膠原蛋白表面化學(xué)自組裝改性PAN纖維及其性能影響的研究.pdf

1、聚丙烯腈（英文 Polyaerylonitrile，簡稱PAN）纖維在生產(chǎn)和使用過程中會產(chǎn)生大量的廢棄物，這不僅造成了資源的浪費還嚴(yán)重污染環(huán)境。而且PAN纖維雖具有良好的柔軟度、優(yōu)良的機械性能，但較差的吸水性、容易起靜電等缺點又限制了其應(yīng)用。本文旨在通過功能化改性，實現(xiàn)對廢棄PAN纖維的資源化再利用，并改善其自身缺陷。
　　本課題利用從皮革廢棄物中提取的膠原蛋白對廢棄的PAN短纖進行表面化學(xué)改性。首先通過堿水解將PAN纖維表面的氰

2、基轉(zhuǎn)化為羧基，進而再通過酰氯化反應(yīng)將其羧基基團轉(zhuǎn)化為酰氯基團，然后利用膠原蛋白中的氨基和羥基發(fā)生縮合反應(yīng)原理，成功制備了膠原蛋白表面改性PAN纖維，并對纖維的結(jié)構(gòu)和性能進行了表征和分析。
　　首先通過正交實驗和纖維白度檢測研究了PAN纖維的堿性水解工藝，確定其最優(yōu)條件為：氫氧化鈉濃度12％，水解溫度80℃，反應(yīng)時間10min，其氰基水解率為61.7%。用傅立葉紅外光譜（FTIR-ATR）、電子掃描顯微鏡（SEM）對水解前后的PAN

3、纖維進行了結(jié)構(gòu)表征，分析表明堿性水解過程發(fā)生在PAN纖維表面，而纖維內(nèi)層結(jié)構(gòu)幾乎未發(fā)生變化。
　　其次選用氯化亞砜作為酰氯化試劑，通過單因素實驗討論了反應(yīng)時間、氯化亞砜用量、反應(yīng)溫度對水解的PAN纖維酰氯化反應(yīng)的影響。實驗得出較佳的反應(yīng)工藝條件為：0.5g水解PAN纖維需2.0mL氯化亞砜試劑，反應(yīng)溫度80℃，時間60min，其羧基的酰氯化率可達(dá)85.1%
　　將膠原蛋白與酰氯化后的水解PAN纖維進行縮合反應(yīng)，通過優(yōu)化實驗處

4、理，得到了膠原蛋白含量達(dá)到8.45%的改性PAN纖維。通過對其進行氨基酸測試分析得出其氨基酸含量占改性纖維總量的8.07%，小于膠原蛋白含量；并利用FTIR-ATR、SEM和考馬斯亮藍(lán)染色對改性纖維的結(jié)構(gòu)和形態(tài)進行了表征。分析得出：紅外光譜圖中出現(xiàn)了酰胺鍵及羥基的特征吸收峰，表明PAN纖維表面發(fā)生了水解、縮合等一系列化學(xué)反應(yīng)，實現(xiàn)了膠原蛋白對PAN纖維的表面化學(xué)改性；通過掃描電鏡圖觀測到在PAN纖維表面形成了膠原蛋白表面層；借助于考馬斯

5、亮藍(lán)染色實驗驗證了膠原蛋白是通過化學(xué)作用結(jié)合在PAN纖維。
　　分析測試了膠原蛋白改性PAN纖維的力學(xué)性能、抗靜電性、熱穩(wěn)定性、回潮率等。實驗結(jié)果表明：與PAN纖維相比，膠原蛋白表面改性PAN纖維的拉伸斷裂強度提高了43%，但斷裂伸長率下降了17.4%，能夠滿足紡織加工的要求；比電阻和體積比電阻都下降了99.2%，使纖維的抗靜電性得到明顯改善；耐熱性變化不明顯；吸水率提高了93.6%，回潮率提高了280.1%，使得纖維吸水性和回潮