一種角蛋白復合纖維的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種角蛋白復合纖維的制備方法，具體地說是以離子液體作為角蛋白和另一種高分子的共溶劑，通過一浴分步溶解的方式制備復合溶液，經濕法、干噴濕法紡絲工藝制得角蛋白復合纖維的方法，屬于新材料及其制備技術領域。
【背景技術】
[0002]角蛋白是一種自然界儲量豐富的可再生生物蛋白，廣泛存在于鳥、禽類的毛羽和人、畜的毛發(fā)之中。再生角蛋白制品在生物醫(yī)藥、紡織印染、食品加工、環(huán)境保護等領域也具有潛在應用。然而，我國每年家禽加工業(yè)以及羽絨制品生產企業(yè)所產生的高達百萬噸的毛羽副產物大都以廢棄物的形式被處理掉，如果能夠將這些富含角蛋白的廢棄物加以開發(fā)利用，不但可以帶來經濟利益，同時也為廢棄材料變廢為寶提供了新途徑。
[0003]近年來，離子液體因其熱穩(wěn)定性好、不揮發(fā)、可回收利用等優(yōu)點被譽為21世紀綠色溶劑而應用在有機合成、電化學等各個方面，特別要指出的是，離子液體還表現出了對多糖和蛋白質極強的溶解能力。目前已有關于用離子液體作溶劑直接提取角蛋白的文獻(Dissolut1n and regenerat1n of wool keratin in 1nicliquids, Green Chemistry, 2014, 16，2857)，也有關于將提取的角蛋白轉化為薄膜(中國專利 CN101838466A ;中國專利 CN102600476A)、纖維(Controlled de-cross-linkingand disentanglement of feather keratin for fiber preparat1n via a novelprocess, ACS Sustainable Chemistry&Engineering, 2014, 2, 1404)的報道。
[0004]但上述文獻資料中所涉及到的純角蛋白薄膜、纖維，強度低、脆性大，實際使用價值不高。為此，出現了一系列角蛋白的復合材料，如:角蛋白羥基磷灰石復合支架(CN102908664A)、角蛋白聚氨酯復合膜(CN104017230A)、角蛋白聚己內酯復合膜(CN104004209A)、角蛋白聚乙烯醇復合纖維(CN1403643A)等。盡管如此，有關本發(fā)明所涉及的用離子液體一浴分步溶解法制得角蛋白復合溶液，進而制得復合纖維的報道至今尚未見公開，其制備方法也是由本發(fā)明首次提及。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是通過將角蛋白與其他成纖高聚物在共溶劑下溶解，經濕法、干噴濕法紡絲工藝制得具有一定機械性能和斷裂伸長率的、具有實用價值的復合纖維。本發(fā)明所涉及的其他成纖高聚物主要為纖維素、聚丙烯腈，所涉及的離子液體對角蛋白、纖維素、聚丙烯腈都表現出優(yōu)異的溶解性能，可以通過一浴分步溶解的方式制得角蛋白復合溶液，具有簡捷、高效的特點，所得角蛋白復合溶液可以進行濕法、干噴濕紡紡絲，紡制的復合纖維相比純角蛋白纖維在斷裂強度和斷裂伸長率都有較大幅度的提高，增加其實際使用價值。此外，本發(fā)明所使用的溶劑可以完全回收，不污染環(huán)境，具有可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略意義。
[0006]本發(fā)明一種角蛋白復合纖維的制備方法，包括:步驟⑴將干燥的角蛋白粉末、成纖高聚物、離子液體等混合，在一定溫度下機械攪拌溶解制得角蛋白復合溶液；步驟(2)通過濕法、干噴濕法紡絲工藝制得角蛋白復合纖維。
[0007]所述步驟(I)中的角蛋白粉末主要來源于雞毛、鴨毛、鵝毛、羊毛，其顆粒大小為50 目-200 目。
[0008]所述步驟(I)中的成纖高聚物主要為富含纖維素的物質、聚丙烯腈。其中富含纖維素的物質只要是指竹漿柏、麻漿柏、棉短絨、微晶纖維素、細菌纖維素、甘蔗渣、玉米秸桿等；聚丙烯腈的分子量為5萬-30萬。
