CN111254705B - 一种多功能角蛋白整理剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于织物整理技术领域，公开了一种多功能角蛋白整理剂及其制备方法与应用，该制备方法包括：将羽毛或毛发用TCEP溶液处理，喷雾干燥后，进行等离子处理；再放入二氯甲烷中，加入三甲基氧鎓四氟硼酸，回流处理，过滤，滤渣溶于水中，加入光触媒，通入空气，离心，上清液即为多功能角蛋白整理剂。本发明制得的多功能角蛋白整理剂，主要成分为蛋白质，生态友好，应用于织物整理，能够增加织物的吸湿性，防紫外和抗静电性能。
Description
技术领域
本发明涉及织物整理技术领域，具体涉及一种多功能角蛋白整理剂及其制备方法与应用。
背景技术
织物和纺织品经过多次使用和洗涤，会出现磨损、变旧、褶皱等现象。纺织品多次洗涤的过程中，很大程度上加速纺织品的坏损。例如，衣物或针织品的短纤维，在洗涤的机械搅拌过程中露出织物表面或者脱落，在织物表面出现毛茸，而这些毛茸久而久之会相互纠缠在一起形成许多球形小粒，即起球，使衣物变旧。而且反复洗涤纺织品，尤其是使用低质量的洗涤剂，会导致彩色织物脱色、窜色。
目前市场上已有衣物柔顺剂被使用，但是大多都难以达到很好的抗起球、柔顺、护色、固色作用，更不可能赋予衣物抗紫外、增强吸湿性等特性。
因此，非常需要开发一种新的多功能整理剂，以解决以上问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多功能角蛋白整理剂及其制备方法与应用，采用该多功能角蛋白整理剂对纺织品进行整理，可以达到很好的抗起球、柔顺、护色、固色作用。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多功能角蛋白整理剂的制备方法，包括如下步骤：
S1.将羽毛或毛发用TCEP溶液处理，喷雾干燥后，得粉末，对所述粉末进行等离子处理后溶于二氯甲烷中，再加入三甲基氧鎓四氟硼酸，40～50℃下回流处理60～90min，过滤得滤渣，其中，等离子处理后的粉末、二氯甲烷和三甲基氧鎓四氟硼酸的用量比为1g:(50～200)ml:(0.3～0.8)g；
S2.将所述滤渣溶于水中，加入光触媒，通入空气，离心，取上清液，所述上清液即为多功能角蛋白整理剂，其中，所述滤渣、水和光触媒的用量比为1g:(1000～1400)ml:(4～10)g。
优选的，在本发明提供的制备方法的步骤S1中，所述TCEP溶液的浓度为2～5g/L，每千克羽毛或毛发使用3～5L TCEP溶液。
优选的，在本发明提供的制备方法的步骤S1中，所述羽毛为禽羽，所述毛发为羊毛或兔毛。
优选的，在本发明提供的制备方法的步骤S1中，所述喷雾干燥的进气温度160～200℃，出口温度 50～80℃，进料速率8～20ml/min。
优选的，在本发明提供的制备方法的步骤S1中，所述等离子处理的条件为：气体采用氨气，处理功率为200～280W，压强为20～50Pa，处理时间为10～15min。
优选的，在本发明提供的制备方法的步骤S2中，所述光触媒为5nm锐钛型纳米二氧化钛、20nm活性氧化锌和40nm纳米二氧化锆中的一种。
优选的，在本发明提供的制备方法的步骤S2中，所述通入空气的通气量为4～9vvm，通气时间为4～8h。
本发明还提供了上述多功能角蛋白整理剂的制备方法制备得到的多功能角蛋白整理剂。
本发明还提供了上述多功能角蛋白整理剂的应用，应用于纺织品整理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明利用TCEP(三(2-羧乙基)膦)将角蛋白的二硫键还原，从而溶解角蛋白，接着通过甲基化封闭巯基，形成硫醚。再通过光触媒催化硫醚最终氧化成砜。砜结构有很好的亲水性，且砜裸露的氧原子具有孤对电子，进而能够赋予织物抗静电性能。
2)利用角蛋白制备织物整理剂，能够废物利用，角蛋白来源天然，不会造成织物损伤。
3)利用光触媒进行硫醚氧化，催化剂能够反复使用，不加入有机试剂，避免环境污染。
4)本发明提供的多功能角蛋白整理剂制备方法工艺简单，适合于工业应用。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
一种多功能角蛋白整理剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1kg鸡羽浸入4.5L 4g/L TCEP溶液中充分溶解，将溶液进行喷雾干燥，得到粉末，喷雾干燥进气温度180℃，出口温度65℃，进料速率15ml/min，之后粉末进行等离子处理，条件为：气体采用氨气，处理功率为250W，压强为30Pa，处理时间为12min；
(2)取1g步骤(1)处理的粉末放入130ml二氯甲烷中，加入0.5g三甲基氧鎓四氟硼酸，47℃下回流处理78min，过滤得滤渣；
(3)将1g步骤(2)得到的滤渣溶于1350ml水中，加入8g 5nm锐钛型纳米二氧化钛光触媒，以8vvm 通入空气，持续6.5h，离心，上清液即为多功能角蛋白整理剂。
实施例2
