CN1285643C - 从羊毛中溶解羊毛角朊蛋白的助剂、及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种从羊毛中溶解羊毛角朊蛋白的助剂，及其制备方法和用途，属制取纯羊毛及其它角朊纤维蛋白溶液，角朊蛋白膜、粉末和块状物及其增塑角朊蛋白的技术。所述的助剂由溶剂、开键还原剂、表面活性剂、交联剂和水组成。其重量百分比分别为：溶剂5%～25%、还原剂10%～20%、表面活性剂0.5%～5%、交联剂大于0至等于或小于8%，其余为水。制备方法是将羊毛浸于所配制的助剂中溶解，溶解温度为50～80℃，溶解时间为4～10小时，并过滤去杂为角朊蛋白溶解液。所述助剂也适用于羊绒、牦牛毛、牦牛绒、驼毛、驼绒及其他动物毛发类角朊蛋白纤维等。
Description
技术领域
本发明涉及一种从羊毛中溶解羊毛角朊蛋白的助剂、及其制备方法和用途。该助剂可以从羊毛中溶解羊毛角朊蛋白，进而制取羊毛角朊蛋白溶液及其制品。
背景技术
我国羊毛资源丰富，又是毛纺业生产大国，由于羊毛品质、饲养管理和纺织技术的限制，每年都有大量的短纤维、粗纤维被废弃，这些不仅造成了角朊蛋白资源的浪费，而且污染环境。因此研究废弃羊毛纤维的再生利用及其方法，对有效利用和保护自然资源有着十分重要的意义。羊毛角朊蛋白的再生技术虽早有研究，但相关应用的报道却是很少的。
蛋白质高分子纤维分天然蛋白质纤维(如羊毛、蚕丝等)和再生蛋白质纤维两大类。再生蛋白质纤维又分再生动物蛋白质纤维(如从蚕丝、牛奶中提取蛋白质纺制的纤维)和再生植物蛋白质纤维(如从大豆、花生、玉米等中提取蛋白质纺制的纤维【专利申请号：99116636.1】)两种，本专利介绍的是一种从羊毛中溶解羊毛角朊蛋白的助剂、及其制备方法和用途。虽然已有包括日本【日本专利申请号：9291138和7842281】和中国【专利申请号：02155362.9和02155407.2】的类似专利和文章报道，但与本发明使用的化学试剂、溶剂原理和溶解液酸碱性存在不同，亦与本发明的制备方法存在不同。
目前国内有关专利有：“一种角蛋白溶液和固体制备技术”(CN：02155362.9)。采用酸性溶液从角蛋白质原料中提取角蛋白；其化学机理是用还原方法切断角蛋白质分子链间的S-S交联，在此基础上选用具有强烈膨化作用的无机盐、尿素、硫脲等试剂，使角蛋白质材料充分溶胀直至溶解，得到角蛋白溶液及固体；其工艺流程为：原料粉碎→洗净→溶解→角蛋白溶液→交联→凝聚→水洗→角蛋白质固体。
“角蛋白再生纤维的技术”(CN：99116699)。该发明是从角蛋白原料中提取蛋白，蛋白再生纤维的制造方法。其主要工艺流程为：原料→脱脂去杂→溶解→蛋白质的交联→封闭游离氨基→蛋白纺丝液→纺丝→蛋白再生纤维。其特征在于用各种动物毛(包括毛纺厂下脚毛、猪毛、鸡鸭毛、牛毛等)、废蚕丝、废皮革等各种蛋白作为蛋白纤维原料。该专利采用碱性溶液及环氧氯丙烷、甲醛做交联剂。
尽管羊毛在弱酸、甚至是低浓度的强酸下，损伤较小，但在较高浓度的强酸，或较高温度(＞60℃)弱酸的作用下，羊毛就会有很大的损伤，造成羊毛角朊大分子的降解。结果使角朊蛋白提取率低，所获角蛋白质溶液的浓度低，产业化成本高。另外，酸性液体中的金属离子，特别是钙离子，易使使蛋白质发生变性，产生不溶物。
碱对羊毛的作用强烈，其不仅会使肽链大分子降解，而且对胱氨酸有着彻底地分解作用，最终的产物是溶于水中的硫化氢。故在碱性条件下提取角朊蛋白，所获角蛋白质溶液必然会浓度低，制成率低，分子量小，而且工艺参数不易控制。
上述专利报道虽与角朊蛋白溶解处理和利用有关，但与本发明使用的化学试剂、溶剂原理、溶解液酸碱性存在不同，亦与本发明的制备方法存在不同。
发明内容