[0009]所述步驟(I)中的離子液體為1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽、1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽、1- 丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽或1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽。
[0010]所述步驟(I)中角蛋白和成纖高聚物的總質量占整個溶液體系中的質量百分比為 5-20% O
[0011]所述步驟(I)中角蛋白可以是和一種成纖高聚物的復合也可以是兩種、多種成纖高聚物的復合。
[0012]所述步驟(I)中的溶解參數為:溶解溫度60_130°C，溶解時間30分鐘到12小時，機械攪拌速率為50r/min-500;r/min。
[0013]所述步驟⑵中的濕法紡絲工藝參數為紡絲壓力:0.2-0.4MPa;紡絲溫度:60-120 °C ;凝固浴:水、無水乙醇或無水乙醇水溶液；凝固浴溫度:0-60 °C ;水洗溫度:50-90 °C，紡絲速度:lm-50m/min。
[0014]所述步驟(2)中的干噴濕法紡絲的工藝參數是在上述濕法紡絲工藝中增加0.5-10厘米的空氣浴長度。
[0015]所述步驟(2)中所制得角蛋白復合纖維其角蛋白含量占整個復合纖維的質量百分比為5-80%。
[0016]本發(fā)明的角蛋白復合纖維在服裝、人造假發(fā)、組織工程等方面有潛在應用。
[0017]有益效果
[0018]本發(fā)明所使用的角蛋白粉末均來自于雞、鴨、鵝等家禽毛羽加工業(yè)和羊毛加工業(yè)的下腳料，對這些廢棄物的再利用，一方面增加了經濟收益，另一方面降低了對環(huán)境的污染。而且所選的成纖高聚物都能夠和角蛋白一起溶解在同一種離子液體中，具有高效、簡捷的特點，避免了液-液混合的費時費力以及混合溶液不穩(wěn)定等現象的發(fā)生，所制得角蛋白復合溶液可以進行濕法紡絲和干噴濕法紡絲，且紡制的復合纖維相比純角蛋白纖維的強度和斷裂伸長率有大幅提高，增加了實際使用價值，此種角蛋白復合纖維在服裝、人造假發(fā)、組織工程等方面具有潛在應用。此外，本發(fā)明所使用的溶劑離子液體可以完全回收，不污染環(huán)境，具有可持續(xù)發(fā)展的意義。
【附圖說明】
[0019]圖1是按本發(fā)明實施例2所制備的角蛋白纖維素復合纖維的SEM照片。
【具體實施方式】
[0020]下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0021]實施例1
[0022]向1000毫升的圓底燒瓶中先加入50目的雞毛角蛋白粉1.5g，加入1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽600g，于120°C溶解30分鐘得到澄清、透明的角蛋白離子液體溶液，然后降溫至60°C再加入30g竹漿柏，溶解12小時得到均一透明的復合溶液，將該溶液通過濕法紡絲工藝制得角蛋白/纖維素復合纖維。
[0023]具體紡絲工藝參數如下:
[0024]紡絲壓力:0.2MPa ;紡絲溫度:120°C，凝固浴組成:蒸餾水；凝固浴溫度:60°C ;水洗溫度:80°C ;紡絲速度:5m/min
[0025]實施例2
[0026]向1000毫升的圓底燒瓶中先加入100目的羊毛角蛋白粉30g，加入1_烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽600g，于130°C溶解2小時得到澄清、透明的角蛋白離子液體溶液，然后降溫至80°C再加入30g麻漿柏，溶解10小時得到均一透明的復合溶液，將該溶液通過濕法紡絲工藝制得角蛋白/纖維素復合纖維，其SEM照片如圖1所示。
[0027]具體紡絲工藝參數如下:
[0028]紡絲壓力:0.4MPa ;紡絲溫度:70°C ;凝固浴組成:無水乙醇水溶液(V/V =1:1);凝固浴溫度:20°C ;水洗溫度:50°C ;紡絲速度:10m/min
[0029]實施例3
[0030]向1000毫升的圓底燒瓶中先加入200目的鴨毛角蛋白粉60g，加入1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽600g，于130°C溶解5小