[发明专利]一种基于偶合和酶促接枝共聚制备丝素基吸水材料的方法

说明书

本发明公开了一种基于偶合和酶促接枝共聚制备丝素基吸水材料的方法，属于纺织化学技术领域。本发明方法通过含乙烯基芳胺重氮化制备重氮盐，然后与丝素偶合反应，最后酶促丝素与亲水性乙烯基单体接枝共聚，增加丝素基材料的亲水性。具体工艺与步骤如下：(1)丝素溶液制备；(2)含乙烯基重氮盐的制备；(3)丝素蛋白偶合反应；(4)酶促丝素与亲水性乙烯基单体接枝共聚；(5)丝素基吸水材料的成型。与采用化学交联法在丝素上引入乙烯基单体，再利用过硫酸盐或紫外辐照法等化学方法引发丝素与亲水性乙烯基单体接枝共聚相比，本发明具有接枝共聚效率高、酶处理条件缓和及丝素基吸水材料吸水性好的优点。

技术领域

本发明涉及一种基于偶合和酶促接枝共聚制备丝素基吸水材料的方法，属于纺织化学技术领域。

背景技术

丝素蛋白是蚕丝的主要成分，由18种氨基酸组成，其中多数为极性较低的乙氨酸和丙氨酸链段，其余包括极性氨基酸，如谷氨酸、天门冬氨酸、丝氨酸和酪氨酸等。丝素具有良好的生物相容性和环境友好性，以丝素蛋白加工的再生蛋白材料具有无毒、无刺激性等特点。吸水性材料是带有许多亲水基团的高分子聚合物，不仅具有极高的吸水功能，且保水功能也较好(加压下不脱水或脱水很少)。一般来说，理想的吸水材料干燥后，其吸水能力仍可恢复，可反复使用。溶液聚合法是一种以水为载体，将单体溶解后进行聚合反应的方法，其中丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)单体是合成吸水材料的常用原料，但由于其聚合物存在不易生物降解、易污染环境的缺点，不同程度上影响了其应用。

因此，考虑若将具有良好生物分解性能的丝素蛋白，构建出一种吸水性能优良、且具有生物降解性的吸水材料，则对于拓展丝素蛋白用途、改善吸水材料的生态性具有重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于偶合和酶促接枝共聚制备丝素基吸水材料、其制备方法和应用。本发明通过偶合反应和催化丝素与亲水性乙烯基单体接枝共聚，增加丝素基材料的亲水性。

丝素中含约10％的酪氨酸，酪氨酸侧基苯环上含有酚羟基，有较高的反应活性，能与多种芳胺的重氮盐发生偶合反应。若将含有乙烯基的芳胺重氮化，并与丝素中酪氨酸进行偶合反应，则可在丝素蛋白上引入乙烯基团；与此同时，辣根过氧化物酶(HRP)有较强催化活性，在以双氧水(H₂O₂)为氧化剂，乙酰丙酮(ACAC)为引发剂的体系中，能催化乙烯基单体间发生聚合(例如：催化含乙烯基丝素蛋白与亲水性乙烯基单体之间接枝共聚)，这为丝素蛋白的亲水化改性和丝素基亲水材料的制备提供了新思路。

根据上述思路，本发明开发了如下方法进行丝素基吸水材料制备：

第一步：将含乙烯基的芳胺重氮化制备重氮盐，并与丝素蛋白进行偶合反应，在丝素蛋白分子上引入乙烯基；

第二步：在上述基础上，以HRP/H₂O₂/ACAC催化体系，酶促丝素与亲水性乙烯基单体之间接枝共聚，实现丝素蛋白亲水化改性，制备丝素基亲水材料。

本发明的第一个目的是提供一种丝素基吸水材料的制备方法，所述方法利用含乙烯基重氮盐与丝素蛋白偶合反应，然后酶促丝素与亲水性乙烯基单体接枝共聚，制备丝素基吸水材料。

在一种实施方式中，所述方法包括：丝素溶液制备；含乙烯基重氮盐的获取；含乙烯基重氮盐与丝素蛋白发生偶合反应；酶促丝素与亲水性乙烯基单体接枝共聚。

在一种实施方式中，所述方法还包括丝素基吸水材料的成型。

在一种实施方式中，所述丝素溶液制备是将桑蚕丝加入到溴化锂或氯化钙的水溶液体系中，制备丝素蛋白溶液。

在一种实施方式中，所述丝素溶液的处理工艺处方及条件：将脱胶后的蚕丝加入到溴化锂或氯化钙的乙醇溶液中，在50～80℃搅拌至溶解，然后以去离子水透析24～48小时，制得丝素蛋白溶液。