一种多功能角蛋白整理剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1kg羊毛浸入3L 2g/L TCEP溶液中充分溶解，将溶液进行喷雾干燥，得到粉末，喷雾干燥进气温度160℃，出口温度50℃，进料速率8ml/min，之后粉末进行等离子处理，条件为：气体采用氨气，处理功率为200W，压强为20Pa，处理时间为10min；
(2)取1g步骤(1)处理得到的粉末放入50ml二氯甲烷中，加入0.3g三甲基氧鎓四氟硼酸，40℃下回流处理60min，过滤得滤渣；
(3)将1g步骤(2)得到的滤渣溶于1000ml水中，加入4g 20nm活性氧化锌光触媒，以4vvm通入空气，持续4h，离心，上清液即为多功能角蛋白整理剂。
实施例3
一种多功能角蛋白整理剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1kg兔毛浸入5L 5g/L TCEP溶液中充分溶解，将溶液进行喷雾干燥，得到粉末，喷雾干燥进气温度200℃，出口温度80℃，进料速率20ml/min，之后粉末进行等离子处理，条件为：气体采用氨气，处理功率为280W，压强为50Pa，处理时间为15min；
(2)取1g步骤(1)处理得到的粉末放入200ml二氯甲烷中，加入0.8g三甲基氧鎓四氟硼酸，50℃下回流处理90min，过滤得滤渣；
(3)将1g步骤(2)得到的滤渣溶于1400ml水中，加入10g 40nm纳米二氧化锆光触媒，以9vvm通入空气，持续8h，离心，上清液即为多功能角蛋白整理剂。
对比例1(无三甲基氧鎓四氟硼酸)
一种角蛋白整理剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1kg鸡羽浸入4.5L 4g/L TCEP溶液中充分溶解，将溶液进行喷雾干燥，得到粉末，喷雾干燥进气温度180℃，出口温度65℃，进料速率15ml/min，之后粉末进行等离子处理，条件为：气体采用氨气，处理功率为250W，压强为30Pa，处理时间为12min；
(2)取1g步骤(1)处理得到的粉末放入130ml二氯甲烷中，47℃下回流处理78min，过滤得滤渣；
(3)将1g步骤(2)得到的滤渣溶于1350ml水中，加入8g 5nm锐钛型纳米二氧化钛光触媒，以8vvm 通入空气，持续6.5h，离心，上清液即为角蛋白整理剂。
对比例2(无光触媒)
一种角蛋白整理剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1kg鸡羽浸入4.5L 4g/L TCEP溶液中充分溶解，将溶液进行喷雾干燥，得到粉末，喷雾干燥进气温度180℃，出口温度65℃，进料速率15ml/min，之后粉末进行等离子处理，条件为：气体采用氨气，处理功率为250W，压强为30Pa，处理时间为12min；
(2)取1g步骤(1)处理得到的粉末放入130ml二氯甲烷中，加入0.5g三甲基氧鎓四氟硼酸，47℃下回流处理78min，过滤得滤渣；
(3)将1g步骤(2)得到的滤渣溶于1350ml水中，以8vvm通入空气，持续6.5h，离心，上清液即为角蛋白整理剂。
对比例3(将TCEP换成连二亚硫酸钠)
一种角蛋白整理剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1kg鸡羽浸入4.5L 4g/L连二亚硫酸钠溶液中充分溶解，将溶液进行喷雾干燥，得到粉末，喷雾干燥进气温度180℃，出口温度65℃，进料速率15ml/min，之后粉末进行等离子处理，条件为：气体采用氨气，处理功率为250W，压强为30Pa，处理时间为12min；
(2)取1g步骤(1)处理得到的粉末放入130ml二氯甲烷中，加入0.5g三甲基氧鎓四氟硼酸，47℃下回流处理78min，过滤得滤渣；
(3)将1g步骤(2)得到的滤渣溶于1350ml水中，加入8g 5nm锐钛型纳米二氧化钛光触媒，以8vvm 通入空气，持续6.5h，离心，上清液即为角蛋白整理剂。
纺织品整理
将实施例1-3和对比例1-3制备的角蛋白整理剂按1:200稀释，按浴比1:20分别放入已洗涤的纯棉布、涤纶布、棉麻布(麻比例50％w/w)，二浸二轧，取出后自然晾干，得到整理后的纺织品。
抗静电性能测试
整理剂的抗静电性能主要通过织物静电电压和静电压半衰期来反映。本发明采用GB/T12703.5-2010 《纺织品静电性能评定第5部分：摩擦带电电压》和GB/T12703.1-2008《纺织品静电性能评定第1部分：静电压半衰期》所述方法来评价实施例1-3和对比例1-3制备的角蛋白整理剂处理后纺织品的抗静电性能，测试结果见表1。
表1织物经处理前后的抗静电性能
由表1可知，与对比例角蛋白整理剂处理的织物相比，本发明实施例制备的多功能角蛋白整理剂处理的织物摩擦静电压和静电压半衰期都明显减小，说明本发明提供的多功能角蛋白整理剂能够赋予织物较好的抗静电特性。
蓬松柔软性能测试
织物蓬松柔软性能采用单位质量的体积来表征。织物经处理后，如果每克的体积变大，即蓬松度变大，蓬松性能有所改善。实施例1-3和对比例1-3制备的角蛋白整理剂处理后纺织品的蓬松柔软性能测试结果见表2。