本发明目的是提供一种从羊毛中溶解羊毛角朊蛋白的助剂。
本发明目的还是提供一种上述助剂的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种上述助剂的用途。
本发明的助剂是一种强极性的中性溶液，可以从羊毛中制取角朊蛋白溶液及其制品。所述的助剂是由溶剂、开键还原剂、表面活性剂、交联剂和水组成。其重量百分比分别为：溶剂5％～25％、开键还原剂10％～20％、表面活性剂0.5％～5％、交联剂大于0至等于或小于8％，其余为水。
所述的溶剂为：尿素水溶液(浓度为20％～35％)、硫脲水溶液(浓度为23％～40％)、盐酸胍水溶液(浓度为20～40％)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)，可选自其中的1种或2种溶剂。
所述的还原剂为：二硫苏糖醇(DTT)、2-巯基乙醇、巯基乙胺、谷胱甘肽(还原型)、巯基乙酸、巯基丙酸等，可选自其中的1～3种。
所述的表面活性剂是阴离子型表面活性剂为：脂肪酸(油酸、月桂酸、亚麻酸、硬脂酸，选其中一种)；烷基硫酸钠(其中烷基的碳数为10～20)；烷基苯磺酸钠(其中烷基的碳数为10～20)；烷基磺酸钠(其中烷基的碳数为10～20)。可选自其中的一种。
所述的交联剂为：水溶性的多元环氧化合物或多元羧酸，可选自其中1～2种。所述的多元环氧化合物为二环氧丙基-4，5二羟基乙烯脲、二环氧丙基聚氧乙烯醚(聚氧乙烯的n为1～5)、三环氧丙基甘油醚；多元羧酸为柠檬酸、衣糠酸、乙二酸、丙二酸、丁烯二酸。
本发明的助剂可以将上述的溶剂、开键还原剂、表面活性剂、交联剂和水混合，制得强极性的中性溶液，其重量百分比分别为：溶剂5％～25％、开键还原剂10％～20％、表面活性剂0.5％～5％、交联剂大于0至等于或小于8％，其余为水。
采用本发明的助剂可以将羊毛制取成去除不溶物的羊毛角朊蛋白溶解液。
制备方法：将羊毛洗净；将溶剂、开键还原剂、表面活性剂、交联剂加水按比率混合，制得强极性的中性溶液；将所述羊毛浸入强极性中性溶液中，在恒温50-80℃中，30-100n/min搅拌速度下进行溶解4-10个小时；将溶解液用滤筛逐层进行过滤，除去不溶物，得到无残渣角朊蛋白溶解液。进而可以用于制备纯角朊蛋白制品。
本发明采用强极性中性溶液的助剂，从羊毛及其他角朊蛋白纤维中制取角朊蛋白，所用的化学试剂属有机药品，化学机理是用还原方法拆散角朊蛋白大分子间的二硫键和氢键作用，而又尽量保持角朊大分子主链的完整性，减少对角朊大分子链的破坏。所用试剂对氨基酸都有稳定作用。用其配制的溶解液在整个羊毛及其他角朊蛋白纤维溶解过程中一直保持中性状态(pH＝6.5～7.5)。且在整个实验中不含重金属元素，不会在反应中引起角朊蛋白的变质。所制取的羊毛角朊溶解液，溶解率高，高达87％(通常报道方法为小于60％)。
本发明的助剂也适用于羊绒、牦牛毛、牦牛绒、驼毛、驼绒及其他动物毛发类角朊纤维中制取角朊蛋白溶解液。
具体实施方式
通过以下实施例子将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。
实施例1
将下述物质混合配成助剂：尿素溶液(浓度20％～35％)150～400克、2-巯基乙醇10～20克、十二烷基硫酸钠(SDS)5～20克和水100～400克。洗净羊毛10～20克浸入助剂中，在温度60℃下溶解时间5h。将溶解液用滤筛逐层进行过滤，除去不溶物，得到无残渣溶液。
羊毛溶解率为87.3％。
实施例2
