摘要:介绍了利用皮革边角料制备明胶的方法及明胶的性质，重.点就明胶在造纸中作为造纸助剂的应用做了详细介绍。

    

    关键词:明胶 性质 造纸 助剂

    

    我国是一个制革工业大国，皮革工业发展非常迅速，但由于糕革后切削和剪裁等产生了大量的皮边角余料，而这些余料含有约so%的蛋白质，如果不对这些物质进行合理的处理，不仅会污染环境，而且也会造成大量蛋白质的流失川。因此很多工作者对这些边角料进行了研究和处理，从中成功地提取明胶。由于明胶是一种由18种氨基酸组成的蛋白质，具有合成高分子材料无可比拟的生物相容性和可降解性[2]，也引起了大量造纸工作者的兴趣。许多造纸工作者对明胶在造纸中的应用做了研究，并取得了一定的效果。

    

    1明胶的制备及性质

    

    1.1碱法制备

    

    国内外制备明胶普遍采用的是碱法生产。明胶可以以制革厂废弃边角料一毛边皮为原料，经碱浸泡、酸浸泡、水解、熬胶等精制过程而制得，其生产工艺流程如图l所示。

    

    

    

    此种制备方法工艺简单，成本低，但是产品中含盐量较高，相对分子质量分布较宽，对设备的材质要求较高。而且生产中碱浸泡、酸浸泡、中和等工段产生的大量废水成分复杂，COD含量高，废水难治理、治理投资及设施运行成本大。

    

    1.2畴法制备

    

    由于碱法制备的上述缺点，目前生产明胶的较先进的方法为酶法制备。酶法制备周期短，产品的相对分子质量分布较窄，易控制。酶法生产的大概步骤为:皮革边角料等叶酶处理戒-5%石灰乳浸泡(1天)、10%盐酸中和、加水熬胶*胶水，浓缩叶凝胶，干燥*粉碎、产品。

    

    1.3明胶的性质

    

    明胶呈白色或淡黄色透明至半透明具有光泽的脆性薄片或颗粒粉末，是一种来源丰富的天然高分子材料，具有亲水性强，成膜性好，侧链基团反应活性高，呈典型的两性电介质特征等诸多优良的物理与化学性质。它能溶于热水，冷却后冻成凝胶状物，溶于甘油、乙酸、尿素、硫睬等，不溶于乙醇和乙醚。在干燥情况下能长期储存，而遇潮湿空气很容易受到细菌作用而变质。

    

    2明胶在造纸中的应用情况

    

    2.1絮凝剂

    

    纸浆纤维带负电荷，纸浆中纤维颗粒的电荷和大分子间的相互作用，直接决定纸浆的絮聚性能，而纸浆的絮聚性又直接影响纸浆的留着率和滤水性。一般情况下，纸浆无论所带静电为正还是负，斥力之间的作用都会使之稳定性增加而不发生沉降，当所带静电为零时，纸浆不稳定性增加，则容易沉降，而沉降速率的大小直接关系到纸页的匀度。明胶是两性聚电解质，介质不同，分子带不同的电性。利用明胶的这一特点，可以改善纸浆的絮聚性，调节纸浆的沉降速率。

    

    另外，明胶是一种强有力的保护胶体，但在浓度极低时，它却表现出相反的作用，即能起着从分散介质中分离出絮状沉淀的凝结作用。所以，就这一性能而言，明胶还是一种絮凝剂。

    

    由于明胶的分子质量稍低，难以产生絮凝作用，但是用少量甲醛交联后，分子质量明显增大，具有絮凝能力，属于阴离子型。用于废水处理，具有生物可降解性。其价格便宜，可进一步接上季按型阳离子基团，明胶分子链上还保留着部分梭基等阴离子，因此成了阴阳两性电解质，扩大了絮凝的范围t9l。在废水处理中，明胶对除去树脂酸和脂肪酸等有很好的效果，比常用的阳离子絮凝剂要好。

    

    首先加人足够t的阴离子明胶使其与树脂酸、脂肪酸混合，然后加人足够量的阳离子聚合物，如聚胺、聚丙烯酞胺、丙烯酞胺共聚物、聚烯丙基二甲胺抓化物等，使聚合物与脂肪酸及树脂酸发生絮凝，即达到除去树脂酸和脂肪酸的目的。

    

    在造纸工艺中，明胶和斯维恩胶液被广泛当作辅助物保持剂来使用。斯维恩胶由1%明胶和0.1%松香胶料组成，并加人明矾调节pH值至4.5，用戊抓酚钠或甲醛作为防腐剂。在作为辅助物保持剂使用效果上，明胶比斯维恩胶和某些合成聚丙烯酞胺具有较好的经济效果。虽然高质量的聚丙烯酞胺比明胶更为有效，但其成本却比勃卢斯值1809的明胶几乎贵3倍。

    

    2.2胶粘剂

    

    明胶作为胶粘剂，其对纤维的粘合并不亚于合成树脂，其优越性在于适用期长，但其耐水性较差。为提高其耐水性，通常在明胶粘合剂中加多聚甲醛硬化交联剂，可降低明胶的水溶性，在没有改变胶原的生物降解的前提下，使得明胶分子链间形成交联键，使粘度提高，加强了凝固的结构，提高了明胶机械性能。明胶作为枯合剂，可用于砂布、砂纸的制造，此外也可用于生产胶带纸中。

