【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纤维绵垫，具体涉及一种角蛋白基多孔凝胶纤维绵垫及其制备方法和应用。
技术介绍
1、合理的缓冲垫设计能起到调节和改变人体受到压力的大小和分布的作用，提高舒适度，降低因久坐久卧导致的健康风险。
2、目前市场上已经有多种多样的缓冲垫，如气垫、水垫、硅胶垫、乳胶垫等，但都有这样或那样的缺点。比如气垫舒适性不好，稳定性一般，且不吸水，不防扎，存在安全隐患；水垫不防扎、不吸水、不导热、且短时间接触有冷感，长时间接触又不散热；硅胶垫由于其自身结构问题，无法做到吸湿排汗，从而导致皮肤与硅胶垫接触面湿润；乳胶垫制作成本偏高，普通消费者难以承担。
3、纤维绵垫因柔软及透气透湿而逐渐受到人们的青睐，但其缺乏调节人体压力大小和压力分布的缓冲效果。水凝胶垫与人体软组织的柔软度相似，具有很好的柔韧性和抗压性，使人的体重可以均匀地分布在水凝胶垫上，保护其受压处的皮肤，可达到与人体轮廓的自然贴合，吸收和缓冲人体受到的压力，其明显的支撑感使人感到舒适。但普通水凝胶垫也存在机械性能较差，难以承受长时间、反复压力的问题。
4、因此，开发出一种具有缓冲效果且亲肤、能够吸收人体汗液以改善舒适性的纤维绵垫，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种角蛋白基多孔凝胶纤维绵垫及其制备方法和应用。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用了以下的技术方案：
3、本专利技术的一个目的是提供一种角蛋白
4、(1)向角蛋白提取液中加入聚合物，充分搅拌后得到角蛋白基溶胶，再向角蛋白基溶胶中加入适量碳酸钙并搅拌均匀；
5、(2)将步骤(1)中的含有碳酸钙的角蛋白基溶胶倒入非织造纤维绵中将非织造纤维绵浸没，经冷冻及解冻后，得到含碳酸钙的角蛋白基凝胶纤维绵垫；
6、(3)将步骤(2)中的纤维绵垫放入冰乙酸溶液中进行反应，再次经冷冻及解冻后，得到角蛋白基多孔凝胶纤维绵垫。
7、本专利技术在制备水凝胶的过程中将非织造的纤维绵与角蛋白基溶胶复合，并通过添加碳酸钙与冰乙酸反应产生气孔，制备工艺简单，制成的多孔凝胶纤维绵垫兼具纤维绵的透气性、高支撑强度和水凝胶的缓冲性、亲肤性和压缩回弹性；并且多孔结构使得凝胶纤维绵垫具有更好的吸收液体的性能，有利于吸收人体的汗液，改善舒适性。
8、角蛋白作为自然界中广泛存在的生物高分子之一，它由多种氨基酸构成，利用角蛋白制备的水凝胶具有生物相容性、可生物降解性、亲肤性和无毒性。同时角蛋白大分子链上还含有大量的亲水基团，如-oh、-nh2和-cooh等，因此由角蛋白制备的水凝胶具有良好的吸收和保持水分的能力。另外，角蛋白分子上大量活性基团的存在使其能够容易地与其他高分子物质结合，形成复合水凝胶来调控力学强度，得到具有类似于人体皮肤的弹性材料。从废弃动物毛发中提取角蛋白，有利于节约资源，缓解废弃物导致的环境压力，将大量价廉易得且有应用前景的天然废料回收利用，制备出高附加值的凝胶纤维绵垫具有现实意义且顺应绿色可持续发展的大背景。
9、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述角蛋白提取液的制备方法为：将洗净的动物毛发剪短至长度为5～10mm，备用，将尿素和l-半胱氨酸溶解于水中得到混合溶液，再将备用的动物毛发加入至混合溶液中，在60～80℃下溶解4～6h后过滤，得到所述角蛋白提取液。
10、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述混合溶液中的尿素与l-半胱氨酸的质量比为12～16：1，备用的动物毛发与混合溶液的质量比为1：20～25。
11、根据本专利技术的一些优选实施方面，制备得到所述角蛋白提取液后，将其在40～60℃的温度条件下浓缩至质量分数为2.4～3.0wt％。
12、根据本专利技术的一些优选实施方面，步骤(1)中含碳酸钙的角蛋白基溶胶的制备方法为：取浓度为2.4～3.0wt％的角蛋白提取液，向其中加入适量聚合物，在80～95℃下搅拌至完全溶解，得到角蛋白基溶胶，再向所述角蛋白基溶胶中加入适量碳酸钙，并将其搅拌均匀；所述角蛋白基溶胶与碳酸钙的质量比为1000：3～5。
13、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述聚合物为聚乙烯醇、壳聚糖、聚乙二醇、明胶或海藻酸钠中的一种或多种。当选用的聚合物为聚乙烯醇时，所述角蛋白提取液与聚乙烯醇的质量比为1：3％～6％。
14、根据本专利技术的一些优选实施方面，步骤(2)中，非织造纤维绵的体积质量为0.01～0.06g/m3，所述非织造纤维绵与角蛋白基溶胶的质量比为1：50～150；步骤(2)中的冷冻温度为-20～-10℃，冷冻时间为6～10h。
15、根据本专利技术的一些优选实施方面，步骤(3)中的冰乙酸溶液的体积百分浓度为45％～55％，步骤(3)中的冷冻温度为-20～-10℃，冷冻时间为8～12h。
16、具体地，本专利技术的角蛋白基多孔凝胶纤维绵垫的制备方法主要包括如下步骤：
17、(1)将动物毛发洗净烘干剪短备用，将尿素和l-半胱氨酸溶解于水中得到混合溶液，再将备用的动物毛发加入至混合溶液中，在60～80℃下溶解4～6h后过滤，得到角蛋白提取液，随后将角蛋白提取液在40～60℃的温度条件下浓缩至质量分数为2.4～3.0wt％；
