CN117946242B - 一种高浓度角蛋白的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高浓度角蛋白的提取方法,包括以下步骤:S1,将废弃的动物毛发脱脂洗净,烘干后粉碎成纤维粉末,粉碎后的纤维粉末粒径小于1000μm;S2,将经步骤S1后得到的纤维粉末和助剂溶解于离子液体中,采用梯度升温的方式进行溶解至溶液变成透明粘稠的纺丝液;S3,对步骤S2得到的纺丝液进行收集,即可得到高浓度角蛋白纺丝液,其中,所述助剂选自纤维素纳米晶、海藻酸钠、丝素蛋白、纤维素纳米纤维中的一种或多种。采用本发明的提取方法所得到的纺丝液能够直接用于纺丝,且溶解率高。
Description
技术领域
本发明涉及角蛋白提取技术领域,具体涉及一种高浓度角蛋白的提取方法。
背景技术
羊毛含有95%的角蛋白,是重要的生物质资源。由于角蛋白的多肽具有紧密的α-螺旋二级结构,分子间和分子内氢键和二硫键使螺旋结构稳定。因此,角蛋白的溶解提取技术是羊毛等角蛋白资源高效回收再利用的前提和基础,决定其后续角蛋白材料的性能。
目前常用的羊毛角蛋白提取方法有氧化法、还原法、金属盐法等。中国发明专利(申请号:201510210614.7)公开了一种利用L-半胱氨酸再生角蛋白的方法,采用该方法制成的角蛋白粉末稳定,可以较长时间贮存,但L-半胱氨酸存在稳定性差,在中性或弱碱性溶液中易被空气氧化成胱氨酸。申请号201680012823.3公开了用于使用蛋白酶水解角蛋白的方法,该方法不需要使用化学品对肽进行化学水解,但该方法生产周期长,磁力搅拌时间就需16h。(申请号:202210795997.9)公开了一种利用低共熔溶剂降解羽毛制备角蛋白的方法,该方法采用低共熔体系降解羽毛,使羽毛角蛋白的主链结构得到了保留,但同时使得角蛋白中的α-螺旋结构数量减少。中国发明专利(申请号:200510077289.8)公开了一种使用离子液体溶解动物毛制备再生蛋白纤维的方法,采用该方法,角蛋白溶液在水中析出片絮状的动物毛再生蛋白纤维,相对获得的角蛋白溶液分子量较低。
基于以上现状,如何以角蛋白废弃物为原料,选用合成简单的离子液体为溶剂制备高浓度角蛋白纺丝液,是本领域技术人员致力于研究的方向。
发明内容
本发明的目的是为了克服还原法提取角蛋白工艺流程耗时长、角蛋白分子量低、以及角蛋白提取过程产生的试剂难以回收等缺点,提供一种高浓度角蛋白的提取方法。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种高浓度角蛋白的提取方法,包括以下步骤:
S1,将废弃的动物毛发脱脂、洗净,烘干后粉碎成纤维粉末,粉碎后的纤维粉末粒径小于1000μm;
S2,将经步骤S1后得到的纤维粉末和助剂溶解于离子液体中,采用梯度升温的方式进行溶解,具体的,
第一梯度,以5-10℃/min升温至90-95℃,保温0.5-2h;
第二梯度,以3-5℃/min升温至110-115℃,保温1-3h;
第三梯度,以3-5℃/min升温至120-130℃,保温至溶液变成透明粘稠的纺丝液;
S3,对步骤S2得到的纺丝液进行收集,即可得到高浓度角蛋白纺丝液,
其中,所述助剂选自纤维素纳米晶、海藻酸钠、丝素蛋白、纤维素纳米纤维中的一种或多种;所述离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑溴、1-丁基-3-甲基咪唑溴、1-丁基-3-甲基咪唑氯、1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐、1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯中的一种或几种。
