基于羊毛蛋白水解物的生物多肽分散剂提升水性涂料中黄色氧化铁稳定性的研究

本研究针对水性涂料体系中合成氧化铁黄(IOY)颜料易聚集的难题，创新性地采用羊毛部分水解蛋白(HP)作为生物分散剂。通过zeta电位、TEM、FT-IR等技术证实，HP中的多肽通过静电排斥和空间位阻双重机制稳定IOY颗粒，使平均粒径降至841.6 nm，且具备更优的色彩强度和储存稳定性。该研究为开发环保高效的水性颜料分散体系提供了新思路。

　　

在涂料工业中，氧化铁黄(α-FeOOH)因其优异的着色力和耐光性被广泛应用，但其高表面能导致的颗粒团聚问题严重制约了水性体系的应用性能。传统合成分散剂虽能缓解这一问题，却存在环境负担和成本瓶颈。随着环保法规日益严格，开发基于生物质的可持续分散方案成为行业迫切需求。

研究人员创新性地将目光投向羊毛这一天然蛋白资源。通过碱性水解工艺制备的部分水解蛋白(HP)溶液，富含分子量1788 Da的多肽混合物，其分子结构中的氨基和羧基为颜料分散提供了理想的锚定位点。研究团队采用动态光散射(DLS)证实，添加HP的IOY水基浓缩液(035Y)平均粒径仅841.6 nm，显著优于商用分散剂样品(045Y)的852.8 nm和无分散剂对照样(011Y)的875.2 nm。

关键技术方法包括：通过凝胶渗透色谱(GPC)测定HP分子量分布；采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析HP与IOY的氢键相互作用；透射电镜(TEM)观察纳米颗粒形貌；zeta电位分析评估胶体稳定性；以及标准化的粘度测试和色度学(CIELab)评价体系。

分子相互作用机制
FT-IR光谱在1650 cm^-1
处发现C=O伸缩振动峰，证实HP中的酰胺基团与IOY表面羟基形成氢键。这种化学吸附使HP在IOY表面形成致密包覆层，通过-36 mV的zeta电位产生强静电斥力。

形貌与分散特性
TEM显示035Y样品中IOY呈现500 nm的均匀棒状结构，无团聚现象。粒度分析仪测量显示，HP处理组在7天内保持10 μm的稳定粒径，而对照组出现200 μm的硬沉淀。

应用性能优势
色度测试表明035Y的L*值(51.72)低于对照样(52.29)，证明其更高的着色强度。粘度测试显示HP体系具有更好的抗触变性，在40°C/5°C交替储存两周后仍保持均匀悬浮。

这项研究开创性地证明了羊毛蛋白水解物作为IOY生物分散剂的可行性。其独特的双亲性多肽结构通过"锚定-伸展"机制实现空间稳定，配合带电基团的静电保护，使IOY在水性体系中达到纳米级分散。相比传统石油基分散剂，HP方案具有原料可再生、工艺简单、成本低廉等优势，为涂料行业的绿色转型提供了关键技术支撑。研究结果发表于《Results in Chemistry》，为生物质资源在功能材料中的应用拓展了新维度。