1丝胶蛋白介绍
1.1丝胶蛋白的结构与性能
丝胶分子中含带极性侧基的氨基酸如羟基氨基酸以及二氨基酸、二羧基酸的含量都比较高,其中丝氨酸与天门冬氨酸含量之和已接近氨基酸总量一半。极性侧键氨基酸占到74.61%,因此丝胶表现出良好的水溶性和吸水性。对于溶于水的丝胶,在自然条件下放置得到可逆性的丝胶凝聚。液胶向凝胶转化的温度一般在6O℃以下,凝胶向液胶转化温度50-70℃,在液胶向凝胶转化过程中,伴随着部份无规卷曲向B构象的不可逆转化。凝胶的强度与凝胶的浓度成正比。将丝胶水溶液浇铸在玻璃板或有机玻璃板上,室温干燥可以成膜。但这种膜会龟裂,实用价值不大,与其他物质混合制成混合膜,膜的理化性质则能得到改善。
1.2丝胶叠白粉
丝胶蛋白粉的提取可以用下茧、废丝、废料为原料,除去杂质后,用高温水溶脱胶,然后将丝胶溶解浓缩、干燥可制得固体粉末丝胶,也可以丝绸印染精炼废水中通过技术处理方法提取。精炼废水中(复炼水)测定丝胶含量为15g/L,本次技术研究试验用丝胶粉购于原湖州大利新有限公司的产品。
2甲壳素介绍
2.1甲壳素的结构与性质
甲壳素是一种无色、无毒、无味、耐晒、耐热、耐腐蚀、不怕虫蛀的结晶式无定型物。不溶于水、有机溶剂、稀酸和稀碱,可溶于浓硫酸、浓盐酸、85%磷酸,同时发生降解,分子量在100~200万降至30~70万,甲壳素可溶于一些非凡溶剂中,如二甲基乙酰胺一氯化锂、N一甲基吡咯烷酮一氯化锂等混合溶剂。甲壳素、壳聚糖的化学结构与纤维素极其相似。
2.2甲壳素的原料来源
甲壳类动物如虾、蟹的壳是甲壳素的重要资源。虾壳中壳聚糖含量为2O%,龙虾壳中为25%,蟹壳中含量为17~l8%,其余为35%~50%的碳酸钙,3O%~4O%的蛋白质。
由于一年四季能捕捉,原料易得,自然界中每年生物合成的甲壳素约有1O亿t,是仅次于纤维素的天然高分子化合物,也是地球上最丰富的有机物之一。在我国,随着淡水及海水虾、蟹养
2.3甲壳素的抗菌性
最近天然抗菌化合物在国内受到相当的关注。甲壳素就是其中之一。甲壳素经脱乙酰基后制得的脱乙酰甲壳素的结构中含有多个一0H和一NH2等极性基因,有极好的水合能力,保湿性能好。同时分子中的氨基又能和细菌细胞壁表面的阴离子结合,阻碍其生物合成而起到抗菌作用。
2.4壳聚糖
壳聚糖又称脱乙酰甲壳素是甲壳素最主要的衍生物。外观白色或灰白色,具有金属光泽易溶于某些有机酸,如在l%乙酸溶液中形成透明的壳聚糖液体溶液,是最重要的性质之一。
壳聚糖含有多种官能团,极具反应活性,可以进行交联、接枝、酰化、磺化、羧甲基化、烷基化、硝化、卤化、氧化、还原、络合等多种反应,生成不同的衍生物,其性质不同,用途也不同,壳聚糖分子内含游离的氨基和羟基,反应活性比甲壳素要强,用途更为广泛。壳聚糖的吸湿性高于甲壳素,仅次于甘油,优于山梨醇和乙二醇。壳聚糖还可以通过螯合,离子交换作用吸附许多重金属离子、蛋白质、氨基酸、染料等。壳聚糖的主链可发生水解反应,13一(1,4)甙键断裂,生成氨基葡萄糖,利用这一特性可制备一些难于制备的葡萄胺衍生物。
3丝胶/甲壳素改性舒适卫生整理技术思想
(1)丝胶中含有大量的一oH、一NH2、一COOH等亲水基团,利用丝胶物质的高度保湿性,将丝胶蛋白粉用海洋甲壳动物中的多糖为物质做黏结剂附着织物,形成牢固化学键合。该键合经反复洗涤也不会消失。
(2)经丝胶/甲壳素整理加工后,可赋于织物真丝光泽和手感,对皮肤触感更为柔和、滑爽,并且有优异的吸湿、放湿和保暖作用。丝织物经固着丝胶/甲壳素整理以后,吸湿性、保暖性、沾湿、放湿速度等都有明显的提高。另外动物蛋白氨基酸与人体皮肤蛋白组成类似,穿着时与皮肤亲
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(3)壳聚糖易溶于醋酸的水溶液中,但是纤维素和壳聚糖的稀醋酸溶液间无法产生牢固的化学键,其耐洗性有限。从多元酸对织物免烫整理的优越性得到启示,所以考虑用柠檬酸(CA)作为壳聚糖的溶剂,同时多元酸也能与织物形成交链作用。这样酯化反应不仅发生在柠檬酸(一CO0H)与纤维素(一OH)之间,而且也在柠檬酸(一C00H)与壳聚糖(一OH)间产生。另外游离的羧酸酯与壳聚糖上的氨基(一NH2)可形成盐。以此处理的织物具有极佳的抗微生物能力,同时还发现具有较好的抗皱能力。
(4)纤维素纤维轻易产生原纤化,用纤维素酶处理,可以光洁纤维,膨松织物,提高抗皱能力,改善织物手感等。丝胶/甲壳素整理液处理后,强度有所提高,伸长率略有下降,有利于缩水率指标的提高。织物的表面由于整理液的成膜性作用比较光滑,吸湿性增加,染色性能发生改变。
(5)麻类产品本身也具有天然的抑菌、凉爽、柔软、防静电的特性,经丝胶/甲壳素整理后性能更为优越,尤其是甲壳素抗菌作用,显示更为优越,还可以适当追加抗菌剂,提高卫生保健作用。
4丝胶/甲壳素改性舒适卫生整理工艺
4.1试验织物
纯棉布、锦/棉/氨弹力布、涤棉布、粘亚麻、人造棉、人棉缎等。
4.2改性工艺
配方:丝胶粉:A,甲壳素溶液:B,交链剂:C,纤维素酶:D,抗菌剂:E(可以不加),渗透剂:F,柔软剂:G,尿素:H
工艺条件:绳状设备,温度:(45±2)℃,时间:30~40min,水位:1100~1300L,pH:6~7。注:脱乙酰甲壳素用柠檬酸作溶剂,制成甲壳素溶液。织物改性处理完毕,然后脱水、烘干、在120~130~C下湿热整理,这样蛋白质氨基酸中的氨基与纤维素纤维中的羟基以氢键结合,加入交链剂与织物进行键合作用,所以结合比较牢固。
5结果与讨论
(1)织物经丝胶/甲壳素蛋白质溶液改性处理,在织物的松散结构区域发生交联
(2)丝胶/甲壳素改性舒适卫生整理技术研究还只是起步阶段,在理论和实践上有待于继续探索,尤其要扩大应用实践,从技术上、工艺上、操作上不断地完善提高。
(3)丝胶蛋白不仅在纺织品领域的开发应用前景看好,而且在化妆品、食品、医药、建材等领域也具有良好的开发前景。目前人们对它具有易溶、吸水、凝胶化、可改性、抗氧化等特性还了解不够,对它的功能、机理,从技术上还需要进一步研究、探索和提高。