[发明专利]一种废弃羊毛角蛋白纤维及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料与工程技术领域，公开了一种废弃羊毛角蛋白纤维及其制备方法，所述羊毛角蛋白纤维通过以下步骤制得：先用双氧水对羊毛进行氧化预处理，然后再加入碱性蛋白酶来将羊毛溶解，处理一段时间后将酶灭活，室温时离心得到得到角蛋白溶液，冷冻干燥后得纯角蛋白粉末；随后将蛋白粉末溶解成初步纺丝液；依次将壳聚糖、纤维素、海藻酸钠和PVA加入初步纺丝液中得到所述角蛋白纤维；本发明通过改进酶解羊毛纤维的工艺，通过添加壳聚糖、纳米纤维素纤维、海藻酸钠、PVA等添加剂，改善了角蛋白溶液的纺丝性能，以及纤维化后的抗断裂强度，制备了一种基于生物基的可回收绿色环保纤维，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料与工程技术领域，公开了一种废弃羊毛角蛋白纤维及其制备方法。

技术背景

我国是产毛和用毛大国，每年都有大量不可纺的短纤维、粗纤维被废弃，既浪费资源又造成环境压力。随着人们环保意识的不断增强，纺织品的回收再利用越发得到人们的重视。从废弃羊毛中提取角蛋白对于变废为宝，满足人类对绿色环保、可持续发展的需求具有深远意义。羊毛角蛋白作为一种天然环保生物材料倍受关注，目前最常用、最成熟的制备角蛋白大分子溶液的方法是还原法。从满足生态环境和能源的角度看，采用无毒、无腐烛性、条件温和的溶剂及溶解方法还存在一定难度。尽管有化学加入各种助剂和物理微波、水浴、加压、超声波、射线等的改善方法，但仍不尽人意。开发高效、经济、环保的羊毛角蛋白生物酶提取技术变得有重要意义。

角蛋白的提取除了传统的物理法、化学法和生物法外，一些新的方法如蒸汽闪爆技术、等离子液体法等均用于提取角蛋白。角蛋白提取的方法有很多种，围绕提取新技术、新方法的研究一直未断。当前的提取方法在废弃羽毛角蛋白提取的应用中效果差强人意，主要表现为：在较温和的提取条件下，角蛋白的高分子量可以保持，但角蛋白的得率较低；在较剧烈的提取条件下，角蛋白的得率较高，但分子量下降严重，无法满足纺丝加工的要求。

羊毛角蛋白具有特殊的化学结构，一般认为难以单独成纤。通过加入一些其他高分子材料进行改性，可以形成纤维。因此，在再生角蛋白纤维的制备方面，大多数研究都是制备羊毛角蛋白与其它高分子共混的复合纤维，主要原因就是100％角蛋白成纤性很差。如果要制备100％角蛋白纤维，对提取的羊毛角蛋白的品质要求较高，必须要开发新型的羊毛角蛋白提取技术。即使得到100％角蛋白纤维，其拉伸强度较低，纺织加工仍然存在困难，需要对纺丝得到的纤维进行改性处理，提高其强度。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种废弃羊毛角蛋白纤维及其制备方法，改善了角蛋白溶液的纺丝性能，以及纺丝后的抗断裂强度，制备了一种基于生物基的可回收绿色环保纤维，具有广泛的应用前景。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

一种废弃羊毛角蛋白纤维，通过以下步骤制得：首先用双氧水对羊毛进行氧化预处理，然后再加入碱性蛋白酶来将羊毛溶解，处理一段时间后将酶灭活，室温时离心得到得到角蛋白溶液，冷冻干燥后得纯角蛋白粉末；随后将蛋白粉末溶解成初步纺丝液；依次将壳聚糖、纤维素、海藻酸钠和PVA加入初步纺丝液中得到最终纺丝液；将最终纺丝液加入纺丝机中进行干法纺丝得到所述羊毛角蛋白纤维。

进一步的，上述一种废弃羊毛角蛋白纤维，通过以下具体步骤制得：

S1羊毛预处理：

收集废弃羊毛，温水中彻底洗净后，烘干，粉碎切割成短纤维，随后再室温下加入双氧水5-30g/L，调节pH＝7-12，快速升温至60-80℃，保温0.5-3h后降温至30-40℃，得到预处理液；

S2酶解：

将步骤S1得到的预处理液调节pH为9-10，加入比重1-5％owf的碱性蛋白酶处理4-8h，随后升温至60-80℃保温0.5-4h；随后进一步升温至90℃，保温10min，得到初步蛋白液；

S3冷冻干燥：