作为一种具体的实施方式,所述离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑溴、1-丁基-3-甲基咪唑溴、1-丁基-3-甲基咪唑氯、1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐中的一种或几种。
作为一种具体的实施方式,步骤S2中纤维粉末的投加量为离子液体重量的10-15wt%,所述助剂的投加量为纤维粉末重量的0.5-5 wt%。
作为一种具体的实施方式,步骤S2中,所述助剂的投加量为纤维粉末重量的0.5-5wt%。若助剂的投加量少于0.5wt%,则无法通过氢键展开蛋白质分子,角蛋白纺丝液可纺性未得到改善;若助剂的投加量大于5wt%,导致角蛋白分子与二硫化物和氢键之间的cnc部分线性连接增大,纺丝液粘度过大,不利于纺丝连续进行。
作为一种具体的实施方式,步骤S1中,废弃的动物毛发在脱脂前先经过清洗槽进行清洗,清洗槽上安装有气流搅拌装置,清洗槽内还安装有若干活性炭滤芯,清洗温度控制在70-80℃,清洗时间控制在60-120min。
作为一种具体的实施方式,步骤S1中,废弃的动物毛发的脱脂过程如下:
将废弃的动物毛发置于脱脂溶液中,动物毛发与脱脂溶液的质量比为1:15-30,所述脱脂溶液采用了0.1 M 的NaHCO3水溶液或pH值为2的盐酸水溶液,温度控制在20-60℃,浸泡时间为2-12 h,浸泡装置顶部安装有进气管,底部铺设有若干直径为50-70mm的鹅卵石,所述进气管用于通空气,浸泡过程中每隔半小时打开一次进气管,进气速度控制在8-10ml/s,进气时长控制在20-30min。
通过间断通气使动物毛发在脱脂溶液中运动起来,动物毛发与脱脂溶液更好的接触,进气速度太慢,不能使动物毛发在溶液中活动起来,太快,浪费了气量,通气的过程中因底部铺设有鹅卵石,可以对动物毛发起到一个摩擦作用,使动物毛发表面的油脂加速脱落。
作为一种具体的实施方式,步骤S1中,废弃的动物毛发浸泡完成后,利用洗烘联合洗毛机充分洗净脱脂毛发,洗涤时间为30-80 min,于60-90℃温度下烘干,经气流式超微粉碎机机械处理成直径100-1000μm的粉末。
作为一种具体的实施方式,步骤S2中,溶解过程中,采用分批多次的方式投加纤维粉末和助剂,边搅拌边溶解。
每次溶解加入的毛纤维量占离子液体重量的1-3 wt﹪,直到毛纤维完全溶解后,然后再继续加入另外1-3 wt﹪,在旋转蒸发仪中通过梯度升温的方式能够使纤维粉末更快、更好的溶解,共加入10-15 wt%(以离子液体的重量为基础)毛发粉及助剂在离子液体中,最终得到透明粘稠的混合物。每次助剂的投加量为每次所投加的毛纤维量的0.5-5wt%。
此外,溶解过程中,当温度低于90℃或加热时间少于2h时,羊毛纤维粉末不能完全溶解于离子液体,不能充分断裂二硫键,自由巯基(-SH)比例较低;当温度高于130℃或加热时间大于10h时,毛纤维粉末已经溶解完全,会降低生产效率且增加生产成本,浪费资源。
分批加入目的是确保羊毛纤维粉末在离子液体中达到饱和状态,使其完全溶解。
作为一种具体的实施方式,所述助剂采用了纤维素纳米晶、丝素蛋白或纤维素纳米纤维。
作为一种具体的实施方式,所述动物毛发选自山羊毛、绵羊毛、兔毛、猪毛、骆驼毛、牦牛毛或其废弃的毛纺织品中的一种或几种。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
1)本发明通过将废弃的动物毛发粉碎成100-1000μm微细粉大大增加了毛发与离子液体的有效接触面积,有效提高了溶解速率,如果粉末颗粒太大,毛发溶解速率较低,约25g/h;