18、(2)取浓度为2.4～3.0wt％的角蛋白提取液，向其中加入适量聚合物，在80～95℃下搅拌至完全溶解，得到角蛋白基溶胶，再向角蛋白基溶胶中加入适量碳酸钙，在300～500rpm的转速下搅拌45～60min，将其搅拌均匀；
19、(3)将非织造纤维绵置于平底容器中，按照非织造纤维绵与角蛋白基溶胶的质量比为1：50～150的比例，将步骤(2)中的含有碳酸钙的角蛋白基溶胶倒入非织造纤维绵中，将非织造纤维绵浸没并在-20～-10℃下冷冻6～10h后取出，在室温下解冻3～4h后放入水中清洗并浸泡18～24h，取出晾干，得到含碳酸钙的角蛋白基凝胶纤维绵垫；
20、(4)将步骤(3)中的纤维绵垫放入冰乙酸溶液中反应8～10min，产生气孔，再次将纤维绵垫在-20～-10℃下冷冻8～12h后取出，在室温下解冻3～4h后放入水中清洗并浸泡18～24h，取出晾干，得到角蛋白基多孔凝胶纤维绵垫。
21、本专利技术的另一个目的是提供一种由上述的制备方法制备得到的角蛋白基多孔凝胶纤维绵垫。
22、本专利技术的又一个目的是提供一种上述的角蛋白基多孔凝胶纤维绵垫在凉垫、坐垫、床垫中的应用。
23、由于以上技术方案的实施，本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本专利技术中的角蛋白基多孔凝胶纤维绵垫及其制备方法，以可生物降解的动物毛发为原料，原料来源广泛且成本低，有利于节约资源，缓解废弃物导致的环境压力；制得的多孔凝胶纤维绵垫兼具纤维绵的透气性、高支撑强度和水凝胶的缓冲性、亲肤性和压缩回弹性；并且多孔结构使其具有更好的吸收液体的性能，有利于吸收人体的汗液，改善各类久坐本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种角蛋白基多孔凝胶纤维绵垫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述角蛋白提取液的制备方法为：将洗净的动物毛发剪短至长度为5～10mm，备用，将尿素和L-半胱氨酸溶解于水中得到混合溶液，再将备用的动物毛发加入至混合溶液中，在60～80℃下溶解4～6h后过滤，得到所述角蛋白提取液。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中的尿素与L-半胱氨酸的质量比为12～16：1，备用的动物毛发与混合溶液的质量比为1：20～25。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，制备得到所述角蛋白提取液后，将其在40～60℃的温度条件下浓缩至质量分数为2.4～3.0wt％。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中含碳酸钙的角蛋白基溶胶的制备方法为：取浓度为2.4～3.0wt％的角蛋白提取液，向其中加入适量聚合物，在80～95℃下搅拌至完全溶解，得到角蛋白基溶胶，再向所述角蛋白基溶胶中加入适量碳酸钙，并将其搅拌均匀；所述角蛋白基溶胶与碳酸钙的质量比为1000：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物为聚乙烯醇、壳聚糖、聚乙二醇、明胶或海藻酸钠中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，非织造纤维绵的体积质量为0.01～0.06g/m3，所述非织造纤维绵与角蛋白基溶胶的质量比为1：50～150；步骤(2)中的冷冻温度为-20～-10℃，冷冻时间为6～10h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的冰乙酸溶液的体积百分浓度为45％～55％，步骤(3)中的冷冻温度为-20～-10℃，冷冻时间为8～12h。
9.一种如权利要求1～8任意一项所述的制备方法制备得到的角蛋白基多孔凝胶纤维绵垫。
10.一种如权利要求9所述的角蛋白基多孔凝胶纤维绵垫在凉垫、坐垫、床垫中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种角蛋白基多孔凝胶纤维绵垫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述角蛋白提取液的制备方法为：将洗净的动物毛发剪短至长度为5～10mm，备用，将尿素和l-半胱氨酸溶解于水中得到混合溶液，再将备用的动物毛发加入至混合溶液中，在60～80℃下溶解4～6h后过滤，得到所述角蛋白提取液。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中的尿素与l-半胱氨酸的质量比为12～16：1，备用的动物毛发与混合溶液的质量比为1：20～25。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，制备得到所述角蛋白提取液后，将其在40～60℃的温度条件下浓缩至质量分数为2.4～3.0wt％。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中含碳酸钙的角蛋白基溶胶的制备方法为：取浓度为2.4～3.0wt％的角蛋白提取液，向其中加入适量聚合物，在80～95℃下搅拌至完全溶解...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭嘉鑫，杨旭红，张伟英，邹海华，张荣龙，
申请(专利权)人：苏州美山子制衣有限公司，
类型：发明
国别省市：
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