将下述物质混合配成助剂：二甲基甲酰胺溶液(浓度15％～35％)200～400克、巯基乙酸10～20克、十二烷基硫酸钠(SDS)5～20克、三环氧丙基甘油醚0.2％～3％和水100～400克。废弃羊毛下脚料10～20克浸入助剂中，在温度50℃下溶解时间6h。将溶解液用滤筛逐层进行过滤，除去不溶物，得到无残渣溶液。
羊毛溶解率为84.6％。所制成的角朊蛋白膜强度为含交联剂的高于不含交联剂的20％～25％。
实施例3
将下述物质混合配成助剂：尿素溶液(浓度20％～35％)200～400克、2-巯基乙醇10～20克、十二烷基苯磺酸钠5～20克和水100～400克。洗净羊毛10～20克浸入助剂中，在温度50℃下溶解时间6h。将溶解液用滤筛逐层进行过滤，除去不溶物，得到无残渣溶液。
羊毛溶解率为87.1％。
实施例4
将下述物质混合配成助剂：尿素溶液(浓度20％～35％)200～400克、2-巯基乙醇5～10克、巯基乙酸3～8克、十二烷基苯磺酸钠5～20克和水100～400克。羊毛10～20克浸入助剂中，在温度50℃下溶解时间8h。将溶解液用滤筛逐层进行过滤，除去不溶物，得到无残渣溶液。
羊毛溶解率为86.3％。
实施例5
将下述物质混合配成助剂：尿素溶液(浓度20％～35％)200～400克、2-巯基乙醇10～20克、十二烷基苯磺酸钠5～20克和水100～400克。牦牛毛10～20克浸入助剂中，在温度50℃下溶解时间8h。将溶解液用滤筛逐层进行过滤，除去不溶物，得到无残渣溶液。
牦牛毛溶解率为81.4％。
实施例6
将下述物质混合配成助剂：尿素溶液(浓度20％～35％)200～400克、2-巯基乙醇10～20克、十二烷基苯磺酸钠5～20克、二环氧丙基-4，5二羟基乙烯脲0.5～2克，乙二酸0.5～5克和水100～400克。牦牛毛10～20克浸入助剂中，在温度50℃下溶解时间8h。将溶解液用滤筛逐层进行过滤，除去不溶物，得到无残渣溶液。
羊毛溶解率为82.7％。所制得的溶液的粘度可增加5～10％。
Claims (3)
1、一种从羊毛中溶解羊毛角朊蛋白的助剂，其特征在于所述的助剂是由溶剂、开键还原剂、表面活性剂、交联剂和水组成，其重量百分比分别为：溶剂5％～25％、开键还原剂10％～20％、表面活性剂0.5％～5％、交联剂大于0至等于或小于8％，其余为水；
所述的溶剂是尿素水溶液、硫脲水溶液、盐酸胍水溶液、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺，选自其中的1～2种；
所述的还原剂是二硫苏糖醇、2-巯基乙醇、巯基乙胺、谷胱甘肽、巯基乙酸或巯基丙酸，选自其中的1～3种；
所述的表面活性剂为阴离子型表面活性剂，包括油酸、月桂酸、亚麻酸、硬脂酸在内的脂肪酸、烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠，所述的烷基的碳数为10～20；
所述的交联剂是水溶性的多元环氧化合物或多元羧酸，选自其中1～2种；所述的多元环氧化合物为二环氧丙基-4，5二羟基乙烯脲、聚氧乙烯的n为1～5的二环氧丙基聚氧乙烯醚、三环氧丙基甘油醚；多元羧酸为柠檬酸、衣糠酸、乙二酸、丙二酸、丁烯二酸。
2、一种如权利要求1所述从羊毛中溶解羊毛角朊蛋白的助剂的制备方法，其特征在于溶剂、开键还原剂、表面活性剂、交联剂和水混合，其重量百分比含量分别为溶剂5％～25％、开键还原剂10％～20％、表面活性剂0.5％～5％、交联剂大于0至等于或小于8％，其余为水；所述的溶剂、开键还原剂、表面活性剂和交联剂如权利要求1所述。
3、一种如权利要求1所述从羊毛中溶解羊毛角朊蛋白的助剂的用途，其特征是用于从羊毛及其它角朊蛋白纤维中制备角朊蛋白溶解液。
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