2)添加相对于动物毛发0.5-5 wt%的纤维素纳米晶、海藻酸钠、丝素蛋白、纤维素纳米纤维中的一种或几种助剂到离子液体中,可以增强分子间氢键作用,纤维素纳米晶、丝素蛋白及纤维素纳米纤维都含有纳米尺度的分子链,三者均具有高长径比、高比表面积、高亲水性和高生物相容性的特点,以纤维素纳米晶为例,纤维素纳米晶连接的角蛋白原纤维在剪切应力下排列成向列相,允许纤维在挤压过程中轴向排列;咪唑类离子液体溶解羊毛的同时不会对角蛋白大分子结构造成破坏和降解,打开分子之间的横向连接的同时又保有大分子主链的完整性;
3)本发明利用旋转蒸发仪浓缩,制备得到了高浓度角蛋白纺丝液,工艺简洁,操作方便,成本低廉,对环境无污染,适用于工业化规模生产;
4)少量助剂的加入可改变角蛋白纺丝液的流变性能,助剂含量越高的角蛋白纺丝液,其非牛顿指数(n)越低,表明长链交联越强,可纺性增强,这种增强是由于角蛋白分子与二硫化物和氢键之间的cnc部分线性连接所引起的。同时,助剂与角蛋白的相互作用可以诱导角蛋白的二级结构从α-helix到β-sheet的转变;
5)通过梯度升温的方式以及分批加入纤维粉末的方式进行溶解操作,能够使纤维粉末更为高效的完成溶解。
附图说明
图1为实施例1与对比例1所制得的纺丝液的粘度与剪切速率的关系图;
图2为本发明所述的高浓度角蛋白的提取方法中脱脂过程所采用的浸泡装置的结构示意图;
其中:100、浸泡装置;110、进气管;120、鹅卵石。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
在下述实施例和对比例中,所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明,均可商购获得。
本发明提供一种高浓度角蛋白的提取方法,包括以下步骤:
S1,将废弃的动物毛发脱脂、洗净,烘干后粉碎成纤维粉末,粉碎后的纤维粉末粒径小于1000μm;
S2,将经步骤S1后得到的纤维粉末和助剂溶解于离子液体中,纤维粉末的投加量为离子液体重量的10-15 wt%,所述助剂的投加量为纤维粉末重量的0.5-5 wt%;采用梯度升温的方式进行溶解,具体的,
第一梯度,以5-10℃/min升温至90-95℃,保温0.5-2h;
第二梯度,以3-5℃/min升温至110-115℃,保温1-3h;
第三梯度,以3-5℃/min升温至120-130℃,保温至溶液变成透明粘稠的纺丝液;
S3,对步骤S2得到的纺丝液进行收集,即可得到高浓度角蛋白纺丝液,
其中,所述助剂选自纤维素纳米晶、海藻酸钠、丝素蛋白、纤维素纳米纤维中的一种或多种;所述离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑溴、1-丁基-3-甲基咪唑溴、1-丁基-3-甲基咪唑氯、1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐、1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯中的一种或几种。
步骤S1的具体过程如下:
S11,废弃的动物毛发的清洗:废弃的动物毛发在脱脂前先经过清洗槽进行清洗,清洗液采用了去离子水,清洗槽上安装有气流搅拌装置,清洗槽内还安装有若干活性炭滤芯,清洗温度控制在70-80℃,清洗时间控制在60-120min;
S12,废弃的动物毛发的脱脂:将废弃的动物毛发置于脱脂溶液中,动物毛发与脱脂溶液的质量比为1:15-30,所述脱脂溶液采用了0.1 M 的NaHCO3水溶液或pH值为2的盐酸水溶液,温度控制在20-60℃,浸泡时间为2-12 h,参见图2所示,浸泡装置100顶部安装有进气管110,底部铺设有若干直径为50-70mm的鹅卵石120,所述进气管用于通空气,浸泡过程中每隔半小时打开一次进气管,进气速度控制在8-10ml/s,进气时长控制在20-30min;