表2织物经处理前后的蓬松柔软性能
由表2可知，与对比例相比，本发明实施例制备的多功能角蛋白整理剂处理的织物更加蓬松和柔软，手感不毛糙。说明本发明提供的多功能角蛋白整理剂具有优良的蓬松柔顺效果。
织物防紫外性能测试
采用GB/T18830-2009《纺织品防紫外线性能的评定》方法检验织物防紫外性能，实施例1-3和对比例 1-3制备的角蛋白整理剂处理后纺织品防紫外性能测试结果见表3。
表3织物经处理前后防紫外性能测试结果
根据表3可知，经本发明提供的多功能角蛋白整理剂处理的织物的防紫外性能明显提高，符合国家相关规定标准。而对比例整理剂处理的织物，防紫外效果提升不明显。
织物透气性能测试
采用Y561型透气仪测定织物透气性，织物两端压力差为49Pa(50mmH2O)，实施例1-3和对比例1-3 制备的角蛋白整理剂处理后纺织品透气性测试结果见表4。
织物透湿性能测试
采用采用透湿杯蒸发法测定织物透湿性能。用YG(B)606D型平板式保温仪在38℃的温度下，先将试样预热半小时，并将预热后的样品覆盖在透湿杯口，称取初始重量。再在恒温下将覆盖有样品的透湿杯保持一小时再称其重量，初始重量与第二次测量的重量只差就是透过织物的水的重量，它反映了织物的透湿性，计算方法如下：
WVT＝Δm×24/st
式中，WVT表示每平方米每天透湿量，Δm表示同一样品组合体两次称量重量差，s表示样品面积，t表示试样测试时间，实施例1-3和对比例1-3制备的角蛋白整理剂处理后纺织品透湿性测试结果见表4。
织物毛细吸水性能测试
织物毛细吸水测试采用YG(B)S71型毛细管效应测定仪，计算方法如下：
H＝ΣHi/n
式中，ΣHi表示各条样品毛细效应最低值的总和，实施例1-3和对比例1-3制备的角蛋白整理剂处理后纺织品的测试结果见表4。
表4织物经处理前后测试结果
从表4结果可知，经本发明提供的多功能角蛋白整理剂处理后的三种织物其透气量、透湿量和毛细吸水性都明显提高，说明织物的吸湿透气性能有了很大改善。
综上所述，将本发明提供的多功能角蛋白整理剂应用于纺织品整理，具有明显的改善织物吸湿、防紫外和抗静电性能的效果。
本发明提供了一种多功能角蛋白整理剂的制备方法和应用的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (9)
1.一种多功能角蛋白整理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将羽毛或毛发用TCEP溶液处理，喷雾干燥后，得粉末，对所述粉末进行等离子处理后溶于二氯甲烷中，再加入三甲基氧鎓四氟硼酸，40～50℃下回流处理60～90min，过滤得滤渣，其中，等离子处理后的粉末、二氯甲烷和三甲基氧鎓四氟硼酸的用量比为1g:(50～200)ml:(0.3～0.8)g；
S2.将所述滤渣溶于水中，加入光触媒，通入空气，离心，取上清液，所述上清液即为多功能角蛋白整理剂，其中，所述滤渣、水和光触媒的用量比为1g:(1000～1400)ml:(4～10)g。
2.根据权利要求1所述的一种多功能角蛋白整理剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述TCEP溶液的浓度为2～5g/L，每千克羽毛或毛发使用3～5L TCEP溶液。
3.根据权利要求1所述的一种多功能角蛋白整理剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述羽毛为禽羽，所述毛发为羊毛或兔毛。
4.根据权利要求1所述的一种多功能角蛋白整理剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述喷雾干燥的进气温度160～200℃，出口温度50～80℃，进料速率8～20ml/min。
5.根据权利要求1所述的一种多功能角蛋白整理剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述等离子处理的条件为：气体采用氨气，处理功率为200～280W，压强为20～50Pa，处理时间为10～15min。
6.根据权利要求1所述的一种多功能角蛋白整理剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述光触媒为5nm锐钛型纳米二氧化钛、20nm活性氧化锌和40nm纳米二氧化锆中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种多功能角蛋白整理剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述通入空气的通气量为4～9vvm，通气时间为4～8h。
8.根据权利要求1～7任一项所述多功能角蛋白整理剂的制备方法制备得到的多功能角蛋白整理剂。
9.一种权利要求8所述的多功能角蛋白整理剂的应用，其特征在于，应用于纺织品整理。
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