《Advanced Functional Materials》:Upcycling Keratin-Based Textile Waste Into High-Performance Hybrid Fibers Via Tuning the Interfacial Interactions
编辑推荐:
角蛋白基纺织废弃物是一种未被充分利用的富含蛋白质的原料,但因其机械强度低、可纺性差以及与其它生物聚合物的相容性有限,将其转化为再生纤维仍然具有挑战性。在这项工作中,研究人员采用干喷湿纺(dry-jet wet spinning)技术,利用从纺织废弃物中提取的角
角蛋白基纺织废弃物是一种未被充分利用的富含蛋白质的原料,但因其机械强度低、可纺性差以及与其它生物聚合物的相容性有限,将其转化为再生纤维仍然具有挑战性。在这项工作中,研究人员采用干喷湿纺(dry-jet wet spinning)技术,利用从纺织废弃物中提取的角蛋白制备了纤维素/角蛋白杂化纤维。提取过程中,角蛋白被分成两个级分,并对其化学组成、二级结构和分子量进行了彻底分析,以了解它们在纤维形成中的差异。研究人员利用高分子量角蛋白级分,通过多丝纺丝连续生产了纤维素/角蛋白比为70/30的杂化纤维,其线密度为1.2 dtex(对应直径11 μm),断裂强度为35–40 cN/tex(对应拉伸强度约480–560 MPa)。更有趣的是,该纤维在湿态下仍能保持其机械强度,这在多糖和蛋白质基纤维中很少实现。此外,与纯纤维素纤维相比,杂化纤维表现出更高的疏水性和更低的原纤化倾向。这种显著的方法展示了双重优势:将角蛋白废弃物增值为宝贵资源,同时能够实现对纤维素纤维性能的定制化调控。
通过调控界面相互作用将角蛋白基纺织废弃物升级回收为高性能杂化纤维
(一)研究背景与目的
全球塑料污染和可持续发展需求推动了生物基可降解纤维的开发与现有纺织品的高价值回收。纺织废物流中约40%为生物基纤维,其中角蛋白基材料(如羊毛废料)产量巨大但大量未被利用。角蛋白基废弃物回收的主要挑战在于:常规溶剂难以断裂其共价二硫键,提取过程中分子降解严重,再生角蛋白分子量低(约40–60 kDa),且再生时二硫键难以重新形成,导致可纺性差。纤维素高分子量和刚性骨架可提供结构支撑,但已有纤维素/角蛋白共混再生纤维常