S13,烘干、粉碎:废弃的动物毛发浸泡完成后,利用洗烘联合洗毛机充分洗净脱脂毛发,洗涤时间为30-80 min,于60-90℃温度下烘干,经气流式超微粉碎机机械处理成直径100-1000μm的粉末。
这里,在清洗过程中,通过在清洗槽内安装气流搅拌装置,能够在减小对动物毛发损伤的同时,使其在清洗槽内得到舒展,与活性炭滤芯接触,使其表面的杂质被活性炭滤芯所吸附,在70-80℃的温度下,不用另外添加清洗剂即可完成对动物毛发进行初步除尘、除杂。
此外在脱脂过程中,通过间断通气使动物毛发在脱脂溶液中浸泡一段时间后运动起来,使动物毛发与脱脂溶液更好的接触。若进气速度太慢,不能使动物毛发在溶液中活动起来;太快,浪费了气量,通气的过程中因底部铺设有鹅卵石,动物毛发在活动过程中与其发生摩擦,使表面的油脂加速脱落。
此外,步骤S2的溶解过程中,采用分批多次的方式投加纤维粉末和助剂,纤维粉末每次的投加量为离子液体重量的1-3 wt%,每次助剂的投加量为每次纤维粉末的投加量的0.5-5 wt%,边搅拌边溶解。
每次溶解加入的毛纤维量占离子液体重量的1-3 wt﹪,直到毛纤维完全溶解后,然后再继续加入另外1-3 wt﹪,在旋转蒸发仪中通过梯度升温的方式能够使纤维粉末更快、更好的溶解,共加入10-15 wt%(以离子液体的重量为基础)毛发粉及0.5-5 wt%(以纤维粉末重量为基础)助剂在离子液体中,最终得到透明粘稠的混合物。当温度低于90℃或加热时间少于2h时,毛纤维粉末不能完全溶解于离子液体,不能充分断裂二硫键,自由巯基(-SH)比例较低;当温度高于130℃或加热时间大于10h时,毛纤维粉末已经溶解完全,会降低生产效率且增加生产成本,浪费资源。
分批加入目的是确保羊毛纤维粉末在离子液体中处于饱和状态,使其能够完全快速溶解。
实施例1
本例中提供一种高浓度角蛋白的提取方法,包括以下步骤:
(1)洗净脱脂、粉碎
以河北省邢台市清河县所产的小尾寒羊羊毛为原料,经开松除杂后,放入清洗槽进行低速清洗,清洗液采用了去离子水,清洗槽内的一侧设置有气流搅拌装置,清洗槽内还安装有若干活性炭滤芯,清洗温度控制在70℃,清洗时间在100min,而后用0.1 M的碳酸氢钠水溶液对其进行洗涤。按照废弃羊毛与洗涤液质量1: 15的比例,将废弃羊毛放入脱脂溶液中,浸泡12h,洗涤温度30℃,期间,每半小时打开进气管通空气20min,进气速度控制在8-10ml/s,而后利用洗烘联合洗毛机洗涤1h,洗涤后60℃烘干。
利用气流式超微粉碎机将其粉碎成直径800μm的粉末。
(2)溶解
称取羊毛微细粉1.24g及占动物毛发重量0.5wt%的纤维素纳米晶,分4-5次溶于10g离子液1-丁基-3-甲基咪唑氯中,每次的加入量相等,利用旋转蒸发仪油浴进行梯度升温:第一梯度,以5℃/min升温至90℃,保温1h;第二梯度,以3℃/min升温至110℃,保温1h;第三梯度,以3℃/min升温至125℃,保温2h后溶液变成透明粘稠的纺丝液。采用DHR-2流变仪(购自美国TA仪器公司)进行粘度测定,纺丝液的粘度为64.69Pa˙s(常温下),而后将纺丝液加入20ml去离子水,对溶液进行真空抽滤,滤出不溶物0.0312g,计算溶解率为97.5%,溶解率=(溶解前羊毛细微粉量-不溶物量)/溶解前羊毛细微分量×100%。
实施例2
本例与实施例1的区别在于,所采用的离子液不同,本例中采用了4个样本组,分别采用的离子液为1-丁基-3-甲基咪唑溴、1-乙基-3-甲基咪唑溴、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯、1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐,所得到的纺丝液采用DHR-2流变仪(购自美国TA仪器公司)进行粘度测定,常温下4个样本组得到的纺丝液的粘度依次为66.95 Pa˙s、62.58 Pa˙s、60.46 Pa˙s、63.15 Pa˙s,而后分别对得到的纺丝液加入20ml去离子水,对溶液进行真空抽滤,滤出不溶物分别为0.0298g、0.0315g、0.0387g、0.0352g,计算溶解率分别为97.6%、97.5%、96.9%、97.2%。
