齐鲁工大杨茂/陕科大党旭岗《ACS Sus. Chem. Eng.》：生态功能施胶剂

齐鲁工大杨茂/陕科大党旭岗《ACS Sus. Chem. Eng.》：生态功能施胶剂 - 废革纸用新策略

2022-08-05 来源：高分子科技

施胶剂和填料是造纸过程中不可缺少的助剂材料，可用于改善纸张柔软性、力学强度、平滑度以及印刷适应性等。然而，大多数施胶剂仍存在制造成本高、使用过程中沉淀碳酸钙(PCC)留着率低、纸张平滑度、均匀度和物理机械性能差等不足。因此，研究既能保持纸张所需机械强度，又能保证PCC留着率高的功能性纸张施胶剂，对促进造纸工业的发展具有重要意义。

最近，齐鲁工业大学杨茂副教授与陕西科技大学党旭岗副教授合作，提出了一种“废革纸用”将皮革废弃物用作功能性纸张浆内施胶剂制备的新策略。该工作主要基于胶原水解物良好的生物相容性和生物降解性及其分子结构中丰富的羧基和氨基等活性基团，水性聚氨酯（WPU）良好的力学机械性和结构功能可调控性，以及二者与纸纤维和碳酸钙良好的结合能力，利用乳液聚合反应、高分子自主装技术成功地构筑了一类潜在的功能性纸张浆内施胶剂材料（WPUC），表现出了良好的力学机械性能、耐水性、耐折叠性和热稳定性，以及优异的碳酸钙留着率。本研究旨在制备一种功能型纸浆内施胶剂，既能有效改善纸张的物理性能，又能促进能源和天然生物质资源的利用。

图1.废弃皮胶原水解物用于功能性纸张施胶剂的设计策略示意图

图2. 展示了施胶剂用作纸张浆内施胶后成品纸较强的物化性能，当纸浆中WPUC含量为2%时，成品纸的抗拉伸强度、抗撕裂强度和抗折叠系数分别可达到55.8 N.m.g^-1, 1.9 mN.m².g^-1, 和12 times，表现出较高的碳酸钙留着率和良好的耐水性、热稳定性。

图2. 不同WPUC和PCC用量对纸张机械强度和抗菌性能；(a) 抗拉伸强度, (b) 抗撕裂强度, (c) 抗折叠系数, 和 (d) Cobb₆₀

图. 3. 不同WPUC和PCC用量对纸张的形貌特征影响 (放大倍数：300 μm, 40 μm): (ⅰ, ⅴ) 0% WPUC, (ⅱ, ⅵ) 2% WPUC, (ⅲ, ⅶ) 5% WPUC 和 (ⅳ, ⅵⅰⅰ) 10% WPUC

表1. 添加施胶剂和填料后纸张中PCC留着率

该研究成果以Sustainable Utilization of Leather Wastes: A Novel Waterborne Polyurethane Reinforced Collagen Hydrolysate-based Functional Paper Internal Sizing Agent为题于近日发表在ACS Sustainable Chemistry and Engineering上（DOI: 10.1021/acssuschemeng.2c03867）。通讯作者是陕西科技大学生物质与功能材料研究所党旭岗副教授，第一作者是齐鲁工业大学杨茂副教授。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acssuschemeng.2c03867

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（责任编辑：xu）

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