高。例如使用3%亚硫酸钠、0.5%TPP(三聚磷酸钠)、l%脂肪酸盐和0.295胶原蛋白(相对分于质量为10000,等电点为5),脱墨后,废纸浆的白度达到60%ISO。
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