[發明專利]一種分纖細化羽毛纖維及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201910591020.3
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110241626B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 楊旭紅;沈舒明
• 申請（專利權）人: 南通紡織絲綢產業技術研究院;蘇州大學
• 主分類號: D06M19/00
• 分類號: D06M19/00;C08J5/18;C08L89/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 蘇張林

本發明公開了一種分纖細化羽毛纖維及其制備方法與應用，屬于新材料技術領域。本發明采用氯化鈣、尿素和氨水混合溶液處理羽毛，洗凈烘干后得到分纖細化羽毛纖維，并將分纖細化羽毛纖維分散在角蛋白/明膠共混高聚物基質中，制備分纖細化羽毛纖維/角蛋白復合膜。本發明的分纖細化羽毛纖維的制備工藝簡單、成本低廉、界面結合力強，在與其他材料復合時，界面結合牢固，能夠增強復合材料的力學性能；進一步本發明利用羽毛纖維的多級分枝結構及通過對其表面進行改性提高其界面結合力，從而獲得力學性能優異的羽毛纖維增強角蛋白復合膜。

技術領域

本發明涉及一種分纖細化羽毛纖維及其制備方法與應用，屬于新材料技術領域。

背景技術

羽毛是禽類表皮細胞角質化的衍生物，蛋白質含量高達80％-90％，并富含18種氨基酸及多種礦物質元素，是寶貴的天然資源。據估計，全球每年的雞毛產量可達數億噸，我國每年家禽屠宰加工及羽絨制品副產的羽毛、羽毛桿及其下腳料都在百萬噸以上，目前除少量羽毛被用作保暖填充料、飼料、肥料外，更多的被當成垃圾處理掉，產量大、難降解；被處理時，不僅污染環境，而且易滋生病毒，對人類及家禽的生活和生存環境造成非常嚴重的危害。因此廢棄羽毛的回收及開發利用越來越受到人們的重視。羽毛纖維獨特的分枝結構使其作為功能材料或與其他高聚物材料復合制備紙張、非織造材料、復合膜等方面有著巨大的潛在應用。

然而，由于羽毛纖維表面具有疏水性的油脂，且表面較光滑，羽枝之間相互黏連，在與其他材料復合時，容易導致界面結合不牢固，影響復合材料的力學性能。對羽毛纖維進行分纖細化處理，可以提高其界面結合能力。在羽毛改性處理方面，已有相關研究報道，如：CN 106978732 A一種基于羽毛改性的表面親水性纖維及其制備方法，將廢棄羽毛纖維洗凈后，浸于溶解有還原劑和保護劑的水溶液中，震搖升溫；再加入改性劑和分散劑，震搖；冷卻、沖洗、干燥，得到表面改性羽毛纖維。該發明的主要目的是得到具有水下超疏油的特殊浸潤性的改性羽毛纖維。目前，將羽毛經過處理使其羽枝分裂成微細纖維的研究未見報道。

此外，角蛋白膜材料在生物醫用領域和組織工程領域具有很大的應用前景，比如CN 102600476 B公開了一種載藥角蛋白膜的制備方法及其應用，利用谷氨酰胺轉氨酶催化交聯的羊毛角蛋白成膜，主要是用作藥物載體，目的是延緩藥物的釋放速率，但對于角蛋白膜的力學性能未提及。CN101525491B提供了一種角蛋白晶須增強的生物相容性同質復合膜的制備方法，將角蛋白晶須分散在角蛋白溶液中，倒入模具中固化成形，其中晶須起到了改善角蛋白膜機械性能的作用。但晶須為常規的一維細長物體，對復合膜強度的增強效果有限，復合膜斷裂強度均小于7MPa。CN102827481B提供了一種角蛋白高彈柔性角蛋白膜的制備方法，其方法是將過氧化氫水溶液滴入純角蛋白溶液中，通過調整角蛋白大分子的交聯速度和交聯程度調控角蛋白膜的彈性，其特點主要在于優良的伸長率和彈性回復率，對于角蛋白膜的斷裂強度該專利未提及，且交聯工藝過程難以控制。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種制備工藝簡單、成本低廉、界面結合力強的分纖細化羽毛纖維及其制備方法。并利用羽毛纖維的多級分枝結構及通過對其表面進行改性提高其界面結合力，從而獲得力學性能優異的羽毛纖維增強角蛋白復合膜。

本發明的第一個目的是提供一種分纖細化羽毛纖維的制備方法，包括如下步驟：

(1)將氯化鈣、尿素和氨水溶解在水中，得到混合溶液；所述混合溶液中，按摩爾濃度，氯化鈣為0.09-0.18mol/L，尿素為1.10-2.20mol/L，氨水為0.17-0.25mol/L；

(2)將洗凈烘干后的羽毛浸沒在步驟(1)的混合溶液中，在50-70℃溫度下攪拌處理時間為1-5小時；

(3)將步驟(2)處理后的羽毛纖維洗凈烘干得到分纖細化羽毛纖維。

進一步地，所述的羽毛為雞毛、鴨毛、鵝毛中的一種或一種以上混合。

進一步地，在步驟(1)中，所述的氨水的濃度為20～40％。