    

    明胶与干酪素都是蛋白质类，其分子结构同属氨基酸，但前者比后者价格便宜很多，而且在我国的产盆很大，因此具有代替干酪素做涂料胶粘剂的可能性。杨宁等对明胶做胶粘剂在涂布纸中的应用做了大t研究，发现明胶经过一定的化学处理在铸涂纸中应用效果很好。通过在保定宏艺纸业有限公司实验得出利用明胶的化学处理用于铸涂纸的生产，与该厂原来的生产及产品相比，车速提高l倍，光泽度由30%提高到39%，而生产成本基本不变。

    

    2.3表面活性剂

    

    表面活性剂的分子由性质完全相反的两部分组成，即亲水性和僧水性的两种基团，两种基团的比例HLB值的大小决定表面活性剂的亲水性和僧水性的强弱。HLB值愈大，则亲水性愈强，僧水性愈弱[7]。

    

    明胶分子结构中既有氛基，又有放基，在不同的介质中呈现出双亲性;各种氛基酸的氛基各不相同，在结构上有不对称性，故在一定程度上也有表面活性;因为明胶具有生物可降解性，无毒，无污染，因此无论从结构上还是从性能上考虑，都符合表面活性剂的发展要求。早期就有人研究用胶原蛋白、明胶作为废报纸回用的脱墨剂。通过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%NaZSO，、0.5%T即(三聚磷酸钠)、1%脂肪酸盐和0.2%明胶(相对分子质量为10000，等电点为5)，脱墨后，废纸浆的白度达到60%。

    

    2.4施胶齐弓

    

    明胶是施胶剂的一种。明胶适用于手工制造的纸和几乎所有高质量的纸张，尤其是全用破布或木浆或两者结合制成的纸。在这些纸张的制造中，单用明胶或用明胶和淀粉的混合物作为施胶剂皆可。手工制纸通常用含明矾(3%一5%)的7%一ro%的明胶液来施胶。用破布、木材以及西班牙草为原料制造高质量纸时，施胶液的配方为:明胶4%一8%、明矾3%一5%和甲醛0.1%-0.75%。这样明胶在干燥时能得以坚膜。一般纸张在浸涂法施胶干燥后，其施胶量约为5%(以纸质量计。生产涂布纸，一般选用低级胶，但涂制特殊涂层纸必须使用较高级别的明胶。照相纸的涂布必须使用符合照相规格的明胶。晒图城的生产除要求25%一100%的破布浆外，用于施胶的明胶还要求不含化学杂质。

    

    施胶对纸的耐久性有很大影响。Barmw[”]曾经指出，纸的稳定性受纤维纯度、明矾用量、碳酸盐用量及浆的pH值等因素的影响。他提出明胶对纸的耐久性来说是一种很可行的施胶剂。尤其经过明胶和经脯氨酸的复合物施胶过的纸在合适储存条件下，能够经过上千年不腐烂。

    

    2.5增强剂

    

    纸张中纤维之间的轻基以氢键结合，这种氢键结合构成了纸张的物理强度。然而氢键结合不仅键能比较低，而且很容易被水分子破坏。如果能让纤维之间除了以氢键结合外，再引人成键键能高的高分子化合物，使之以离子键、共价键等结合，就能显著提高纸张的强度。

    

    明胶作为一种助剂加人浆中可用于纸的增强。因为明胶是由a一氨基酸通过肤键构成的多肤链，明胶每个肤链又具有许多酸性或碱性的侧基及明胶每个肤链的两端有。一般基和a一氨基，这些基团都有接受或给予质子的能力。而纤维上有大量的经基和少量梭基等基团，使明胶与纤维能够以离子键和共价键结合，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以提高。明胶的加人不仅提高了纸的强度，对纸的吸水性、透气性、紧度都有影响。

    

    一般随着明胶用量的增加，纸张的主要强度指标都有一个先升后降的变化过程，说明明胶用量对它们的影响存在最佳值，此时，纸张的强度最大。由此可见，适量加人明胶，能够增加纤维间的结合力。这是因为纤维间的结合力取决于纤维间的比强度和纤维的润胀性能或塑性。纤维的润胀性能或塑性表明了纤维间的可贴合性，它决定纤维间的相对结合面积。由于适量的明胶在纤维间可起到润滑作用，使纤维间的可贴合性增加而提高纤维间的结合力，因而可使纸张的强度得以提高。

    

    由此可见，明胶带有大量的梭基和氨基及少量的轻基，作为纸张增强剂是很有发展前景。如果使明胶本身接枝更多的梭基或接枝更多的氮基，使其等电点转移，这样可使其应用范围更为广泛，其增强效果更为明显。

    

    3展望

    

    明胶属于一种蛋白质类物质，具有很好的生物相容性和可降解性，将其作为造纸助剂应用有着非常好的前景。但是由于其本身的一些缺点，限制了其在这造纸中的应用。如果对明胶进行一些适当的处理，克服其作为造纸助剂应用的缺点，明胶在造纸中的应用将更为广泛。

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