随着中国制造业的发展,胶黏剂的使用量快速增加。目前市售鞋用胶因苯类,醛类等助剂的加入,在施涂时会释放甲醛,危害人体健康。同时,明胶(GE)作为一种在制革废革屑中广泛存在的天然生物质材料,无三股螺旋结构,容易实现结构改性。但是由于明胶链上存在大量的亲水基团,导致未经改性的明胶胶黏剂在粘接过程中耐水性和机械性能较差,实用性受到限制。同时,超支化聚合物(HBPs)独特的物理结构(分支点较多、分子链缠结较少)致使其具有较高的化学反应活性和相对低的黏度。因此,利用超支化聚合物交联改性明胶,能够改善明胶胶黏剂的性能。基于此,本研究以皮革废料中提取的GE为原料,合成的端环氧基超支化聚合物为交联剂,制备得到三种不同代数的超支化聚合物改性工业明胶(GE/EHPAE)鞋或箱包用胶黏剂。本论文研究主要包括如下三个方面:(1)以二乙醇胺(DEA)、丙烯酸甲酯(MA)和1,1,1-三羟甲基丙烷(TMP)为原料,经准一步法分别合成1～3代端羟基超支化聚合物(HPAE)。之后使用环氧氯丙烷(ECH)对端羟基进行接枝改性后制得1～3代端环氧基超支化聚合物(EHPAE-Ⅰ、EHPAE-Ⅱ和EHPAE-Ⅲ)。由于环氧值可用于表示羟基的环氧化程度,故以其为考核指标,对EHPAE的三代产物的最优制备条件进行单因素优化。FT-IR、1H-NMR和TG分析表明:端羟基超支化分子上的羟基已被环氧基取代,成功合成预期产物。(2)以皮革废革屑中提取的GE为原料,再分别以制得的1～3代EHPAE交联改性GE,制得三种新型改性胶黏剂:GE/EHPAE-Ⅰ、GE/EHPAE-Ⅱ和GE/EHPAE-Ⅲ。将胶黏剂施涂于牛皮革表面,并以剪切强度和T-剥离强度为考核指标,对胶黏剂的制备条件进行单因素和正交试验优化。FT-IR光谱和TG分析可证明环氧基与氨基成功发生了交联反应,胶黏剂的热稳定性提高。SEM和AFM分析表明:由于胶黏剂分子内部交联网络结构的形成,新型胶黏剂的内部结构更加紧密。同时,对其各项性能进行测定后发现:GE/EHPAE-Ⅲ胶黏剂的综合性能最优,其剪切强度为2.248 MPa,T-剥离强度为3.379 N/mm,相比于未改性的GE胶黏剂(剪切强度为0.902 MPa,T-剥离强度为0.822 N/mm)性能得到显著提升,可满足一般鞋或箱包用胶黏剂的使用要求。同时,与三种市售胶黏剂和几种常用交联剂改性明胶制得的胶黏剂相比,GE/EHPAE-Ⅲ胶黏剂的粘接性能和耐水性更佳,应用性能更好。(3)为了考察合成胶黏剂的实际使用价值,将GE/EHPAE-Ⅲ胶黏剂与工厂中常用的粉胶、万能胶和水性聚氨酯胶黏剂在牛皮革、超纤基布、尼龙等基材表面进行粘接测试,研究结果表明:GE/EHPAE-Ⅲ胶黏剂的粘接性能高于企业现用的粉胶,可基本满足实际使用的需求,但经实际测试后发现本研究制得的胶黏剂存在固化时间长、胶黏强度低等缺陷。因此为了提高胶黏剂的使用性能,将GE/EHPAE-Ⅲ胶黏剂与上述三种胶进行复配实验,结果证明复配后胶黏剂的粘接性能提高程度较大,固化时间明显缩短。最后,由于明胶可与甲醛结合这一特殊性能,将GE/EHPAE-Ⅲ胶黏剂与酚醛树脂胶黏剂进行复配,并对复配后产物中的游离甲醛含量和去除率进行测定,结果表明:GE/EHPAE-Ⅲ胶黏剂自身无甲醛释放,且其在与酚醛胶黏剂复配过程中具有一定的甲醛去除效果,复配前后游离甲醛含量由0.2111g/kg降至0.0634g/kg,甲醛去除率可达69.98%,而且GE/EHPAE-Ⅲ胶黏剂制备过程环保、使用过程中安全无毒,对人体健康无害,具有较好的应用前景。综上所述,合成的三种改性胶黏剂(GE/EHPAE-Ⅰ、GE/EHPAE-Ⅱ和GE/EHPAE-Ⅲ)的粘接性能、耐水性和耐热性均优于未改性的GE胶黏剂,同时,其既在使用过程中无甲醛等有害气体的释放,也具有较好的除醛效果。这三种改性胶黏剂不仅绿色环保,溶剂用量较少,还可以提高明胶类胶黏剂的粘接性能。另一方面,本课题通过改性废弃皮革明胶制备胶黏剂,实现了皮革废料的高附加值资源化利用,具有一定的环境效益。