CN113756095A - 一种天然丝胶蛋白接枝改性再生pet纤维制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，包括以下步骤：(1)将再生PET纤维加入到工业脂肪酶和渗透剂复配溶液中，浸渍，烘干，得到预处理再生PET纤维；(2)将步骤(1)中的预处理再生PET纤维经氧等离子体处理，得到含羧基改性再生PET纤维；(3)将步骤(2)中的含羧基改性再生PET纤维丝浸渍在丝胶蛋白溶液中，利用催化剂使丝胶蛋白在再生PET表面共价交联接枝，即得天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维。本发明的有益效果为：本发明的方法制备的天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维结构和性能稳定，具有天然丝胶功能的扩大了PET的应用范围，解决了PET回潮率低和易起静电的问题，提升PET纤维服用舒适性和生物相容性。

Description

一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法
技术领域
本发明涉及再生PET纤维改性的工艺方法，特别是一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法。
背景技术
PET纤维已成为日常生活和纺织领域使用面最广、耗量最多的合成纤维。PET主要成分是由聚对苯二甲酸乙二醇酯，而该分子缺少极性基团和化学活性基团。这使得PET回潮率低，不亲水、易静电，同时PET功能较为单一，作为纺织品应用时缺少亲肤性和生物相容性，这些缺点限制了PET纤维在很多领域的应用，也阻碍了PET表面功能性接枝改性。因此，在PET纤维表面功能化改性是近年来国内外专家学者赋予PET纤维高附加值的一种方法。
为了提高PET的回潮率、舒适性和生物相容性，国内外专家学者将一些具有含亲水性基团或具有亲水性和生物相容性的天然生物质材料接枝到PET纤维表面，其中包括在PET纤维表面接枝一些蛋白质。接枝蛋白质不仅能改善PET纤维的吸湿性能，而且服用性能以及保健性能良好，因此在PET纤维表面接枝蛋白质受到很多研究者的欢迎。丝胶蛋白目前被大量的废弃和排放到环境中，带了环境污染。丝胶蛋白具有氨基酸基团，氨基酸具有反应活性的游离氨基、生物相容性，被作为一种绿色改性助剂材料，被应用在面膜等领域。由于PET活性基团和极性基团胶少，表现出疏水性，而天然蛋白具有大量的极性基团，具有亲水性，如何使得极性蛋白分子与非极性PET分子牢固结合是目前迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，以解决现有技术中的技术问题，它能够解决PET回潮率低和易起经典的问题，提升PET纤维服用舒适性和生物相容性。
本发明提供了一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，包括以下步骤：
(1)将再生PET纤维加入到工业脂肪酶和渗透剂复配溶液中，浸渍，烘干，得到预处理再生PET纤维；
(2)将步骤(1)中的预处理再生PET纤维经氧等离子体处理，得到含羧基改性再生PET纤维；
(3)将步骤(2)中的含羧基改性再生PET纤维丝浸渍在丝胶蛋白溶液中，利用催化剂使丝胶蛋白在再生PET表面共价交联接枝，即得天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维。
如上所述的一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其中，优选的是，步骤(1)中所述工业脂肪酶的浓度为15-35g/L，渗透剂浓度为5-10g/L。
如上所述的一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其中，优选的是，步骤(1)中所述工业脂肪酶包括磷酸酯酶和羧酸酯酶。
如上所述的一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其中，优选的是，步骤(1)中所述渗透剂是脂肪醇聚氧乙烯醚。
如上所述的一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其中，优选的是，步骤(1)中所述浸渍温度为25-60℃，浸渍时间为5-20min。
如上所述的一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其中，优选的是，步骤(1)中所述纤维浴比为1:10-50。
如上所述的一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其中，优选的是，步骤(1)中所述烘干温度为50-100℃，烘干时间为10-50min。
如上所述的一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其中，优选的是，步骤(2)中所述氧等离子体处理功率为20-200W、反应时间为1min-30min。
如上所述的一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其中，优选的是，步骤(3)中所述丝胶蛋白溶液浓度为1％-5％，反应时间为5-20min，纤维浴比为1:50-100，预烘温度100-150℃，预烘时间1-5min，干燥温度50-100℃。
