以革屑为原料制备胶原基纳米纤维膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种以革屑为原料制备胶原基纳米纤维膜的方法，包括如下步骤：将革屑粉碎，研磨，筛分得到干燥的革屑粗纤维；先配制碱尿素溶液，然后将革屑粗纤维与碱尿素溶液混合，搅拌水解，得澄清的革屑水解液；将革屑水解液离心透析提纯，得到革屑水解提纯液；将水溶性有机聚合高分子加入水中，加热条件下充分搅拌溶解，得到有机聚合高分子溶液；将革屑水解提纯液与有机聚合高分子溶液共混，搅拌，超声分散，静置脱去泡沫，得到混合均匀的纺丝液；使用静电纺丝装置，将纺丝液制成胶原基纳米纤维膜。本发明专利技术涉及的胶原基复合纳米纤维膜制备方法简单高效，革屑利用率80％以上，产品在生物材料、纳米能源、柔性电子皮肤等领域具有广泛的应用前景。的应用前景。的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
以革屑为原料制备胶原基纳米纤维膜的方法


[0001]本专利技术属于本专利技术属于皮革再生利用领域，尤其是涉及一种以革屑为原料制备胶原基纳米纤维膜的方法。

技术介绍

[0002]制革工业作为我国的传统工业，面临着资源浪费和环境污染两大难题。动物皮是制革工业的基本原材料，但通常只有大约20～50％会转变成革，其余以边角料和废屑的形式被处理，如焚烧、填埋等，这不仅造成了原材料的浪费，甚至产生固体废弃物污染，增加环境处理难度；或者生产低附加值的产品如再生革等。在这些制革废弃物中，80％成分为皮胶原纤维，它以具有三螺旋结构的胶原分子为基本单位。胶原是细胞外基质的主要成分，具有免疫原性低、生物可降解性、高抗张强度、低延展性等优点，是一种具有良好的生物材料。为寻找绿色环保、高附加值的制革工业废弃物利用路径，提取和利用革屑中的皮胶原纤维成为当下研究热点。提取的胶原蛋白经过不同的加工处理方法可以不同形式应用于食品、医疗、制革、造纸、降解材料、美容化妆品、饲料、肥料等多个领域。
[0003]革屑水解提取皮胶原的方法主要有酸法、碱法和酶解法等。酸法水解对胶原的破坏程度小，但周期长，水解效率低；普通碱法水解周期短，但对胶原的破坏程度较大；酶解法流程复杂，成本较高。
[0004]目前来看，制备胶原基纳米纤维膜的方法已有报道，中国专利文献CN 107693835A公布了一种聚乙烯醇/胶原蛋白/季铵化壳聚糖静电纺丝复合纤维膜及其制备方法，所用胶原蛋白来自于自制的海洋鱼皮胶原蛋白；中国专利文献CN 105926076 A公布了一种胶原蛋白/聚乙烯醇/聚乳酸复合纤维的制备方法，通过调节各原料比例实现混合溶液的可纺性。以上技术中所用原料胶原蛋白经复杂工序提纯得到，价格较高且生产效率低，若要实现规模化生产需寻找更加廉价、广泛的胶原原料。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种以革屑为原料制备胶原基纳米纤维膜的方法；本专利技术以主成分为胶原蛋白的革屑水解液为原料，静电纺丝法制备胶原基复合纳米纤维膜。本专利技术以革屑为原料制备的胶原基纳米纤维膜，在生物材料、纳米能源、柔性电子皮肤等领域具有广泛的应用前景，同时也为制革工业废弃物提供了一条绿色环保的、高附加值的利用路径。本专利技术方法简便快捷，革屑利用率达80％以上。
[0006]本专利技术中的术语“革屑”是指来自于醛鞣或其他方式鞣制后的制革边角料。
[0007]为解决上述技术问题，专利技术采用如下的技术方案：
[0008]一种以革屑为原料制备胶原基纳米纤维膜的方法，包括如下步骤：
[0009]1)将革屑粉碎，研磨，筛分得到干燥的革屑粗纤维；
[0010]2)先配制碱尿素溶液，然后将革屑粗纤维与碱尿素溶液混合，搅拌水解，得澄清的革屑水解液；
[0011]3)将革屑水解液离心透析提纯，得到革屑水解提纯液；
[0012]4)将水溶性有机聚合高分子加入水中，加热条件下充分搅拌溶解，得到有机聚合高分子溶液；
[0013]5)将革屑水解提纯液与有机聚合高分子溶液共混，搅拌均匀，超声分散，静置脱去泡沫，得到混合均匀的纺丝液；
[0014]6)使用静电纺丝装置，设置适宜的工艺参数，将纺丝液制成胶原基纳米纤维膜。
[0015]作为技术方案的进一步改进，步骤1)中，所述革屑粗纤维尺寸为20
‑
30目、30
‑
40目或40
‑
50目。
[0016]优选地，步骤2)中，所述碱尿素溶液中的碱选自NaOH、KOH、LiOH中的一种或多种。
[0017]优选地，步骤2)中，所述碱尿素溶液中，碱含量为5～12wt％，尿素含量为1～20wt％。
[0018]优选地，步骤2)中，所述革屑粗纤维与碱尿素溶液的料液重量比为1:15
‑
1:30，所述搅拌时间为3
‑
6h，所述水解温度为25
‑
45℃。
[0019]作为技术方案的进一步改进：步骤3)中，所述将革屑水解液离心透析提纯，包括如下具体步骤：
[0020]31)向步骤2)得到的胶原水解液中加入酸溶液，调节pH为6.5
‑
7.5，静置脱去泡沫；
[0021]32)将步骤31)得到的胶原水解液离心，分离出下层的不溶沉淀，保留上清液；
