[發(fā)明專利]一種利用羽毛角蛋白制備纖維材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210055756.7
• 申請(qǐng)日: 2012-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN102605453A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹張軍;李翔宇;楊光;楊雪霞;洪楓;周美華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號(hào): D01F4/00
• 分類號(hào): D01F4/00;D01F11/02;D06M13/432;D06M11/54;D06M13/256;D06M13/144;D06M13/188;D06M11/155;D06M11/55;C08J11/06
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 黃志達(dá);謝文凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于纖維材料的制備領(lǐng)域，特別涉及一種利用羽毛角蛋白制備纖維材料的方法。

背景技術(shù)

我國的羽毛資源極其豐富，尤其在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，大規(guī)模的家禽養(yǎng)殖產(chǎn)生了大量的角蛋白廢物，其中羽毛廢棄物產(chǎn)量最多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國近幾年家禽年出欄量均在70億只以上，且在逐年增加。按每只家禽可產(chǎn)羽毛0.20kg計(jì)，則年產(chǎn)量達(dá)140多萬噸。除了一小部分利用外，其他絕大部分作為廢棄物。目前羽毛的利用量較低，不僅造成了資源的浪費(fèi)，而且造成局部環(huán)境污染。

羽毛作為鳥類或鳴禽的體表保護(hù)、保溫及飛行輔助物質(zhì)，主要成分是角蛋白。角蛋白系硬蛋白之一，是一類具有結(jié)締和保護(hù)功能的纖維狀蛋白質(zhì)。由處于a-螺旋或β-折疊構(gòu)象的平行的多肽鏈組成不溶于水的起著保護(hù)或結(jié)構(gòu)作用蛋白質(zhì)。由于角蛋白含有較多的胱氨酸，故二硫鍵含量特別多，在蛋白質(zhì)肽鏈中起交聯(lián)作用，因此角蛋白化學(xué)性質(zhì)特別穩(wěn)定，有較高的機(jī)械強(qiáng)度。羽毛的再生不僅使固體廢棄物得到有效利用，保護(hù)了人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，還可為人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)及氨基酸資源，更符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念和建立節(jié)約型社會(huì)的戰(zhàn)略要求。

將羽毛角蛋白作為成絲纖維的研究進(jìn)展緩慢，一般是將角蛋白溶液與其他物質(zhì)進(jìn)行共聚，從而彌補(bǔ)角蛋白在機(jī)械性能方面的不足，進(jìn)一步探索角蛋白在經(jīng)過改造之后在吸收有毒有害物質(zhì)方面、防水方面或者分子量方面的改變；甚至還有直接將羽毛與其他物質(zhì)進(jìn)行混合后探索了其消音功能。

2003年，由Kazunori?Katoh等人研究的將角蛋白與聚乙烯醇共聚并濕法紡絲，所得到的纖維獲得了更好的韌性；通過高溫處理后，提高了防水性；并且相比于PVA，對(duì)重金屬離子Ag+和有毒氣體甲醛的吸附能力有所提高。在2003年中國科學(xué)院化學(xué)研究所就曾發(fā)表專利《含動(dòng)物蛋白質(zhì)的合成纖維及其制備方法》(公開號(hào)為1425813，公開日為2003年6月25日)，介紹了將動(dòng)物(羊毛、豬毛、兔毛或牛毛)角蛋白與聚乙烯醇混合通過濕法紡絲技術(shù)將角蛋白制成了合成纖維。同年陳福庫發(fā)表專利《角蛋白復(fù)合纖維及其制造方法》(公開號(hào)為1403643，公開日為2003年3月19日)也是同樣將角蛋白與聚乙烯醇接枝共聚，利用濕法紡絲技術(shù)制成角蛋白復(fù)合長絲或短纖維，兩者之間的差距就是角蛋白與聚乙烯醇含量的不同，并且后者將溴化氰作為了接枝共聚劑。另外還有中國華源集團(tuán)有限公司發(fā)表的專利《一種動(dòng)物蛋白纖維及其制備方法》(公開號(hào)為1508303，公開日為2004年6月30日)，將角蛋白與碳碳雙鍵單體共聚，動(dòng)物蛋白質(zhì)占纖維總量10％-75％，通過濕法紡絲技術(shù)成絲，該專利稱同一纖維截面上含有不同縮率蛋白質(zhì)幾率大大提高，熱處理時(shí)，纖維卷曲蓬松性增加。所利用到的碳碳雙鍵單體為丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、依康酸、丙烯酸甲酯等一種或幾種。2008年宜賓絲麗雅集團(tuán)公司發(fā)表了將動(dòng)植物蛋白原料堿化后與交聯(lián)劑和粘膠纖維以一定比例混合后進(jìn)行紡絲的技術(shù)，申請(qǐng)了專利《蛋白粘膠纖維及其制備方法》，公開號(hào)為101298708，公開日為2008年11月5日。2007年，Krystyna-Tosik分別將角蛋白與海藻酸鈉和生物修飾的纖維素濕法紡絲(Krystyna?niewska-Tosik，Dariusz?Wawro，Maria?Ratajska，odzimierz?plewski.NovelBiocomposites?with?Feather?Keratin.FIBRES&TEXTILES?in?Eastern?Europe，2007，15，5-6(64-65)：157-162)。

目前，在將角蛋白應(yīng)用在纖維方面的研究中，主要是將角蛋白與其他物質(zhì)進(jìn)行共聚。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用羽毛角蛋白制備纖維材料的方法，該方法成本低，綠色環(huán)保，同時(shí)得到羽毛再生利用的新型纖維絲材料。

本發(fā)明的一種利用羽毛角蛋白制備纖維材料的方法，包括：

(1)將羽毛洗凈、干燥得到干凈羽毛；然后將干凈羽毛剪碎后加入到溶解液中溶解，過濾去除殘?jiān)蟮玫接鹈堑鞍兹芤海?!-- SIPO -->

(2)將上述羽毛角蛋白溶液置于成絲裝置中，然后將角蛋白溶液紡成的絲送入10-40℃的凝固浴溶液中并靜置使其溶脹成型；最后將成型的角蛋白纖維干燥后，得到具有一定長度和一定彈性的角蛋白纖維材料。

步驟(1)中所述的剪碎后的干凈羽毛與溶解液的固液比1∶5-20g/mL。

步驟(1)中所述的溶解液為0.5-4M尿素、0.01-0.05M偏重亞硫酸鈉和0.05-0.5M、十二烷基磺酸鈉(SDS)的混合液。