天然胶原材料与合成材料共混性能的优化及其机理研究

制革行业产生大量的皮革废弃物，皮制品行业也产生大量皮革裁剪余料，所有皮革产品最终都会成为废弃物，这些主要成分为胶原的废弃物可以制备成为胶原蛋白和超微皮粉这两种胶原材料。由于这类胶原材料的力学性能较差，需要与其他高分子聚合物共混以提高其综合性能，但由于胶原材料与合成的高聚物分子结构差异很大，两者之间存在共混性能差的问题，严重限制了胶原材料的应用范围。本项目研究水溶液体系、有机溶剂体系和熔融混炼条件下胶原材料与聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯和聚乙烯等高聚物的共混性能，并通过对胶原材料的改性，优化胶原材料与高聚物的共混性能。通过研究共混物的力学性能、红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和紫外光谱等，分析胶原材料与高聚物共混性能优化的机理，为胶原材料与高聚物共混物在胶原蛋白复合纤维、皮粉假发、合成革和蛋白复合膜材中的应用打好基础，利用胶原材料的天然性能提高合成材料的综合性能。

项目研究了从含铬皮革固废中提取胶原蛋白，并对其进行分级处理，对胶原蛋白进行了表征，建立了胶原蛋白的平均分子模型。得出了超微皮粉的制备方法，并对超微皮粉进行了表征。研究了水溶液条件下胶原蛋白和聚乙烯醇共混稳定性、胶原蛋白和聚丙烯腈硫氰酸钠水溶液的共混性能，确定了聚乙烯醇—胶原蛋白共混条件，制备了复合纤维纺丝液。对胶原蛋白进行聚丙烯腈接枝改性，使改性胶原蛋白具有与聚丙烯腈类似的溶解和凝固性能，确定了聚丙烯腈与改性胶原蛋白的共混条件，制备了聚丙烯腈—胶原蛋白复合纤维纺丝液。研究了胶原蛋白和聚氨酯在溶剂（DMF）条件下的共混性能，利用聚氨酯对胶原蛋白进行改性，制备了以DMF为分散介质的聚氨酯改性胶原蛋白，并将其与聚氨酯浆料共混，在合成革表面的湿法移膜层中进行应用，有效提高了聚氨酯移膜层的吸湿透湿性能。研究了超微皮粉和聚氨酯浆料在溶剂（DMF）条件下的共混性能。得到了MAH改性超微皮革粉体的最优条件。将得到的改性超微皮革粉体与聚氨酯浆料混合，在合成革基布浸渍中应用，结果表明：加入改性皮粉的成膜的透水汽性有很大提高，饱和湿度下吸湿性能良好。通过红外光谱仪、激光粒度分析仪、热重分析仪等手段对上述共混物进行了表征。上述研究为利用胶原材料的天然性能提高合成材料的综合性能，为胶原材料与高聚物共混物在胶原蛋白复合纤维、合成革和蛋白复合膜材中的应用打好了基础。