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膠原蛋白在造紙中的應(yīng)用
（作者未知） 2010/5/20
（接上頁）
3.4 與酸、堿的作用
膠原肽鏈的端基和側(cè)鏈均含有氨基和羧基,即存在許多堿性基團(tuán)和酸性基團(tuán),它們在溶液中能與酸和堿結(jié)合。結(jié)合后,膠原分子間及肽鏈間的離子交聯(lián)鍵和氫鍵將被打開。隨著時間延長,各種交聯(lián)鍵和次級鍵逐漸被破壞。膠原發(fā)生酸溶或堿溶,甚至有可能發(fā)生主鏈降解。當(dāng)加熱至沸騰,膠原逐步由大肽水解成小肽,直至成氨基酸。
3.5 與鹽基的作用
在鹽溶液中膠原肽鏈間的離子鍵被鹽打開,從而吸水膨脹。各種離子對膠原膨脹能力的大小影響如下。陽離子:Ca2+﹥Li+﹥Na+﹥K+﹥Rb2+﹥Cs2+;陰離子:CNS-﹥I-﹥NO-﹥Cl-﹥CHCOO-﹥SO32-﹥酒石酸根﹥檸檬酸根。中性鹽會造成膠原的膨脹,有的造成脫水。
4. 膠原蛋白在造紙中的應(yīng)用
隨著社會的發(fā)展,膠原蛋白的應(yīng)用也越來越廣。由于膠原蛋白纖維具有一些植物纖維所沒有的性質(zhì),所以它也將逐漸的被應(yīng)用于造紙行業(yè)。
4.1 作為造紙增強劑
膠原纖維和植物纖維這兩種天然高分子都含有許多活性基團(tuán)和活性部位,皮革固體廢棄物在經(jīng)處理變成膠原纖維的過程中比木材制漿過程中活性基團(tuán)暴露得更多,更易反應(yīng),為兩種纖維結(jié)合提供了良好的條件。膠原纖維作為一種助劑加入漿中可用于紙的增強,它與植物纖維纏繞、交織,以氫鍵力、離子鍵、共價鍵、范德華力和靜電吸引力等方式結(jié)合,這些鍵的形成使得成紙纖維間的結(jié)合力增大,鍵能升高,從而使紙張的物理強度得到提高。
膠原蛋白是由許多-氨基酸通過肽鍵構(gòu)成的多肽鏈,膠原分子的側(cè)鏈上含有許多極性基團(tuán),纖維素分子中含有大量的羥基和少量羧基等基團(tuán)。調(diào)節(jié)不同的介質(zhì)可以使膠原纖維與纖維素大分子以氫鍵、離子鍵以及共價鍵的形式結(jié)合,這些鍵的形成使得紙纖維間的結(jié)合力增大,鍵能升高,從而使紙張的物理機(jī)械強度得以提高,使紙的吸水性、透氣性、緊度等物理指標(biāo)有所改善。另外,將膠原進(jìn)行陽離子改性或陰離子改性,分別制成的陰離子(陽離子)造紙增強劑,可以使裂斷長增加,撕裂指數(shù)提高。
4.2 膠粘劑
膠原蛋白作為膠粘劑,可以作為造紙的施膠劑,但是其耐水性能較差。通常在膠原蛋白粘合劑中加多聚甲醛作硬化交聯(lián)劑,可得到類似脲醛樹脂的效果,并增加抗水能力,使得膠原分子鏈間形成交聯(lián)鍵,使黏度提高,加強了凝固的結(jié)構(gòu),提高了膠原蛋白的機(jī)械性能。
膠原蛋白作為膠粘劑,可用于紗布、砂紙的制造,此外也可用于生產(chǎn)膠帶紙。將經(jīng)過化學(xué)處理的明膠用于鑄涂紙的生產(chǎn),與原來的生產(chǎn)及產(chǎn)品相比,車速提高1倍,光澤度由30%提高到39%,而生產(chǎn)成本基本不變。
4.3 表面活性劑
表面活性劑的分于由性質(zhì)完全相反的2部分組成,即親水性和憎水性基團(tuán),2種基團(tuán)的比例(HLB值)決定了表面活性劑的親水性和憎水性的強弱。HLB值愈大,則親水性愈強,憎水性愈弱。膠原蛋白分子結(jié)構(gòu)中既有氨基,又有羧基,在不同的介質(zhì)中呈現(xiàn)出雙親性;各種氨基酸的氨基各不相同。在結(jié)構(gòu)上有不對稱性,故在一定程度上也有表面活性。
早在20世紀(jì)60年代就有人研究將膠原蛋白作為廢報紙回用的脫墨劑,通過膠原蛋白和其他聚合物復(fù)配使用,對廢紙漿的白度有明顯的提高。例如使用3%亞硫酸鈉、0.5%TPP(三聚磷酸鈉)、l%脂肪酸鹽和0.295膠原蛋白(相對分于質(zhì)量為10000,等電點為5),脫墨后,廢紙漿的白度達(dá)到60%ISO。
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