[0022]33)将上清液装入透析袋中在去离子水中进行透析，除去小分子杂质(例如：尿素和氯化钠等)，得到透析液；
[0023]34)将透析液旋蒸除去部分水后得到主要成分为胶原蛋白的革屑水解提纯液。
[0024]优选地，步骤31)中，所述酸为冰醋酸、稀盐酸、稀硫酸中的一种或多种。
[0025]优选地，步骤32)中，所述离心转速为10000
‑
12000转/分钟，离心时间为15
‑
25分钟。
[0026]优选地，步骤33)中，所述透析袋截留分子量为1000
‑
2000，进行透析的时间为3
‑
5天。
[0027]优选地，步骤34)中，所述旋蒸温度为40
‑
60℃，所述旋蒸时间为3
‑
6小时，旋蒸后胶原质量分数为30％
‑
60％。
[0028]作为技术方案的进一步改进，步骤4)中，所述水溶性有机聚合高分子选自聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸中的一种或多种。这些物质既是水溶性的，还具有一定粘性，用于增加水解液粘度。
[0029]作为技术方案的进一步改进，步骤5)中，所述革屑水解提纯液与有机聚合高分子溶液的质量比为1:1
‑
2:1，所述搅拌时间为1
‑
3h，所述超声分散时间为20
‑
40min，所述静置时间为1
‑
2h。
[0030]优选地，步骤5)中，所述纺丝液中还掺杂质量分数为1
‑
10％得纳米导电材料；更优选地，所述纳米导电材料选自银纳米颗粒、铜纳米颗粒、银纳米线、碳纳米管中的一种或多种。
[0031]作为技术方案的进一步改进，步骤6)中，所述工艺参数包括：电压18
‑
25kV，接收距离15
‑
20cm，纺丝液进料速率0.005
‑
0.02mL/min。
[0032]优选地，步骤6)中，纺丝环境条件为温度20
±
10℃，湿度30
±
20％。
[0033]本专利技术所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
[0034]如无特殊说明，本专利技术中的各原料均可通过市售购买获得，本专利技术中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。
[0035]与现有技术相比较，本专利技术具有如下有益效果：
[0036]1、以皮革废弃物革屑中的皮胶原纤维为基础原料制备胶原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以革屑为原料制备胶原基纳米纤维膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将革屑粉碎，研磨，筛分得到干燥的革屑粗纤维；2)先配制碱尿素溶液，然后将革屑粗纤维与碱尿素溶液混合，搅拌水解，得澄清的革屑水解液；3)将革屑水解液离心透析提纯，得到革屑水解提纯液；4)将水溶性有机聚合高分子加入水中，加热条件下充分搅拌溶解，得到有机聚合高分子溶液；5)将革屑水解提纯液与有机聚合高分子溶液共混，搅拌均匀，超声分散，静置脱去泡沫，得到混合均匀的纺丝液；6)使用静电纺丝装置，设置适宜的工艺参数，将纺丝液制成胶原基纳米纤维膜。2.根据权利要求1所述以革屑为原料制备胶原基纳米纤维膜的方法，其特征在于：步骤1)中，所述革屑粗纤维尺寸为20
‑
30目、30
‑
40目或40
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50目；优选地，步骤2)中，所述碱尿素溶液中的碱选自NaOH、KOH、LiOH中的一种或多种；优选地，步骤2)中，所述碱尿素溶液中，碱含量为5～12wt％，尿素含量为1～20wt％；优选地，步骤2)中，所述革屑粗纤维与碱尿素溶液的料液重量比为1:15
‑
1:30，所述搅拌时间为3
‑
6h，所述水解温度为25
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45℃。3.根据权利要求1所述以革屑为原料制备胶原基纳米纤维膜的方法，其特征在于，步骤3)中，所述将革屑水解液离心透析提纯，包括如下具体步骤：31)向步骤2)得到的胶原水解液中加入酸溶液，调节pH为6.5
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7.5，静置脱去泡沫；32)将步骤31)得到的胶原水解液离心，分离出下层的不溶沉淀，保留上清液；33)将上清液装入透析袋中在去离子水中进行透析，除去小分子杂质，得到透析液；34)将透析液旋蒸除去部分水后得到主要成分为胶原蛋白的革屑水解提纯液。4.根据权利要求3所述以革屑为原料制备胶原基纳米纤维膜的方法，其特征在于：步骤31)中，所述酸为冰醋酸、稀盐酸、稀硫酸中的一种或多种；优选地，步骤32)中，所述离心转速为100...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐园，李凌燕，张建，曾晓飞，王洁欣，陈建峰，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：