助溶剂对离子液体溶解羊毛角蛋白的影响规律

摘要

角蛋白作为一种生物可降解和生物相容性高的天然高分子，在羊毛中含量丰富，可广泛应用于生物医药和生物材料领域。与传统溶剂相比，离子液体在溶解羊毛角蛋白方面展现了良好的应用前景，但是提高角蛋白的溶解效率和缩短溶解时间至关重要。本研究设计合成了四种离子液体[BMIM][H2PO4]、[BMIM][HSO4]、[BMIM][DBP]和[BMIM][DMP]溶解羊毛角蛋白，选取了十二烷基磺酸钠、尿素和己内酰胺作为助溶剂，无水乙醇、丙酮、水、甲醇和乙酸作为凝固剂，考察了温度、离子液体种类、溶解气氛、助溶剂种类以及凝固剂对羊毛角蛋白溶解性能和再生角蛋白性能的影响。研究结果表明：相同的温度下，[BMIM][DMP]溶解羊毛角蛋白所用的时间最短；助溶剂可以协同打破氢键、二硫键，有效的缩短羊毛溶解时间，以尿素作为助溶剂溶解效果最好；甲醇为凝固剂再生出的角蛋白颜色纯净，结构疏松，再生的角蛋白表面为鳞片状的结构，且角蛋白的结构重现性较好。论文主要创新性工作及成果如下：
　　（1）设计合成了两种酸性离子液体[BMIM][H2PO4]、[BMIM][HSO4]和两种磷酸酯类离子液体[BMIM][DBP]、[BMIM][DMP]。系统的考察了四种离子液体对溶解羊毛角蛋白的影响规律。离子液体的阴离子结构对角蛋白溶解有很大影响，且磷酸酯类离子液体比酸性离子液体的溶解效果好。四种离子液体溶解羊毛角蛋白的时间顺序为[BMIM][DMP]<[BMIM][DBP]<[BMIM][HSO4]<[BMIM][H2PO4]；羊毛/ILs质量比为1/20，温度为120℃时，[BMIM][DMP]溶解羊毛角蛋白的时间最短为10.5h，氮气氛围下离子液体角蛋白溶液流变性能更好。
　　（2）研究了不同助溶剂对离子液体[BMIM][DMP]溶解羊毛角蛋白的协同作用。研究发现当尿素作为助溶剂时溶解相同的羊毛角蛋白所需的时间最短，而己内酰胺作为助溶剂溶解时间最长。助溶剂是通过其协同打破角蛋白大分子中的氢键和二硫键来加快溶解速度。尿素可以在角蛋白分子中更快的建立起新的氢键二硫键网络，所以助溶效果最好。当助溶剂尿素与离子液体的质量比为2.0％，羊毛/ILs质量比为1/20时，溶解角蛋白时间最短为4.5h，且助溶剂的加入对再生角蛋白结构和性能几乎没有影响。
　　（3）考察了凝固剂乙醇、丙酮、水、甲醇和乙酸对再生角蛋白性能的影响。结果表明：甲醇作为凝固剂，能提高角蛋白再生效率，且以甲醇为凝固剂再生的角蛋白结构重现性最好；研究了纯化离子液体的方法，结果发现加热法能较好的实现水溶性蛋白的沉淀和离子液体的纯化，同时考察了加热温度对于凝固浴中水溶性蛋白沉淀效果的影响，结果表明85℃下为加热沉淀水溶性蛋白的最佳温度。

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第1章 前 言

1.1 离子液体

1.2 角蛋白的溶解再生

1.4 课题的提出

第2章 实验药品和仪器及角蛋白溶解分析方法

2.1主要实验原料和试剂

2.2主要实验仪器

2.3角蛋白的溶解和再生方法

2.4分析方法

第3章 离子液体设计合成及溶解角蛋白

3.1 引言

3.2 离子液体的合成与表征

3.3 角蛋白溶解再生结果与讨论

3.4 小结

第4章 助溶剂对离子液体溶解羊毛角蛋白的影响规律

4.1 引言

4.2助溶剂协同离子液体溶解羊毛角蛋白的方法

4.3 助溶剂对角蛋白溶解的影响

4.4 再生角蛋白的表征

4.5 小结

第5章 凝固剂对再生角蛋白结构和性能的影响

5.1 引言

5.2 不同凝固剂再生角蛋白

5.3 凝固浴中水溶性蛋白的分离和离子液体的纯化

5.4 小结

第6章 结论

参考文献

硕士期间发表文章

致谢