[发明专利]一种利用羽毛角蛋白制备纤维材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于纤维材料的制备领域，特别涉及一种利用羽毛角蛋白制备纤维材料的方法。

背景技术

我国的羽毛资源极其丰富，尤其在现代农业中，大规模的家禽养殖产生了大量的角蛋白废物，其中羽毛废弃物产量最多，据统计，我国近几年家禽年出栏量均在70亿只以上，且在逐年增加。按每只家禽可产羽毛0.20kg计，则年产量达140多万吨。除了一小部分利用外，其他绝大部分作为废弃物。目前羽毛的利用量较低，不仅造成了资源的浪费，而且造成局部环境污染。

羽毛作为鸟类或鸣禽的体表保护、保温及飞行辅助物质，主要成分是角蛋白。角蛋白系硬蛋白之一，是一类具有结缔和保护功能的纤维状蛋白质。由处于a-螺旋或β-折叠构象的平行的多肽链组成不溶于水的起着保护或结构作用蛋白质。由于角蛋白含有较多的胱氨酸，故二硫键含量特别多，在蛋白质肽链中起交联作用，因此角蛋白化学性质特别稳定，有较高的机械强度。羽毛的再生不仅使固体废弃物得到有效利用，保护了人类赖以生存的生态环境，还可为人类社会可持续发展提供优质蛋白质及氨基酸资源，更符合循环经济的理念和建立节约型社会的战略要求。

将羽毛角蛋白作为成丝纤维的研究进展缓慢，一般是将角蛋白溶液与其他物质进行共聚，从而弥补角蛋白在机械性能方面的不足，进一步探索角蛋白在经过改造之后在吸收有毒有害物质方面、防水方面或者分子量方面的改变；甚至还有直接将羽毛与其他物质进行混合后探索了其消音功能。

2003年，由Kazunori Katoh等人研究的将角蛋白与聚乙烯醇共聚并湿法纺丝，所得到的纤维获得了更好的韧性；通过高温处理后，提高了防水性；并且相比于PVA，对重金属离子Ag+和有毒气体甲醛的吸附能力有所提高。在2003年中国科学院化学研究所就曾发表专利《含动物蛋白质的合成纤维及其制备方法》(公开号为1425813，公开日为2003年6月25日)，介绍了将动物(羊毛、猪毛、兔毛或牛毛)角蛋白与聚乙烯醇混合通过湿法纺丝技术将角蛋白制成了合成纤维。同年陈福库发表专利《角蛋白复合纤维及其制造方法》(公开号为1403643，公开日为2003年3月19日)也是同样将角蛋白与聚乙烯醇接枝共聚，利用湿法纺丝技术制成角蛋白复合长丝或短纤维，两者之间的差距就是角蛋白与聚乙烯醇含量的不同，并且后者将溴化氰作为了接枝共聚剂。另外还有中国华源集团有限公司发表的专利《一种动物蛋白纤维及其制备方法》(公开号为1508303，公开日为2004年6月30日)，将角蛋白与碳碳双键单体共聚，动物蛋白质占纤维总量10％-75％，通过湿法纺丝技术成丝，该专利称同一纤维截面上含有不同缩率蛋白质几率大大提高，热处理时，纤维卷曲蓬松性增加。所利用到的碳碳双键单体为丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、依康酸、丙烯酸甲酯等一种或几种。2008年宜宾丝丽雅集团公司发表了将动植物蛋白原料碱化后与交联剂和粘胶纤维以一定比例混合后进行纺丝的技术，申请了专利《蛋白粘胶纤维及其制备方法》，公开号为101298708，公开日为2008年11月5日。2007年，Krystyna-Tosik分别将角蛋白与海藻酸钠和生物修饰的纤维素湿法纺丝(Krystyna niewska-Tosik，Dariusz Wawro，Maria Ratajska，odzimierz plewski.NovelBiocomposites with Feather Keratin.FIBRES&TEXTILES in Eastern Europe，2007，15，5-6(64-65)：157-162)。

目前，在将角蛋白应用在纤维方面的研究中，主要是将角蛋白与其他物质进行共聚。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用羽毛角蛋白制备纤维材料的方法，该方法成本低，绿色环保，同时得到羽毛再生利用的新型纤维丝材料。

本发明的一种利用羽毛角蛋白制备纤维材料的方法，包括：

(1)将羽毛洗净、干燥得到干净羽毛；然后将干净羽毛剪碎后加入到溶解液中溶解，过滤去除残渣之后得到羽毛角蛋白溶液；

(2)将上述羽毛角蛋白溶液置于成丝装置中，然后将角蛋白溶液纺成的丝送入10-40℃的凝固浴溶液中并静置使其溶胀成型；最后将成型的角蛋白纤维干燥后，得到具有一定长度和一定弹性的角蛋白纤维材料。

步骤(1)中所述的剪碎后的干净羽毛与溶解液的固液比1∶5-20g/mL。

步骤(1)中所述的溶解液为0.5-4M尿素、0.01-0.05M偏重亚硫酸钠和0.05-0.5M、十二烷基磺酸钠(SDS)的混合液。