一種離子液體角蛋白紡絲液的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種使用離子液體溶解動(dòng)物毛角蛋白制備紡絲液的方法。原料包括豬毛、山羊毛、綿羊毛、兔毛、牦牛毛，以及無紡織利用價(jià)值的羊毛。采用一系列磷酸酯類離子液體或乙酸類離子液體溶解羊毛角蛋白，其步驟如下：原料經(jīng)水洗、脫脂、干燥、粉碎，按一定比例1-17%（wt%）加入到離子液體中，添加1-10%（wt%）助劑，在90-130℃下，機(jī)械攪拌30-60min，得到不同濃度的角蛋白紡絲液。該制備方法溶劑為磷酸酯類離子液體或乙酸類離子液體，合成簡(jiǎn)單，溶解過程易操作，離子液體易回收利用，并可充分利用廢棄的動(dòng)物毛，原料易得、價(jià)廉，可減少?gòu)U棄物對(duì)環(huán)境造成的污染。
【專利說明】一種離子液體角蛋白紡絲液的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于生物質(zhì)資源再生利用領(lǐng)域，涉及一種動(dòng)物毛角蛋白紡絲液的制備技術(shù)，具體涉及離子液體與助劑混合溶解動(dòng)物毛角蛋白制備角蛋白紡絲液的方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]動(dòng)物毛的化學(xué)本質(zhì)都是角蛋白，角蛋白是一種纖維狀蛋白質(zhì)，基礎(chǔ)成分是各種α-氨基酸，氨基酸通過肽鍵構(gòu)成多肽長(zhǎng)鏈，這些長(zhǎng)鏈又通過二硫鍵、氫鍵、鹽式鍵、酯鍵、范德華力等橫向聯(lián)系形成角蛋白的空間構(gòu)形，使角蛋白呈曲折交聯(lián)的α-螺旋三維結(jié)構(gòu)，并形成纖維的結(jié)晶區(qū)和非晶區(qū)，其結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜而致密。角蛋白質(zhì)的溶解技術(shù)是動(dòng)物毛角蛋白質(zhì)資源回收再利用的前提和基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的角蛋白溶解方法有氧化法、還原法、酸性法、堿性法、金屬鹽法等。上述方法要利用大量的無機(jī)酸、還原劑、金屬鹽等環(huán)境不友好試劑，其后處理對(duì)環(huán)境造成不利的影響，不符合綠色化學(xué)和綠色化工發(fā)展的要求。
[0003]離子液體作為一種新型“綠色溶劑”，具有傳統(tǒng)有機(jī)溶劑不可比擬的特性，如蒸汽壓低、不易揮發(fā)、熔點(diǎn)低、具有很強(qiáng)的溶解能力、較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性、較寬的液態(tài)范圍、可循環(huán)使用等，廣泛應(yīng)用于電化學(xué)、催化、材料合成和分離純化等化學(xué)化工領(lǐng)域，并在能源、環(huán)境等領(lǐng)域也展現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景?，F(xiàn)有一種利用氯化咪唑鹽系列離子液體制備角蛋白溶液的技術(shù)，其可見專利“200410011389.6，一種角蛋白溶液的制備方法”，該發(fā)明溶解時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2-10小時(shí)；現(xiàn)有一種利用陰離子為鹵素離子或醋酸根的離子液體制備再生角蛋白纖維的方法，其可見專利“200510077289.8，使用離子液體溶解動(dòng)物毛制備再生蛋白纖維的方法”，該發(fā)明角蛋白溶液在水中析出動(dòng)物毛再生蛋白纖維，獲得的角蛋白溶液分子量較低，不能滿足紡絲液的性能要求；現(xiàn)有一種利用1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽或1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯離子液體，制備動(dòng)物毛角蛋白與絲素蛋白的共混溶液，其可見專利“201310072808.6，再生角蛋白絲素蛋白共混溶液的制備及濕法紡絲的方法”，該工藝首先要用氯化鋅和尿素的混合水溶液處理羊毛，用碳酸鈉溶液脫除絲素中的膠質(zhì)，工藝繁瑣，且產(chǎn)生大量廢液無法處理。
[0004]基于以上研究現(xiàn)狀，本發(fā)明以磷酸酯類離子液體或乙酸類離子液體為溶劑，高分子聚合物為助劑，制備角蛋白紡絲液。其優(yōu)勢(shì)在于所用的離子液體合成簡(jiǎn)單、價(jià)廉、粘度低、易于再生，避免傳統(tǒng)方法產(chǎn)生的酸、堿、鹽形成的污染；助劑價(jià)廉易得，且可以大幅度提高紡絲液的性能，因而本發(fā)明具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本發(fā)明的目的是為了克服單純的動(dòng)物毛角蛋白強(qiáng)度較低的缺點(diǎn)，以及角蛋白提取過程產(chǎn)生的酸、堿、鹽無法回收、污染環(huán)境等缺點(diǎn)，發(fā)明一種簡(jiǎn)易、無污染的離子液體制備角蛋白紡絲液的方法，并滿足濕法紡絲對(duì)紡絲液性能的要求。
[0006]所述角蛋白紡絲液的制備，是以動(dòng)物毛為原料制成。先用水清洗動(dòng)物毛，然后用乙醇或丙酮浸泡脫脂去雜1-12小時(shí)，在50-90°C的溫度下烘干，再將其粉碎成微細(xì)粉；將微細(xì)粉加入到溫度為90-130°C的離子液體中，添加一定量助劑，機(jī)械攪拌30-60min，得到離子液體角蛋白紡絲液。