如上所述的一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其中，优选的是，步骤(3)中所述催化剂为二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶复合体系。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的方法制备的PET纤维具有天然丝胶蛋白性能，丝胶蛋白与再生PET通过共价键键合，材料界面相容性好，不存在相分离情况。通过丝胶蛋白与PET的化学交联，解决了普遍存在的由于PET分子中活性反应基团少导致的改性PET纤维的界面相容性差、结合不牢固和纤维连续性差的问题。本发明再生PET纤维结构和性能稳定，具有天然丝胶功能的扩大了PET的应用范围，解决了PET回潮率低和易起静电的问题，提升PET纤维服用舒适性和生物相容性。
附图说明
图1是本发明实施例1的方法制备的天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维；
图2是本发明实施例1的方法制备的天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维回潮率；
图3是本发明实施例1的方法制备的天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备过程中PET分子红外光谱变化图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，包括以下步骤：
(1)将再生PET纤维加入到工业脂肪酶和渗透剂复配溶液中，浸渍，烘干，得到预处理再生PET纤维；
(2)将步骤(1)中的预处理再生PET纤维经氧等离子体处理，得到含羧基改性再生PET纤维；
(3)将步骤(2)中的含羧基改性再生PET纤维丝浸渍在丝胶蛋白溶液中，利用催化剂使丝胶蛋白在再生PET表面共价交联接枝，即得天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维。
步骤(1)中所述工业脂肪酶的浓度为15-35g/L，渗透剂浓度为5-10g/L。
步骤(1)中所述工业脂肪酶包括磷酸酯酶和羧酸酯酶。
步骤(1)中所述渗透剂是脂肪醇聚氧乙烯醚。
步骤(1)中所述浸渍温度为25-60℃，浸渍时间为5-20min。
步骤(1)中所述纤维浴比为1:10-50。
步骤(1)中所述烘干温度为50-100℃，烘干时间为10-50min。
步骤(2)中所述氧等离子体处理功率为20-200W、反应时间为1min-30min。
步骤(3)中所述丝胶蛋白溶液浓度为1％-5％，反应时间为5-20min，纤维浴比为1:50-100，预烘温度100-150℃，预烘时间1-5min，干燥温度50-100℃。
步骤(3)中所述催化剂为二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶复合体系。
本发明的实施例1：
一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，包括以下步骤：
(1)将再生PET纤维加入到的工业脂肪酶和渗透剂复配溶液溶液中，其中工业脂肪酶的浓度为15g/L，渗透剂浓度为5g/L，浸渍温度为25℃，浸渍时间为5min，纤维浴比为1:10，浸渍后的烘干温度为50℃，烘干时间为10min。工业脂肪酶是包括磷酸酯酶和羧酸酯酶。渗透剂是脂肪醇聚氧乙烯醚。
(2)将步骤(1)中的预处理再生PET纤维经氧等离子体处理，氧等离子体处理功率为20W、反应时间为1min，得到含有羧基的改性再生PET纤维。
(3)将步骤(2)中的含有羧基的改性再生PET纤维丝浸渍在含有催化剂的丝胶蛋白溶液中，丝胶蛋白溶液浓度为1％，反应时间为5min，纤维浴比为1:50，预烘温度100℃，预烘时间1min，干燥温度50℃。催化剂为二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶复合体系。利用催化剂使丝胶蛋白中的氨基与再生PET表面羧基共价交联接枝，即得到天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维。
如图1所示，丝胶蛋白通过共价键键合的形式牢固接枝在再生PET纤维表面，使PET纤维具有了丝胶蛋白的生物相容性、亲肤性和功能性。如图2所示，相比于再生PET的0.4％公定回潮率，本技术制备的纤维回潮率达到1.3％，回潮率提升3倍多，使PET纤维接近天然棉纤维的回潮率，亲水性明显提升。如图3所示，a是未改性的再生PET分子红外光谱图，b是氧等离子体处理后的含羧基再生PET分子红外光谱图,c是丝胶蛋白接枝改性再生PET分子的红外光谱图。通过对比可以看到，氧等离子体处理后PET分子在1733.68cm-1处出现了显著的羧基C＝O的伸缩振动吸收谱带，且1644cm-1附近的吸附水特征振动峰明显增强，表明氧等离子体处理后可以使得再生PET分子上含有羧基，含羧基的再生PET对水分子的亲合力增加。图c显示丝胶蛋白接枝改性再生PET分子位于1539.42cm-1处新的特征峰为酰胺C—N的伸缩振动吸收峰，同时1740.04cm-1附近的羧基吸收峰减弱，而在1282.45cm-1处的C—H弯曲振动增强。由此可知，含羧基的再生PET中的羧基已与丝胶蛋白分子上的氨基接枝反应形成酰胺化学键，丝胶蛋白在再生PET纤维表面共价键合成膜。该结果分析与图1结果讨论相应证。
