羊毛角蛋白溶液制备的方法研究与应用

摘要

废弃羊毛中含有丰富的角蛋白资源，羊毛角蛋白属天然蛋白质，具有良好的生物亲和性、无毒及亲肤特性，其结构中含有大量的羧基、氨基、羟基等亲水基团，具有许多优异的性能。角蛋白的有效利用不仅能充分利用资源，而且更符合产业可持续发展的要求，而如何从废弃羊毛中提取角蛋白是实现应用的前提。
　　本文研究了两种不同溶解体系制备羊毛角蛋白的方法，并通过观察羊毛的溶解过程来探讨溶解机理，得出以下主要结论:
　　在还原剂LKZ-610/LiBr/NaHSO3的溶解体系中，羊毛首先不断溶胀，鳞片不断软化，鳞片间出现空隙，还原剂LKZ-610、NaHSO3进入纤维内主要起到破坏二硫键的作用。LiBr可打开大分子链间的氢键有利于羊毛溶胀，更有利于溶解。通过正交试验和单因素分析，考察其溶解率、溶解状态、黏度及分子量，优化的溶解工艺为还原剂LKZ-610∶羊毛=8mL∶1g并添加LiBr26g·L-1、NaHSO3 30g·L-1、温度90℃、溶解时间6h，在此条件下溶解羊毛效果最好，可得到淡黄色角蛋白溶液，溶解率达99％以上，角蛋白分子量主要集中在14.4～22KDa。
　　在离子液体Amim[Cl]为主溶剂、巯基乙醇为辅助试剂的溶解体系中，Amim[Cl]可以打开大分子间的氢键、巯基乙醇可以打开二硫键，再配合机械搅拌的作用下，可以有效溶解羊毛。通过正交试验优化的溶解工艺为:羊毛∶Amim[Cl]∶巯基乙醇=1∶8.5∶1(w∶w∶w)、温度120℃、时间7.5h、机械搅拌(700r/min)。最终获得透明淡黄色角蛋白溶液。去除羊毛鳞片可以有效提高溶解效率，角蛋白质溶液的分子量分布主要集中在31KDa、43KDa、66.2KDa和14.4～22KDa，也有少量分布在14.4KDa以下。
　　将由还原法制备的角蛋白溶液应用在毛织物及涤纶织物整理中，以提高织物服用性能。毛织物最优工艺为:羊毛角蛋白溶液用量15％(owf)、处理温度75℃、处理时间60min、浴比1∶25。对比整理前后毛织物的性能发现，毛织物毡缩率由17.85％下降到4.1％;经、纬急弹性回复角分别从75°、69.2°提高到108°、107°;断裂强力小幅提高而断裂伸长下降。整理涤纶织物工艺为:涤纶织物经胺解处理后，在浴比1∶40、角蛋白溶液浓度10％(w∶w)、交联剂乙二醇缩水甘油醚浓度5％(w∶w)、温度60℃下浸渍1h，再经两浸两轧（轧液率90％），预烘(80℃、3min)后汽蒸1h，水洗。整理后涤纶织物织物的增重率达到2.6～2.7％左右，经90℃、60min热水洗涤后保持率可达到67.33％，其吸湿性、水的渗透性明显改善。通过角蛋白整理织物，可提高织物的服用性能，赋予织物更好的使用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 羊毛的形态结构

1．3 羊毛的组成

1．3．1 角蛋白的组成、维系蛋白质分子构象的作用力

1．3．2 角蛋白的化学性质

1．4 羊毛角蛋白溶液的制备研究进展

1．4．1 物理法

1．4．2 氧化法

1．4．3 还原法

1．4．4 酸碱法

1．4．5 金属盐法

1．4．6 铜氨溶液法

1．4．7 离子液体法

1．4．8 其他方法

1．5 羊毛角蛋白质在纺织上的应用研究进展

1．5．1 织物功能整理剂

1．5．2 功能性薄膜

1．5．3 羊毛再生纤维

1．6 本课题研究目的、意义和主要内容

1．6．1 课题目的意义

1．6．2 课题主要研究内容

第二章 还原法制备羊毛角蛋白溶液

2．1 实验材料、药品与设备

2．2 实验内容

2．2．1 羊毛溶解工艺优化

2．2．2 检测指标

2．3 结果与讨论

2．3．1 羊毛角蛋白溶液制备工艺优化

2．3．2 溶解羊毛制备角蛋白机理探讨

2．4 本章小结

第三章 离子液体法制备羊毛角蛋白溶液初探

3．1 实验材料、药品及设备

3．2 实验内容

3．2．1 羊毛去鳞片处理

3．2．2 离子液体与巯基乙醇对羊毛纤维的溶解

3．2．3 羊毛鳞片对溶解的影响

3．2．4 巯基乙醇对溶解的影响

3．2．5 检测指标

3．3 结果与讨论

3．3．1 羊毛溶解工艺优化

3．3．2羊毛鳞片对溶解影响

3．3．3 巯基乙醇对溶解影响

3．3．4 溶解羊毛制备角蛋白机理探讨

3．4 本章小结

第四章 羊毛角蛋白溶液在毛织物定型中应用研究

4．1 实验材料、药品及设备

4．2 实验内容

4．2．1 羊毛角蛋白溶液整理毛织物工艺优化

4．2．2 织物防缩性能检测

4．2．3 折痕回复性

4．2．4 织物力学性能测试

4．2．5 织物风格性能测试

4．2．6 扫描电镜测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 整理工艺优化

4．3．2 角蛋白溶液对毛织物定型机理探讨

4．4 本章小结

第五章 羊毛角蛋白溶液整理涤纶服用性的研究

5．1 实验材料、药品及设备

5．2 实验内容

5．2．1 涤纶织物胺解预处理

5．2．2 角蛋白整理涤纶工艺

5．2．3 增重率测定

5．2．4 染色深度K／S值测定

5．2．5 耐热水洗涤性

5．2．6 单向导湿性

5．2．7 扫描电镜测试

5．2．8 X光电子能谱测试

5．3 结果与讨论

5．3．1 整理工艺优化

5．3．2 整理后涤纶纤维表面变化

5．4 本章小结

第六章 总结

6．1 全文总结

6．2 下一步研究预测

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