[發(fā)明專利]一種羽毛蛋白復(fù)合材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910006579.5
• 申請(qǐng)日: 2019-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN111410816A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭清兵;尹國(guó)強(qiáng);何明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院
• 主分類號(hào): C08L63/00
• 分類號(hào): C08L63/00;C08L89/00;C07K1/14
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本發(fā)明涉及一種羽毛蛋白復(fù)合材料的制備方法。該復(fù)合材料包括羽毛蛋白（FK）5%~30%，熱固性樹脂80%~90%，固化劑10%?20%。首先利用化學(xué)法從廢棄的動(dòng)物羽毛中提取角蛋白，以角蛋白為原料，通過與熱固性樹脂復(fù)合，再加入適量固化劑，制備一種天然?合成高分子復(fù)合材料。這種復(fù)合材料通過角蛋白分子和高分子基體之間的化學(xué)反應(yīng)建立界面之間，因而具有較強(qiáng)的相互作用力，能實(shí)現(xiàn)角蛋白分子和環(huán)氧分子之間分子水平的復(fù)合。通過構(gòu)建角蛋白分子的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和熱固性樹脂的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以形成一種具有互穿互接網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料，充分實(shí)現(xiàn)界面增容。利用角蛋白的α螺旋結(jié)構(gòu)彈性和β折疊結(jié)構(gòu)的剛性，增韌和增強(qiáng)熱固性樹脂。本發(fā)明制備性能優(yōu)良的天然—合成高分子復(fù)合材料，開發(fā)廢棄羽毛高效再利用的途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種羽毛蛋白復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

家禽羽毛既是寶貴的資源，又是嚴(yán)重污染源，若不經(jīng)妥善處理進(jìn)入環(huán)境，將會(huì)造成環(huán)境污染和生態(tài)惡化。目前，這部分資源破壞和浪費(fèi)的情況十分嚴(yán)重，只有小部分得到有效利用。如何充分有效地利用家禽羽毛，不僅對(duì)合理利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生活資源、減少環(huán)境污染、改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義，而且在世界能源日益枯竭的情況下，家禽羽毛作為一種資源，它的綜合利用及其資源化方面的研究也將對(duì)人類的生存產(chǎn)生重大影響。因此，家禽羽毛的綜合回收利用問題，成為當(dāng)今農(nóng)業(yè)與農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展中的一個(gè)重要課題。家禽羽毛的主要成分是角蛋白，其含量達(dá)90%以上。羽毛就有強(qiáng)、韌、輕的特點(diǎn)。在一級(jí)結(jié)構(gòu)層面，角蛋白由半胱氨酸、脯氨酸、絲氨酸、蘇氨酸等18種氨基酸通過共聚形成。在二級(jí)結(jié)構(gòu)層面，角蛋白有α螺旋和β折疊兩種結(jié)構(gòu)，α螺旋結(jié)構(gòu)伸縮性好，β折疊抗張強(qiáng)度高。羽毛角角蛋白中含有α螺旋結(jié)構(gòu)和β折疊結(jié)構(gòu)，因此羽毛角蛋白兼具很強(qiáng)的韌性和機(jī)械強(qiáng)度。熱固性樹脂一般具有高強(qiáng)度、高模量、優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性及耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，但其韌性不足，也限制了其應(yīng)用范圍。本發(fā)明選擇熱固性樹脂作為基體，與羽毛角蛋白復(fù)合制備天然—合成高分子復(fù)合材料。通過構(gòu)建羽毛蛋白分子的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和熱固性樹脂的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成一種具有互穿互接網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料，充分實(shí)現(xiàn)界面增容。利用角蛋白的α螺旋結(jié)構(gòu)彈性和β折疊結(jié)構(gòu)的剛性，增韌和增強(qiáng)熱固性樹脂。本發(fā)明制備性能優(yōu)良的天然—合成高分子復(fù)合材料，開發(fā)廢棄羽毛高效再利用的途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目標(biāo)，通過利用廢棄的羽毛蛋白，使羽毛蛋白變廢為寶。同時(shí)利用角蛋白的α螺旋結(jié)構(gòu)彈性和β折疊結(jié)構(gòu)的剛性，增韌和增強(qiáng)熱固性樹脂。得到一種性能優(yōu)良的天然—合成高分子復(fù)合材料。本發(fā)明的目的可以通過下列措施實(shí)現(xiàn)：

1.一種羽毛蛋白復(fù)合材料，其特征在于按重量百分比由以下組分組成：羽毛蛋白10%~30%，熱固性樹脂80%~90%，固化劑10%-20%；

2.根據(jù)權(quán)利要求１所述的羽毛蛋白復(fù)合材料，其特征在于所述羽毛蛋白是從廢棄天然羽毛中提取，具體包括雞毛、鴨毛、鵝毛及其混合物；

3.根據(jù)權(quán)利要求１所述的羽毛蛋白復(fù)合材料，其特征在于所用的熱固性樹脂包括環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等；

4. 根據(jù)權(quán)利要求１所述的羽毛蛋白復(fù)合材料，其特征在于所用固化劑包括胺類、醇類、羧酸類、酸酐類、苯乙烯等；

5. 權(quán)利要求１所述的羽毛蛋白復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）羽毛蛋白的預(yù)處理：市場(chǎng)買回的羽毛用水洗凈，放入40℃恒溫通風(fēng)烘箱中烘干后粉碎。用石油醚沸騰一段時(shí)間（沸程45-50℃）去除油脂，干燥后得到脫脂羽毛；

（2）羽毛蛋白的提取：取一定量的脫脂羽毛浸泡在含有尿素、SDS、巰基乙醇和三（羥甲基）氨基甲烷的水溶液中，調(diào)節(jié)pH值為8-10，50~60^oC加熱反應(yīng)數(shù)小時(shí)，然后將溶液稀釋，稀釋液離心處理，取上清液。用鹽酸調(diào)節(jié)pH值為3~5，溶液變渾濁之后，再次離心，收集沉淀物，冷凍干燥，即得羽毛蛋白；