HRP催化羊毛织物接枝功能改性

发布时间：2020-05-27 08:19

【摘要】：羊毛是一种天然的蛋白质纤维,具有柔软、保暖、轻盈、抗皱、抗静电等优良性能,可广泛的应用于高档的服装面料和家用纺织品。但是羊毛纤维表面包覆一层致密的鳞片层和疏水性的磷脂层,导致羊毛润湿性差、易毡缩变形和滋生细菌,使得羊毛织物在使用上受到很大的限制。因此对羊毛纤维进行改性,提高织物的机可洗性、美观性和穿着舒适性是十分必要的。近年来,利用生物酶对纤维进行接枝改性的研究,获得了国内外学者的的广泛关注。本文首先对辣根过氧化物酶(HRP)催化羊毛织物接枝壳聚糖(CS)反应机理进行研究。以对羟基苯乙酰胺(PHAD)作为羊毛的模型物,用紫外-可见光谱和傅立叶变换红外光谱对壳聚糖和PHAD的接枝聚合产物表征分析。在反应液的紫外-可见光谱中,苯环侧链的特征吸收峰逐渐消失,并向高波长方向移动,说明PHAD的侧链发生了反应,共轭链长度增加;在反应产物的傅立叶变换红外光谱中,在1635 cm~(-1)处出现了C=N和C=C伸缩振动峰,表明了壳聚糖上氨基和PHAD发生了迈克尔加成或席夫碱反应。这些特征吸收峰的变化,都证实壳聚糖上的氨基可以与PHAD发生接枝耦合。然后,用二氯异氰尿酸钠(DCCA)对羊毛织物进行预处理,再利用HRP催化预处理羊毛接枝壳聚糖。通过红外光谱、扫描电镜进一步证明HRP能成功催化羊毛接枝壳聚糖。用Allworden反应、溴酚蓝法、润湿性、毡缩率、抗菌性等测试,对比研究预处理和酶促接枝壳聚糖对羊毛织物性能的影响。实验结果表明:预处理对羊毛鳞片有一定的损伤作用,但能有效的提高壳聚糖的接枝率,接枝壳聚糖的原羊毛织物(unpretreated W-g-CS)的接枝率为4.8%,接枝壳聚糖的预处理羊毛织物(W-g-CS)的接枝率为12.6%;与原羊毛相比,W-g-CS的亲水性、防毡缩性和抗菌性均有明显提高,其在15 s时的接触角为46°,毡缩率降为4.3%,抗菌活性高达99.9%。在上述研究的基础上,利用HRP催化阿魏酸预改性羊毛织物接枝壳聚糖,并对处理后羊毛织物的润湿性、防毡缩效果进行考察。采用拉曼光谱、傅立叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电镜等测试,证明EDC/NHS能成功将阿魏酸接枝到羊毛纤维表面,并且HRP/H_2O_2能通过阿魏酸“桥梁”将壳聚糖接枝到羊毛纤维上。用差式扫描量热分析、热重分析、白度、静态接触角、毡缩率、拉伸断裂强力等测试,对比接枝阿魏酸对HRP催化羊毛接枝壳聚糖的促进作用。实验结果表明:与原羊毛和W-g-CS相比,接枝壳聚糖的阿魏酸预改性羊毛织物(W-g-FA-CS)具有更好的润湿性能和防毡缩性能。W-g-FA-CS的润湿时间为21 s,毡缩率减小到3.80%,其拉伸断裂强力和热稳定性均有所提高,白度从79.47减小到76.27。为进一步考察HRP催化羊毛织物接枝不同功能性化合物对其性能的影响。采用HRP/H_2O_2体系,将聚乙烯亚胺(PEI)分别接枝到预处理羊毛织物和阿魏酸预改性羊毛织物上,用傅立叶变换红外光谱和X光电子能谱对改性后的羊毛纤维进行分析表征。利用差式扫描量热分析、热重分析、白度、毡缩率、拉伸断裂强力等测试比较不同条件处理后羊毛织物的性能变化。实验结果表明:接枝聚乙烯亚胺的阿魏酸预改性羊毛织物(W-g-FA-PEI)的防毡缩性效果最好,毡缩率为4.22%,且强力没有损失,白度和热稳定性略有降低。
【图文】：

示意图,羊毛纤维,层次结构,示意图

第一章绪论1.1 羊毛纤维的结构和化学组成1.1.1 羊毛的物理结构羊毛纤维横截面呈圆形或椭圆形，主要是由鳞片层、皮质层和髓质层三个部其中髓质层只存在于粗羊毛中，鳞片层约占羊毛总重量的 10%，皮质层占羊毛90%左右。皮质层是由大量紧密堆积的皮质细胞沿纤维轴向平行排列而构成的毛纤维的主要组成部分，决定羊毛的强力、伸长、弹性等重要的物理机械性能层主要是由角质细胞组成，呈鳞片或瓦片状覆盖在羊毛纤维的表面，对羊毛纤活性、毡缩性和润湿性都有着重要的影响。鳞片细胞之间、鳞片细胞和皮质细皮质细胞之间通过网状分布的细胞间质（CMC）粘合起来，构成羊毛整体。羊层次结构示意图[2]如图 1-1 所示。

示意图,羊毛鳞片,示意图,鳞片

图 1-2 羊毛鳞片层示意图Fig. 1-2 Diagrams of wool scale layer含有大量的半胱氨酸，是由一层较厚的角蛋白构成 60%左右，且有部分鳞片外层延伸到鳞片的边缘为鳞片次表层 A 和鳞片次表层 B，，其中 A 层位于-50%，含有大量的胱氨酸残基，比较难被膨化；比其它部分要高。的半胱氨酸含量很低仅占 3%左右，是由非角蛋白约占鳞片层总量的 40%。由于鳞片内层中二硫键交只有一个是以半胱氨酸的形式存在，其酸碱性和极，所以其化学性质活泼，易受化学试剂和蛋白酶组成-氨基酸以肽链形式构成的大分子聚合物，主要包
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS195.5

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