[发明专利]一种羽毛蛋白/水溶性聚氨酯复合膜的制备方法

摘要

本发明属于化学工程技术领域，以及属于功能性高分子化学技术领域，通过利用废弃的羽毛接枝水溶性聚氨酯得到一种力学性能优良的复合膜，使得废弃羽毛变废为宝。众所周知，羽毛角蛋白分子中其肽链亲水极性基团较多如-OH、-NH₂、-COOH、-SH等基团很多，导致了羽毛蛋白成膜的柔软性、强度和延展性较差。聚氨酯因为存在特殊的结构，使其具有很多的优点。如作为涂料应用时气味小或者无气味，残料易清理；作为涂膜时耐磨、高光泽、高弹性、黏结力强，所以本发明利用聚氨酯耐腐蚀、柔软、有弹性等优点来改善蛋白类物质存在的硬、脆以及耐水性差等缺点，可以起到弥补两种材料缺点，而保留材料优异性能为目的。

主权项

一种羽毛蛋白/水溶性聚氨酯复合膜的制备方法，其特征在于，该方法包括如下各步骤：1）提取羽毛角蛋白的提取流程分为三个主要阶段，即：乙醇预处理（I）、盐酸预处理（II）和巯基乙醇还原（III）；简述如下：原料羽毛经自来水反复洗涤，干燥后粉碎，然后进行乙醇预处理，得到脱脂羽毛（I）；将脱脂羽毛用一定浓度的酸溶液处理，洗涤、干燥后得酸预处理羽毛（II）；依次加入水、硫化钠、助剂等，在适当温度下还原（III）；最后过滤、调节滤液pH至酸性，得到沉淀，将沉淀用水反复洗涤后，冷冻干燥，得到羽毛蛋白粉（FK）；2）在装有搅拌器、冷凝管及温度计的三口烧瓶中，加入甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚醚二元醇（PPG1000）,加热到50℃~60℃反应2h，控制好TDI用量，使TDI的量为PPG的20%~60%；3）向第二步的混合物中加入2%~8%的二羟甲基丙酸（DMPA），继续反应至‑NCO值达到理论值，再加入适量的1,4‑丁二醇(BDO）扩链继续反应1.5h，调节‑NCO/‑OH的摩尔比值大概在1.1：1~1.8：1左右，所得的乳液为均匀的泛蓝光的半透明乳液；4）其中第三步中反应至‑NCO值达到理论值采用二正丁胺法跟踪测定不同时间段体系中的‑NCO含量；称取0.1g溴酚蓝放入100mL容量瓶中，用1.5mL浓度为0.1mol/L的氢氧化钾溶液溶解，然后用蒸馏水稀释至刻度；用分析天平称取（0.2~0.5g）异氰酸酯，并用移液管移取20mL0.1mol/L的二正丁胺甲苯溶液，两者加入到锥心瓶中，剧烈震荡使其充分溶解；静置一段时间后用50mL甲醇稀释后并且摇匀，加入5滴溴酚蓝指示液，用0.1mol/L盐酸标准溶液滴定至终点（由蓝色变黄色，13s不变蓝为止）；5）降温至45℃左右向第三步中加入一定量的封端剂缩水甘油，再降温加入三乙胺（TEA）反应30min，最后加入去离子水高速乳化制得一定固含量的末端带有反应基团的聚氨酯预聚体乳液；6）取一定量的第五步的聚氨酯预聚体乳液至三口烧瓶中，取一定量第一步的羽毛蛋白粉配置好15%的羽毛角蛋白溶液，控制羽毛蛋白粉与聚氨酯预聚体乳化的量为1：1~2.5：1左右；调节pH为4~9，在45℃的水浴锅内，搅拌1h，即可得聚氨酯改性角蛋白的聚合物乳液；7）将15cm×15cm 的聚四氟乙烯模具板放在水平面上，取适量制备好的羽毛蛋白/聚氨酯预聚体乳液倒入模具中，尽量使溶液充满板的内槽，以保证干燥后膜的厚度适当；在室温下干燥成膜，取下备用。