[发明专利]一种亲/疏水羽毛蛋白生物基共聚物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种亲/疏水羽毛蛋白生物基共聚物及其制备方法和应用，以烯丙基磺酸钠作为亲水性接枝单体，以丙烯酸甲酯作为疏水性接枝单体，采用先将亲水性接枝单体或疏水性接枝单体中的一种接枝到羽毛蛋白分子链上，再将另外一种亲水性接支单体或疏水性接枝单体接枝到羽毛蛋白分子链上的两步接枝共聚方法对羽毛蛋白进行接枝共聚改性处理，制备得到的羽毛蛋白生物基浆料具有独立的亲水性接枝支链和疏水性接枝支链，在中性pH环境下和温水中可以完全溶解，具有很好的水溶性，同时对聚乳酸粗纱具有非常好的低温粘附性能，更加适用于聚乳酸经纱的低温上浆。

技术领域

本发明属于蛋白质改性技术领域，具体涉及一种亲/疏水羽毛蛋白生物基共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

纺织浆料是整个纺织行业的浆纱工序中必不可少的材料。在纺织布匹生产过程中，需要经过织造工序将经纬纱交织成布匹，而经纱上浆则是织造过程中的一个关键工序。若不能实现良好上浆，将无法顺利进行织造，不仅会损失大量经纱，而且严重影响生产，造成重大经济损失。

目前，市场上使用的浆料主要是淀粉类、聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸类。淀粉类浆料作为经纱上浆的主体浆料，用量很大，约占浆料消耗总量的70％以上，具有来源广泛，价格低廉，对亲水性的天然纤维有较好的粘附性和易被生物降解等优点。然而，世界性的“粮食危机”已日益严峻，国内的粮食价格近几年来更是大幅增长，淀粉的价格也是水涨船高，“上浆不用粮”的需求又显得迫切起来。此外，淀粉浆低温下会发生老化、粘附性差、所成浆膜脆硬，致使其使用效果不尽人意，所以为提高淀粉的使用性能，广大科研技术人员进行了大量的技术研究，但使用效果提升有限，只适用于低支纱的经纱上浆。在高支纱上不能单独使用，通常要与PVA混合使用。但是，由于PVA的生物可降解性能极差，不利于环境保护，欧美一些国家已将其列为“不洁浆料”而禁止使用。我国的纺织浆料界近年来也开始大力倡导不用或少用PVA。所以开发绿色环保高性能浆料来替代PVA已成为今后的发展趋势。

羽毛绒源于水禽养殖伴生物，系天然蛋白质范畴，具有来源丰富，原料价廉等优势；我国是羽毛绒生产大国，羽毛绒原料产能占世界80％以上。据粗略统计，我国每年家禽加工业以及羽绒制造业所产生的羽绒废弃物约为100万吨，这些废弃物中的蛋白质(主要为角蛋白)含量在80％以上，这笔丰富的可再生蛋白质资源常常被人们忽略当作垃圾处理，采用传统的处理方法(如焚烧、填埋)，因废弃羽毛绒的蛋白特性问题，难以短时间内降解，给环境造成极大负担，产生环境污染问题。为此，如果能将羽毛绒中羽毛蛋白提取，并利用化学修饰技术，实现新型蛋白材料性能与分子结构的调控，获得能作为纺织浆料使用的新型高性能环保生物基蛋白浆料，培育这类生物基蛋白浆料的产业化。将是将废弃羽毛绒变废为宝的重大举措，既培育了新的经济增长点，同时也是对羽绒经济的进一步延伸。羽绒经济是一项绿色经济，与其他工业经济相比，具有能源消耗少、环境污染小、增值潜力大的特点，有利于我国经济的可持续发展。

目前羽毛蛋白生物基接枝共聚物作为浆料应用于经纱上浆的研究仍处在实验室探索阶段，且缺乏系统化的研究。同时由于羽毛蛋白溶解过程中需要加入适量的碱液，导致羽毛蛋白浆料用于惧碱性纱线(毛纱、聚乳酸纱等)的上浆时极易引发覆盖在经纱表面的羽毛蛋白浆膜的内聚强度因碱的水解而大幅降低的技术问题，专利申请号为201410109907.1的中国专利公开了一种改性羽毛蛋白浆料，在经还原预处理的羽毛蛋白的分子链上接枝亲水性单体丙烯酸，赋予了中性条件下羽毛蛋白的水溶性，避免了通过加碱溶解羽毛蛋白所引发的上述技术问题，但是由于其为单一的亲水接枝改性，所以仅适用于亲水性的经纱，不适用于疏水性经纱，此外对于一些需要低温上浆的经纱(如聚乳酸经纱)，其也并不适用。聚乳酸经纱抱合力差，易发生缠结、黏结现象，且不耐高温，所以聚乳酸经纱织造前必须经历上浆工序，且要采用低温上浆方式，所以开发适用于聚乳酸经纱上浆的羽毛蛋白生物基浆料具有重要意义。

发明内容