[发明专利]一种羊毛皮质细胞/PVA复合多孔材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种羊毛皮质细胞/PVA复合多孔材料及其制备方法，属于功能材料领域。本发明制备羊毛皮质细胞/PVA复合多孔材料的方法，包括如下步骤：在PVA溶液中加入皮质细胞混合均匀，得到混合溶液；然后将混合溶液冷冻干燥，即得到羊毛皮质细胞/PVA复合多孔材料；其中PVA和羊毛皮质细胞的质量比为50～37.5：50～62.5，PVA溶液的浓度为6～10％。本发明中皮质细胞提取率为32.8％，可以有效的利用废弃羊毛，而且制备得到的多孔材料冲击强度达到1.173KJ/m²，保温率达到43.42％，导热系数低至0.0370W/(m·℃)，在2000Hz时的吸声系数达到0.98以上，降噪系数NRC达到0.52以上，吸水率可以达到341％以上；密度小，达到0.235g/cm³以下，质轻。

技术领域

本发明涉及一种羊毛皮质细胞/PVA复合多孔材料及其制备方法，属于功能材料领域。

背景技术

近年来，人们越来越重视环境保护，而资源短缺又是人类面临的一个急需解决的问题，因此对于环保新型材料的追求也逐渐成为新的趋势，利用可降解、可再生的天然高分子材料来制备绿色环保材料也在逐步成新的研究方向。我国每年约有十多万吨羊毛被废弃，不仅浪费资源，还会造成环境污染。羊毛皮质细胞彼此黏合形成皮质层，是羊毛纤维的重要构成部分；其细胞蛋白质含有大量的羧基、氨基等亲水基团，并由大量的二硫键交联作用在一起。以废弃山羊毛为原料，提取羊毛纤维中的皮质细胞，既是废弃物的资源化再利用，又可以充分发挥羊毛纤维的较其他人造纤维更好的性能，符合如今都在提倡的环保节能新理念。

废弃羊毛再利用一般有两个思路，一是通过清洗、开松、筛选及纺织加工形成可以用来纺织的物理再利用方式；另一种则是通过先对羊毛进行清洗、打碎预处理，然后通过化学生物试剂溶解法提取角蛋白，与其他性能优异的材料混合得到纺丝液，再生纺丝、纺织加工形成纺织品的化学物理方式。文献(李长伟，吕丽华.废弃羊毛吸声复合材料的制备及其性能[J].纺织学报，2018，39(10)：74～80.)以废弃羊毛为增强材料，EVA(乙烯—醋酸乙烯共聚物)为基体材料，通过热压法制备了吸声复合材料。该方法既解决了废弃羊毛的循环利用问题，还开发了吸声系数高频带宽的优质材料，符合我们国家可持续发展的绿色工业化理念。但是其仅仅是将废弃羊毛和EVA混合，并未真正的利用其中的有效成分。

而分离皮质细胞的关键是破坏皮质细胞膜与细胞间质之间的粘结作用。目前，分离方法主要有物理机械法和化学溶解法。物理机械法包括热压法(难以掌握对角蛋白分子间二硫键的破坏程度，分离效率极低，甚至会破坏皮质细胞结构，难以投入工业应用)和闪爆分离法(对羊毛内部结构的破坏具有不确定性，难以得到纯净的皮质细胞)。化学溶解法包括还原法(对于二硫键的断裂具有不稳定性，皮质细胞分解效率低)、生物酶法(作用温和，效率高，符合当下的绿色环保理念，但是提取率比较低)和酸碱法(这个方法不好控制酸碱试剂对角蛋白的破坏程度，可能会进一步损坏皮质细胞，且易污染环境，不符合当下环保绿色理念)。

目前有文献公开将羊毛和其他物质复配制备得到多孔材料，但是材料内部多孔，会对材料强力产生很大影响，因此，该类材料往往没有强力低，或者没有报道，尤其没有报道冲击强力，使得其应用范围受到限制。因此，制备强力好的多孔材料具有重要意义。