制革皮胶原废弃物在盐-水体系中的溶解及皮胶原溶液行为研究

This application aims to dissolve skin collagen derived from leather waste by polymer processing methods. Skin collagen will be dissolved in salt-water solvent system. By adjusting salt compositions, concentration and dissolution condition, green and effective solvent and dissolution method will be explored. The dissolution mechanism will be revealed by study the interactions between solvent and collagen molecules. Focusing on the thermodynamics and dynamics properties of skin collagen in different concentration region, the structure information, chain configuration and transition of skin collagen will be considered. The aggregation and self-assembly behaviors of skin collagen in solution will be studied. The regeneration behavior and mechanism of skin collagen, especially for the effects of regeneration process on the microstructure and properties of regenerated skin collagen materials will be discussed. This foundation research will not only provide important scientific data and guidance for leather waste recycling and the constructions of regenerated skin collagen, but also establish the idea of recycling biomass recourse containing natural polymers by polymer processing means.

本项目拟利用高分子溶解加工手段， 对制革工业所产生的皮胶原废弃物进行回收利用并解决其中的科学问题。具体地，探索用于溶解制革皮胶原废弃物的盐-水溶剂体系，通过调整盐组分、盐浓度和条件等， 开发出绿色高效的皮胶原废弃物的溶剂体系和溶解方法。研究溶剂分子与皮胶原大分子的相互作用，揭示皮胶原在盐-水体系中的溶解机理。从动力学和热力学性质出发，系统地研究皮胶原溶液性质及其溶液行为：探索皮胶原大分子在溶液中的形态和分子结构信息，以及它在溶液中的链构象及转变；研究皮胶原大分子在溶液中的聚集及自组装行为。利用皮胶原分子在不良溶剂中沉淀凝固的特性，深入探讨皮胶原的再生过程及再生机理；探明再生过程对再生皮胶原材料微观形貌及宏观性能的影响。通过本项目的探索研究，为制革废弃物回收利用和新型皮胶原材料的构建提供科学理论依据，建立利用高分子加工手段实现含天然高分子的生物废弃资源回收利用的思路。

本项目采用高分子溶解加工手段，对制革工业含胶原废弃物进行回收利用并解决了其中的科学问题。探索出溶解制革皮胶原纤维的盐-水体系，通过调整盐组分、盐浓度，温度和时间等，开发了绿色高效的皮胶原废弃物的溶解条件。得出盐离子对皮胶原纤维溶解影响的hofmeister序列，研究了其在盐-水体系中的溶解机理。采用流变学测试，系统地研究了皮胶原的溶液性质及其溶液行为。利用皮胶原在不良溶剂中凝聚再生的特性，探讨了皮胶原在凝聚过程中的形貌调控和分子组装机制。本工作进一步拓展了皮胶原废弃物在离子液体中的溶解和溶液行为探究工作。通过本项目的研究，为制革皮胶原废弃物的回收利用和皮胶原材料的构建提供了科学依据，建立了利用高分子加工手段实现生物废弃资源回收利用的思路。