[0007]所述離子液體為一系列磷酸酯類離子液體或乙酸類離子液體，包括:1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯，1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯，I, 3- 二甲基咪唑磷酸二甲酯，1-丁基-3-乙基咪唑磷酸二丁酯，I, 3-二乙基咪唑磷酸二乙酯，1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯，1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯，1-丁基-3-乙基咪唑磷酸二乙酯，甲基三乙基銨磷酸二甲酯，1- 丁基-3-甲基咪唑乙酸鹽，1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽。
[0008]所述的助劑為高分子聚合物，包括聚乙烯醇、聚丙烯晴、天然棉麻纖維、甲殼素、二醋酸纖維。
[0009]所述動(dòng)物毛為豬毛、山羊毛、綿羊毛、兔毛、牦牛毛，以及無紡織利用價(jià)值的廢棄羊毛。
【具體實(shí)施方式】:
[0010]本發(fā)明用以下實(shí)施例說明，但本發(fā)明并不限于下述實(shí)施例，在不脫離前后所述宗旨的范圍內(nèi)，變化實(shí)施都包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
[0011]實(shí)施例1
[0012]稱取脫脂干燥后的山羊毛2.2050g，加入到32.1018gl, 3_ 二乙基咪唑磷酸二乙酯離子液體中，再添加0.1660g的聚乙烯醇，于120°C油浴下機(jī)械攪拌30min，得到粘稠的角蛋白紡絲液(用玻璃棒挑起，成絲狀；用注射器擠出細(xì)長(zhǎng)的絲)。
[0013]實(shí)施例2
[0014]稱取脫脂干燥后的牦牛毛2.6200g，加入到28.6327gl_ 丁基_3_甲基咪唑磷酸二甲酯離子液體中，再添加0.1lOOg的聚丙烯腈，于110°C油浴下機(jī)械攪拌40min，得到粘稠的角蛋白紡絲液(用玻璃棒挑起，成絲狀；用注射器擠出細(xì)長(zhǎng)的絲)。
[0015]實(shí)施例3
[0016]稱取脫脂干燥后的綿羊毛3.0326g，加入到26.4700gl- 丁基_3_甲基咪唑磷酸二丁酯離子液體中，再添加0.1345g的天然麻纖維，于130°C油浴下機(jī)械攪拌50min，得到粘稠的角蛋白紡絲液(用玻璃棒挑起，成絲狀；用注射器擠出細(xì)長(zhǎng)的絲)。
[0017]實(shí)施例4
[0018]稱取脫脂干燥后的廢棄羊毛紡織纖維2.5638g，加入到29.1OlSgl- 丁基_3_甲基咪唑磷酸二甲酯離子液體中，再添加0.2849g的二醋酸纖維，于120°C油浴下機(jī)械攪拌50min，得到粘稠的角蛋白紡絲液(用玻璃棒挑起，成絲狀；用注射器擠出細(xì)長(zhǎng)的絲)。
[0019]實(shí)施例5
[0020]稱取脫脂干燥后的兔毛4.9500g，加入到24.1012gl_ 丁基_3_甲基咪唑乙酸離子液體中，再添加0.2605g的天然棉纖維，于90°C油浴下機(jī)械攪拌30min，得到粘稠的角蛋白紡絲液(用玻璃棒挑起，成絲狀；用注射器擠出細(xì)長(zhǎng)的絲)。
【權(quán)利要求】
1.一種角蛋白紡絲液的制備方法，其特征在于角蛋白原料為動(dòng)物毛；工藝流程為:將洗凈脫脂干燥的角蛋白原料按1-17%重量百分含量(wt%)加入到離子液體中，添加1-10%(wt%)的助劑，在90-130°C下，機(jī)械攪拌溶解30-60min，即可得到相應(yīng)濃度的離子液體角蛋白紡絲液；所用離子液體的化學(xué)結(jié)構(gòu)表達(dá)式如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角蛋白紡絲液的制備方法，其特征在于所述離子液體為一系列磷酸酯類離子液體或乙酸類離子液體，包括1- 丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯，1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯，I, 3- 二甲基咪唑磷酸二甲酯，1- 丁基-3-乙基咪唑磷酸二丁酯，I, 3-二乙基咪唑磷酸二乙酯，1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯，1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯，1- 丁基-3-乙基咪唑磷酸二乙酯，甲基三乙基銨磷酸二甲酯，1- 丁基-3-甲基咪唑乙酸鹽，1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角蛋白紡絲液的制備方法，其特征在于所述的動(dòng)物毛包括豬毛、山羊毛、綿羊毛、兔毛、牦牛毛，以及無紡織利用價(jià)值的廢棄羊毛。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角蛋白紡絲液的制備方法，所用助劑包括聚乙烯醇、聚丙烯腈、天然棉麻纖維、甲 殼素、二醋酸纖維。
【文檔編號(hào)】C08H1/06GK103710775SQ201310700758
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】聶毅, 張鎖江, 張香平, 白璐, 何宏艷, 黃金成 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所