一种改性丝胶蛋白抗紫外涂层及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料表面处理，尤其涉及一种改性丝胶蛋白抗紫外涂层及其制备方法。

背景技术：

1、随着臭氧层破坏程度不断提高，直接导致到达地面紫外线量增加，而纺织物暴露在紫外光下是不可避免的。长时间照射紫外光会导致织物纤维发生老化，出现强度降低、寿命缩短甚至断裂的情况。此外，穿过织物的紫外线量的不断增加导致人罹患皮肤癌等疾病的风险急剧升高。在织物纤维表面涂覆抗紫外涂层是改善其抗紫外性能最简便、最有效的方法。

2、丝胶蛋白是由蚕的丝腺分泌，包裹在丝素纤维表层，是一种天然大分子蛋白质。丝胶蛋白因其良好的水溶性、更低的免疫原性和抗氧化活性等性能，而被广泛应用在各个领域。丝胶蛋白的氨基酸残基中含有大量的羟基、羧基、氨基等强极性基团，因此其紫外光吸收能力强。然而，氨基酸残基大多被包裹在蛋白质双螺旋结构的内部，难以暴露到表面吸收紫外线。

3、目前常见的抗紫外整理剂中的溶剂大多有毒性且后处理复杂，干燥过程中还可能释放有毒气体。因此，如何提供一种成本低廉、无毒环保且兼具卓越的抗紫外效应的涂层成了亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改性丝胶蛋白抗紫外涂层及其制备方法，解决现有技术中存在的问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将丝胶蛋白、水、铜源混合得到复合抗紫外整理剂；

5、(2)将复合抗紫外整理剂与固化剂混合，得到混合液，然后固化在织物表面，得到改性丝胶蛋白抗紫外涂层。

6、优选的，在上述一种改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法中，所述步骤(1)中铜源为乙酸铜、氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、基于铜基的mof中的一种或多种。

7、优选的，在上述一种改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法中，所述步骤(2)中固化剂为过氧化酶、多酚氧化酶、戊二醛、马来酰亚胺中的一种或多种。

8、优选的，在上述一种改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法中，所述步骤(1)中丝胶蛋白与水的质量体积比为1g：10～100ml，铜源与丝胶蛋白的质量比为1：10～300，所述步骤(2)中固化剂与丝胶蛋白的质量比为1：50～200。

9、优选的，在上述一种改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法中，所述步骤(1)中混合的具体过程：先将丝胶蛋白溶于水中，然后再与铜源混合。

10、优选的，在上述一种改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法中，所述与铜源混合的条件为：温度为0～60℃，时间为4～24h。

11、优选的，在上述一种改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法中，所述步骤(2)中固化的方法为：将织物置于混合液中经浸渍、预烘、干燥得到改性丝胶蛋白抗紫外涂层。

12、优选的，在上述一种改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法中，所述浸渍的时间为4～8h；所述预烘的时间为2～10min，预烘的温度为40～80℃；所述干燥的温度为20～30℃，干燥的时间为8～14h。

13、本发明还提供了一种由上述改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法制备得到的改性丝胶蛋白抗紫外涂层。

14、本发明中涉及的原理：

15、本发明提供了一种改性丝胶蛋白抗紫外涂层，选择蚕丝脱胶过程中产生的副产物丝胶蛋白作为抗紫外涂层的基底，利用铜金属离子会破坏蛋白质二级结构的特性，对丝胶蛋白进行改性，增强紫外光吸收能力。选择去离子水作为抗紫外涂层的溶剂，无污染、无毒害。丝胶蛋白的还原作用也会使得铜金属离子被还原成纳米粒子沉积在织物表面，屏蔽部分紫外线。

16、铜离子作为典型的重金属离子，可以使蛋白质发生变性(变性相当于是蛋白质的构象发生变化，螯合物是蛋白质表面的氨基与铜离子之间的相互作用产生的)，破坏蛋白质的双螺旋结构，使得其氨基酸残基暴露到表面。一方面增强了整理剂的紫外防护性能，另一方面更多的氨基酸残基也使得蛋白质的交联反应更加剧烈，与织物的结合力更强。

17、丝胶蛋白上存在的大量氨基会和铜离子产生络合作用，形成螯合物，再在交联剂的作用下，形成以丝胶蛋白为基底的抗紫外涂层。由于丝胶蛋白在紫外光区中低波数段有很强的紫外吸收，而铜纳米粒子也能够吸收300nm左右的紫外线，因此制备的复合抗紫外涂层可以有效改善织物的抗紫外性能。

18、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

19、(1)本发明充分利用了丝胶废液提取出的丝胶蛋白，将其作为抗紫外涂层基底。该涂层具备抗紫外性能优越、生物相容性好、溶剂无毒害等优势。

20、(2)本发明所述的改性丝胶蛋白抗紫外涂层具有双重的相互作用。一方面，丝胶蛋白作为铜离子的还原剂，将部分铜源还原成不同价态的铜纳米粒子并附着在织物表面的涂层中，这些铜纳米粒子可以反射、折射部分紫外线，增强紫外防护性能；另一方面，铜离子使得丝胶蛋白变性，提高了具有紫外线吸收能力的氨基酸残基的含量。

21、(3)本发明制备的改性丝胶蛋白抗紫外涂层显著增强织物纤维的紫外防护性能，改善织物的耐光老化性能，延长其使用寿命。

技术特征：

1.一种改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中铜源为乙酸铜、氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、基于铜基的mof中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中固化剂为过氧化酶、多酚氧化酶、戊二醛、马来酰亚胺中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中丝胶蛋白与水的质量体积比为1g：10～100ml，铜源与丝胶蛋白的质量比为1：10～300，所述步骤(2)中固化剂与丝胶蛋白的质量比为1：50～200。

5.根据权利要求4所述的改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中混合的具体过程：先将丝胶蛋白溶于水中，然后再与铜源混合。

6.根据权利要求5所述的改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法，其特征在于，所述与铜源混合的条件为：温度为0～60℃，时间为4～24h。

7.根据权利要求5或6所述的改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中固化的方法为：将织物置于混合液中经浸渍、预烘、干燥得到改性丝胶蛋白抗紫外涂层。

8.根据权利要求7所述的改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法，其特征在于，所述浸渍的时间为4～8h；所述预烘的时间为2～10min，预烘的温度为40～80℃；所述干燥的温度为20～30℃，干燥的时间为8～14h。

9.权利要求1～8任一项所述的改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法制备得到的改性丝胶蛋白抗紫外涂层。

技术总结
本发明属于高分子材料表面处理技术领域，公开了一种改性丝胶蛋白抗紫外涂层及其制备方法。该改性丝胶蛋白抗紫外涂层的制备方法，包括以下步骤：将丝胶蛋白、水、铜源混合得到复合抗紫外整理剂；将复合抗紫外整理剂与固化剂混合，得到混合液，然后固化在织物表面，得到改性丝胶蛋白抗紫外涂层。本发明所述的改性丝胶蛋白抗紫外涂层具有双重的相互作用。一方面，丝胶蛋白作为铜离子的还原剂，将部分铜源还原成不同价态的铜纳米粒子并附着在织物表面的涂层中，这些铜纳米粒子可以反射、折射部分紫外线，增强紫外防护性能；另一方面，铜离子使得丝胶蛋白变性，提高了具有紫外线吸收能力的氨基酸残基的含量。

技术研发人员：余若冰,黄雨,罗琨
受保护的技术使用者：上海继尔新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13