从实施例1和2中可知,采用上述提取方法得到的纺丝液的溶解率均高于96%。此外,在其他组分及制备过程相同的情况下,采用1-丁基-3-甲基咪唑氯、1-丁基-3-甲基咪唑溴、1-乙基-3-甲基咪唑溴、1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐作为离子液得到的纺丝液的粘度相对1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯更优。
实施例3
本例中提供一种高浓度角蛋白的提取方法,包括以下步骤:
(1)洗净脱脂、粉碎
以河北省邢台市清河县所产的小尾寒羊羊毛为原料,经开松除杂后,放入清洗槽进行低速清洗,清洗液采用了去离子水,清洗温度在75℃,清洗时间在70min,而后用0.1 M的碳酸氢钠水溶液对其进行洗涤。按照废弃羊毛与洗涤液质量1: 20的比例,将废弃羊毛放入脱脂溶液中,浸泡2h,洗涤温度50℃,期间,每20min打开进气管通空气20min,进气速度控制在8-10ml/s,利用洗烘联合洗毛机洗涤1h,洗涤后70℃烘干。
利用气流式超微粉碎机将其粉碎成直径600μm的粉末。
(2)溶解
采用了5组样品,每组样品均包含羊毛微细粉1.24g及占动物毛发重量0.5wt%的助剂,5组样品中的助剂依次为纤维素纳米晶、海藻酸钠、丝素蛋白、纤维素纳米纤维、甲壳素。将这5组样品均分4-5次溶于10 g离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴中,利用旋转蒸发仪油浴进行梯度升温:第一梯度,以5℃/min升温至95℃,保温1h;第二梯度,以3℃/min升温至110℃,保温2h;第三梯度,以5℃/min升温至120℃,保温1.5h后溶液变成透明粘稠的纺丝液。采用DHR-2流变仪(购自美国TA仪器公司)进行粘度测定,测得常温下这5个样品的纺丝液的粘度依次为67.02Pa˙s、55.87Pa˙s、75.14 Pa˙s、70.84 Pa˙s、50.76 Pa˙s,而后分别对得到的纺丝液加入20ml去离子水,对溶液进行真空抽滤,滤出不溶物分别为0.0295g、0.0369g、0.0281g、0.0302g、0.0512g,计算溶解率分别为97.6%、97.0%、97.7%、97.6%、95.9%。
从中我们可以看出,采用甲壳素作为助剂,得到的纺丝液的溶解率与其余助剂相比略低,但是粘度远低于其他助剂,同时采用海藻酸钠作为助剂时,其纺丝液的粘度也不如纤维素纳米晶、丝素蛋白和纤维素纳米纤维好。
实施例4
本例中提供一种高浓度角蛋白的提取方法,包括以下步骤:
(1)洗净脱脂、粉碎
以河北省邢台市清河县所产的小尾寒羊羊毛为原料,经开松除杂后,放入清洗槽进行低速清洗,清洗液采用了去离子水,清洗温度在75℃,清洗时间在70min,而后用pH值为2的盐酸水溶液对其进行洗涤。按照废弃羊毛与洗涤液质量1: 20的比例,将废弃羊毛放入脱脂溶液中,浸泡2h,洗涤温度60℃,期间,每20min打开进气管通空气20min,进气速度控制在8-10ml/s,利用洗烘联合洗毛机洗涤1h,洗涤后70℃烘干。
利用气流式超微粉碎机将其粉碎成直径800μm的粉末。
(2)溶解
