[发明专利]一种接枝改性羊毛角蛋白增韧的PBS生物基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种接枝改性羊毛角蛋白增韧的PBS生物基复合材料的制备方法，首先采用Na₂S/尿素/十二烷基硫酸钠混合溶剂预处理羊毛纤维并粉碎，然后采用甲基丙烯酸丁酯对羊毛角蛋白粉末进行接枝改性，采用球磨机将BMA接枝改性的羊毛角蛋白粉末粉碎，最后经过熔融共混采用热压成型的方法制备接枝改性羊毛角蛋白增韧的PBS生物基复合材料。本发明制备方法简单，步骤易于操作，制备得到的PBS生物基复合材料能够提高废弃羊毛资源的利用率，改善PBS塑料的脆性，提高了生物材料的应用范围。

技术领域

本发明涉及一种接枝改性羊毛角蛋白增韧的PBS生物基复合材料的制备方法，属于生物基复合材料制备技术领域。

背景技术

随着社会的不断发展，人们对于环保材料的需求日益增加。近年来，源于可再生、可降解的天然高分子材料受到广泛关注。废弃羊毛角蛋白，是一类典型的高交联蛋白质，具有耐水稳定性好、导热系数小(隔热性能好)、隔音、不易燃烧、弹性好等优点。我国每年约产生100万吨的废弃羊毛角蛋白，绝大部分被填埋而未被充分利用。废弃羊毛角蛋白有以下主要来源：(1)羊毛纺织品消费领域；(2)羊毛纺织品加工领域：原料初加工、毛纺、毛织、服装等工程中产生的各种废弃100％羊毛纤维、回丝、废纱、废布等；(3)屠宰行业产生的废弃羊毛角蛋白等。

冷冻干燥技术能够使聚合物支架产生孔洞。冷冻干燥的原理是将含水物料降温到冰点以下，使水迅速转变为冰晶，之后在较高真空度和低温下使冰晶升华挥发，而材料仍保持冻结时形成的结构，因而与直接热烘干燥相比，冷冻干燥样品体积不变，且材料疏松多孔。

随着环保意识的日渐增长和各种环境新标准的制订，人们更加注重对环境友好、可生物降解材料的研究与开发。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)由丁二酸和丁二醇经缩合聚合合成而得，树脂呈乳白色，无嗅无味，易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢，最终分解为二氧化碳和水，是典型的可完全生物降解聚合物材料，具有良好的生物相容性和生物可吸收性；其合成原料来源既可以是石油资源，也可以通过生物资源发酵得到。PBS价格较低，熔点为114℃，但脆性大。

已有研究采用麻、棉秆皮等含纤维素的纤维增强PBS，但是由于纤维素纤维为亲水性纤维，PBS为疏水性树脂，两者界面相容性较差。有研究报道指出，经碱溶液处理后的纤维素纤维增强PBS的复合材料的纤维与基体的作用变强。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种接枝改性羊毛角蛋白的方法以增韧PBS生物基复合材料的制备方法，能够提高废弃羊毛资源的利用率，改善PBS塑料的脆性。

本发明采用如下技术方案：一种接枝改性羊毛角蛋白增韧的PBS生物基复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)预处理：在常温条件下，将废弃羊毛放于Na₂S/尿素/十二烷基硫酸钠SDS混合溶剂中进行预处理0.5-1h，浴比为20-30:1，使羊毛纤维部分二硫键被打断而溶胀，洗涤数次去除残留的化学试剂并进行冷冻干燥；

(2)初粉碎：将预处理干燥后的羊毛角蛋白采用粉碎机粉碎，得到羊毛角蛋白粉末；

(3)甲基丙烯酸丁酯BMA对羊毛角蛋白粉末的接枝改性：将羊毛角蛋白粉末放入四颈烧瓶内，以蒸馏水与二甲基亚砜DMSO的混合溶液为接枝反应介质，浴比为15-20：1，加热并不断搅拌，并向瓶内持续通入氮气排除空气，然后依次向反应瓶中加入NaHSO₃溶液、K₂S₂O₈溶液，控制总浴比为20-30:1，接枝反应温度为70-85℃，向瓶内加入甲基丙烯酸丁酯BMA单体，接枝反应5-7h后，加入羊毛角蛋白质量分数为2wt％的对苯二酚溶液，终止反应，用丙酮抽提去除均聚物聚甲基丙烯酸丁酯，最后得到甲基丙烯酸丁酯BMA接枝改性的羊毛角蛋白；