[发明专利]利用羊毛角蛋白制备纳米银的方法

说明书

本发明涉及一种利用羊毛角蛋白制备纳米银的方法，包括以下步骤：向熔融的尿素中加入羊毛，热处理、透析后，得到羊毛角蛋白水溶液；用碱将羊毛角蛋白水溶液的pH调节至9‑12，向其中加入银盐的水溶液，将反应液在80‑98℃下反应，得到纳米银。本发明方法简单，条件易控，利用熔融尿素提取的羊毛角蛋白作为还原剂和稳定剂制备纳米银，免除了其它非生态友好的还原剂、高分子稳定剂和分散剂的添加，可将所得纳米银直接应用于生物材料、复合材料、纺织品功能性整理剂等领域；本发明所得纳米银粒度均匀，粒径较小，分散性和稳定性好。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种利用羊毛角蛋白制备纳米银的方法。

背景技术

我国是毛纺工业大国，羊毛品种和资源极其丰富，但因受羊毛品质、饲养管理、纺织技术等因素的制约，每年都会产生大量的被废弃的羊毛短纤维和粗纤维。废弃的羊毛主要来自于以下三个方面：一是部分羊品种以及不良的生活环境所致的品质差的羊毛，二是在饲养管理方面因剪毛或者其它加工操作不当而导致产生了大量的可纺性差的羊毛短纤维，这些短纤维基本无纺织价值；三是养殖场、屠宰场、制革厂在生产加工过程中产生的大量废弃羊毛。这些废弃的羊毛，如果被随意丢弃，不仅是一种资源的浪费，而且也污染了环境。废弃的羊毛含有丰富的角蛋白，从废弃的羊毛中将角蛋白提取出来、并加以利用无疑是一种变废为宝、绿色环保的生产加工方式，对环境生态和经济的可持续发展具有重要的意义。从废弃羊毛中提取的羊毛角蛋白可以应用于多个领域，例如，可用作纺织品功能性整理剂、复合材料、吸附剂、生物医用材料等。

从羊毛中提取角蛋白的方法一般有氧化法和还原法，氧化法会引起羊毛纤维二硫键和肽键的同时断键，因而所提取的角蛋白分子质量不高。目前，还原法被大量应用于提取羊毛角蛋白，但所提取的角蛋白结构稳定性较差。虽然离子液体作为绿色环保型的溶剂也可用于羊毛角蛋白的提取，但溶解时间较长。近年，采用过热水在180-220℃下水解和氧化羊毛纤维提取羊毛角蛋白的新方法，因不需要添加其它化学试剂而受到关注，但用该方法获得的角蛋白分子质量较低，大约为1000-2000Da，属于低聚肽，且具有还原性的胱氨酸含量很低，故所得角蛋白的应用受到低分子质量的限制。另外，由于所得角蛋白中还原性的胱氨酸含量很低，因此将其用作还原剂还原银离子制备纳米银时需要很长的还原时间。

纳米银具有优异的抗菌性能，极少量的纳米银粒子便有很强的抗菌效果，不会产生耐药性，且抗菌效果持久。纳米银现已被广泛应用于导电涂层、生物医疗、抗菌纺织品、涂料、绿色家电家具抗菌膜、催化材料、热交换材料等领域。

纳米银的制备方法主要分为物理法和化学法。物理法有物理粉碎法、真空冷凝法、机械球磨法等方法。用物理粉碎法和机械球磨法制得的纳米银产品纯度低，颗粒分布不均匀，且不容易获得较小粒径的产品。真空冷凝法制备纳米银，对设备的要求很高，通常需要采用纯度很高的银原料，且存在纳米银粒子聚结的缺点。化学法包括还原法、气/液两相法、水热合成法、沉淀合成法等方法。气/液两相法合成纳米银需要较长的时间。水热合成法是在高压釜里的高温高压环境中进行反应，对反应条件要求太高。沉淀合成法易引入杂质，所得纳米银纯度低、粒径大，难以制备出较小粒径的纳米银粒子。还原法制纳米银，一般是在液相中通过氧化还原方法制备出纳米银粒子，在液相中银离子极易被还原，故还原法制备纳米银无疑是最简单可行的方法。

目前，纳米银多采用化学还原法制得。通常是在硝酸银溶液中加入硼氢化钠、水合肼、柠檬酸钠、葡萄糖等还原剂将银离子还原成银，同时还要加入聚乙烯吡咯烷酮等高分子聚合物来提高纳米银的分散稳定性。从绿色化学的角度考虑，过多地添加硼氢化钠、水合肼等有毒还原剂并不是环保的方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种利用羊毛角蛋白制备纳米银的方法，以从羊毛提取的角蛋白作为还原剂和稳定剂，制得稳定性好且具有抗菌功能的纳米银。

本发明提供了一种利用羊毛角蛋白制备纳米银的方法，包括以下步骤：