采用5组样品,每组样品均采用了羊毛微细粉和纤维素纳米晶,分批次加入离子液中,离子液均采用了20 g离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴,每组样品均称取2.5g的羊毛微细粉,五组样品中纤维素纳米晶投加量分别占羊毛微细粉重量的0.5wt%、1wt%、2wt%、3wt%、5wt%。
溶解过程为利用旋转蒸发仪油浴进行梯度升温:第一梯度,以8℃/min升温至95℃,保温0.5h;第二梯度,以3℃/min升温至115℃,保温2h;第三梯度,以5℃/min升温至130℃,保温1.5h后溶液变成透明粘稠的纺丝液。采用DHR-2流变仪(购自美国TA仪器公司)进行粘度测定,常温下测得的纺丝液的粘度依次为66.89 Pa˙s、68.95 Pa˙s、77.42 Pa˙s、80.26Pa˙s、82.55 Pa˙s。
从中我们可以看出,在其他组分及制备工艺相同的情况下,增加助剂的含量有利于提高纺丝液的粘度。
对比例1
本例中提供一种高浓度角蛋白的提取方法,包括以下步骤:
将实施例1中的离子液体换成尿素水溶液,其他步骤和参数均与实施例1一致,得到溶液中存在未溶解羊毛,将其滤除后残余溶液为牛顿流体,从图1中我们可以看出,对比例1得到的纺丝液的粘度低,不满足纺丝所需的粘度,无法作为纺丝液用于湿法纺丝制备再生角蛋白纤维。而实施例1所得到的纺丝液粘度高,可直接用来纺丝。
对比例2
本例与实施例1相比,其区别在于,在溶解过程中未进行梯度升温,直接在120℃的温度下,保温10h后溶液变成透明粘稠的纺丝液,常温下纺丝液粘度为63.56Pa˙s,而后对得到的纺丝液加入20ml去离子水,对溶液进行真空抽滤,滤出不溶物为0.0507g,得到的溶解率为95.9%。
对比例3
本例与实施例1相比,其区别在于,在溶解过程中利用旋转蒸发仪油浴进行梯度升温:第一梯度,以5℃/min升温至95℃,保温2h;第二梯度,以5℃/min升温至120℃,保温4h后溶液变成透明粘稠的纺丝液。得到常温下纺丝液粘度为64.48 Pa˙s,而后对得到的纺丝液加入20ml去离子水,对溶液进行真空抽滤,滤出不溶物为0.0443g,得到的溶解率为96.4%。
从对比例2与实施例1相比可知,未进行梯度升温导致纺丝液粘度和溶解率均有所下降;而未采用三个阶段梯度升温的对比例3与实施例1相比,溶解时间变长,同时溶解率和纺丝液的粘度相对有较小的下降。
对比例4
本例与对比例2相比,相同点是两者都未进行梯度升温,区别点在于,与对比例2相比,本例同时未进行分批次加入羊毛微细粉和助剂,得到常温下纺丝液粘度为57.86 Pa˙s,而后对得到的纺丝液加入20ml去离子水,对溶液进行真空抽滤,滤出不溶物为0.0818g,得到的溶解率为93.4%。
从对比例4与实施例1相比可知,在未进行梯度升温的同时未进行分批次加入羊毛微细粉和助剂,将会导致纺丝液的溶解率和粘度大幅度下降。
对比例5
本例与实施例1相比,其区别在于,本例中未进行分批次加入羊毛微细粉和助剂,得到常温下纺丝液粘度为63.24 Pa˙s,而后对得到的纺丝液加入20ml去离子水,对溶液进行真空抽滤,滤出不溶物为0.0562g,得到的溶解率为95.5%。
从对比例5与实施例1相比可知,在其他组分和工艺流程相同的情况下,未对羊毛微细粉和助剂分批加入导致不溶物增多,同时纺丝液的粘度略有所下降。
对比例6
本例与实施例1相比,区别在于,未进行如实施例1的清洗过程,其得到的纺丝液常温下检测得到的粘度为64.04 Pa˙s, 对得到的纺丝液加入20ml去离子水,对溶液进行真空抽滤,滤出不溶物为0.0488g,得到的溶解率为96.1%。
从对比例6与实施例1相比可知,未经过清洗步骤,导致得到的纺丝液不溶物增加,粘度有所下降。
对比例7