本发明的实施例2：
(1)将再生PET纤维加入到的工业脂肪酶和渗透剂复配溶液溶液中，其中工业脂肪酶的浓度为20/L，渗透剂浓度为8g/L，浸渍温度为40℃，浸渍时间为10min，纤维浴比为1:40，浸渍后的烘干温度为60℃，烘干时间为20min。工业脂肪酶是包括磷酸酯酶和羧酸酯酶。渗透剂是脂肪醇聚氧乙烯醚。
(2)将步骤(1)中的预处理再生PET纤维经氧等离子体处理，氧等离子体处理功率为50W、反应时间为10min，得到含有羧基的改性再生PET纤维。
(3)将步骤(2)中的含有羧基的改性再生PET纤维丝浸渍在含有催化剂的丝胶蛋白溶液中，丝胶蛋白溶液浓度为2％，反应时间为10min，纤维浴比为1:60，预烘温度110℃，预烘时间2min，干燥温度60℃。催化剂为二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶复合体系。利用催化剂使丝胶蛋白中的氨基与再生PET表面羧基共价交联接枝，即得到天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维。
本发明的实施例3：
(1)将再生PET纤维加入到的工业脂肪酶和渗透剂复配溶液溶液中，其中工业脂肪酶的浓度为35g/L，渗透剂浓度为10g/L，浸渍温度为60℃，浸渍时间为20min，纤维浴比为1:50，浸渍后的烘干温度为100℃，烘干时间为50min。工业脂肪酶是包括磷酸酯酶和羧酸酯酶。渗透剂是脂肪醇聚氧乙烯醚。
(2)将步骤(1)中的预处理再生PET纤维经氧等离子体处理，氧等离子体处理功率为150W、反应时间为20min，得到含有羧基的改性再生PET纤维；
(3)将步骤(2)中的含有羧基的改性再生PET纤维丝浸渍在含有催化剂的丝胶蛋白溶液中，丝胶蛋白溶液浓度为5％，反应时间为15min，纤维浴比为1:80，浸渍后预烘温度140℃，预烘时间3min，干燥温度80℃。催化剂为二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶复合体系。利用催化剂使丝胶蛋白中的氨基与再生PET表面羧基共价交联接枝，即得到天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将再生PET纤维加入到工业脂肪酶和渗透剂复配溶液中，浸渍，烘干，得到预处理再生PET纤维；
(2)将步骤(1)中的预处理再生PET纤维经氧等离子体处理，得到含羧基改性再生PET纤维；
(3)将步骤(2)中的含羧基改性再生PET纤维丝浸渍在丝胶蛋白溶液中，利用催化剂使丝胶蛋白在再生PET表面共价交联接枝，即得天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维。
2.根据权利要求1所述的天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述工业脂肪酶的浓度为15-35g/L，渗透剂浓度为5-10g/L。
3.根据权利要求1所述的天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述工业脂肪酶包括磷酸酯酶和羧酸酯酶。
4.根据权利要求1所述的天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述渗透剂是脂肪醇聚氧乙烯醚。
5.根据权利要求1所述的天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述浸渍温度为25-60℃，浸渍时间为5-20min。
6.根据权利要求1所述的天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述纤维浴比为1:10-50。
7.根据权利要求1所述的天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述烘干温度为50-100℃，烘干时间为10-50min。
8.根据权利要求1所述的天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述氧等离子体处理功率为20-200W、反应时间为1min-30min。
9.根据权利要求1所述的天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述丝胶蛋白溶液浓度为1％-5％，反应时间为5-20min，纤维浴比为1:50-100，预烘温度100-150℃，预烘时间1-5min，干燥温度50-100℃。
10.根据权利要求1所述的天然丝胶蛋白接枝改性再生PET纤维制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述催化剂为二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶复合体系。
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