本例与实施例1相比,其区别在于,在羊毛干燥后对其进行了切段,而未将其粉碎至1000μm以下,得到的纺丝液常温下检测得到的粘度为63.69 Pa˙s,而后对得到的纺丝液加入20ml去离子水,对溶液进行真空抽滤,滤出不溶物为0.0608g,得到的溶解率为95.1%。
从对比例7与实施例1相比可知,对羊毛单纯切段而未粉碎,相对得到的纺丝液不溶物较多,且粘度较低。
以上内容仅为本发明的较佳实施例,对于本领域的普通技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种高浓度角蛋白的提取方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,将废弃的动物毛发脱脂、洗净,烘干后粉碎成纤维粉末,粉碎后的纤维粉末粒径小于1000μm;
S2,将经步骤S1后得到的纤维粉末和助剂溶解于离子液体中,采用梯度升温的方式进行溶解,具体的,
第一梯度,以5-10℃/min升温至90-95℃,保温0.5-2h;
第二梯度,以3-5℃/min升温至110-115℃,保温1-3h;
第三梯度,以3-5℃/min升温至120-130℃,保温至溶液变成透明粘稠的纺丝液;
S3,对步骤S2得到的纺丝液进行收集,即可得到高浓度角蛋白纺丝液,
其中,所述助剂选自纤维素纳米晶、海藻酸钠、丝素蛋白、纤维素纳米纤维中的一种或多种;所述离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑溴、1-丁基-3-甲基咪唑溴、1-丁基-3-甲基咪唑氯、1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐中的一种或几种;
步骤S1中,废弃的动物毛发的脱脂过程如下:
将废弃的动物毛发置于脱脂溶液中,动物毛发与脱脂溶液的质量比为1:15-30,所述脱脂溶液采用了0.1 M 的NaHCO3水溶液或pH值为2的盐酸水溶液,温度控制在20-60℃,浸泡时间为2-12 h,浸泡装置顶部安装有若干进气管,底部铺设有若干直径为50-70mm的鹅卵石,所述进气管用于通入空气,浸泡过程中每隔半小时打开一次进气管,进气速度控制在8-10ml/s,进气时长控制在20-30min。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度角蛋白的提取方法,其特征在于,步骤S2中纤维粉末的投加量为离子液体重量的10-15 wt%,所述助剂的投加量为纤维粉末重量的0.5-5wt%。
3.根据权利要求1所述的一种高浓度角蛋白的提取方法,其特征在于,步骤S1中,废弃的动物毛发在脱脂前先经过清洗槽进行清洗,清洗槽上安装有气流搅拌装置,清洗槽内还安装有若干活性炭滤芯,清洗温度控制在70-80℃,清洗时间控制在60-120min。
4.根据权利要求1所述的一种高浓度角蛋白的提取方法,其特征在于,步骤S1中,废弃的动物毛发浸泡完成后,利用洗烘联合洗毛机充分洗净脱脂毛发,洗涤时间为30-80 min,于60-90℃温度下烘干,经气流式超微粉碎机机械处理成直径100-1000μm的粉末。
5.根据权利要求1所述的一种高浓度角蛋白的提取方法,其特征在于,步骤S2中,溶解过程中,采用分批多次的方式投加纤维粉末和助剂,边搅拌边溶解。
6.根据权利要求1所述的一种高浓度角蛋白的提取方法,其特征在于,所述助剂采用了纤维素纳米晶、丝素蛋白或纤维素纳米纤维。
7.根据权利要求1所述的一种高浓度角蛋白的提取方法,其特征在于,所述动物毛发选自山羊毛、绵羊毛、兔毛、猪毛、骆驼毛、牦牛毛或其废弃的毛纺织品中的一种或几种。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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