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聚丙烯腈(英文Polyaerylonitrile,简称PAN)纤维在生产和使用过程中会产生大量的废弃物,这不仅造成了资源的浪费还严重污染环境。而且PAN纤维虽具有良好的柔软度、优良的机械性能,但较差的吸水性、容易起静电等缺点又限制了其应用。本文旨在通过功能化改性,实现对废弃PAN纤维的资源化再利用,并改善其自身缺陷。本课题利用从皮革废弃物中提取的胶原蛋白对废弃的PAN短纤进行表面化学改性。首先通过碱水解将PAN纤维表面的氰基转化为羧基,进而再通过酰氯化反应将其羧基基团转化为酰氯基团,然后利用胶原蛋白中的氨基和羟基发生缩合反应原理,成功制备了胶原蛋白表面改性PAN纤维,并对纤维的结构和性能进行了表征和分析。首先通过正交实验和纤维白度检测研究了PAN纤维的碱性水解工艺,确定其最优条件为:氢氧化钠浓度12%,水解温度80℃,反应时间10min,其氰基水解率为61.7%。用傅立叶红外光谱(FTIR-ATR)、电子扫描显微镜(SEM)对水解前后的PAN纤维进行了结构表征,分析表明碱性水解过程发生在PAN纤维表面,而纤维内层结构几乎未发生变化。其次选用氯化亚砜作为酰氯化试剂,通过单因素实验讨论了反应时间、氯化亚砜用量、反应温度对水解的PAN纤维酰氯化反应的影响。实验得出较佳的反应工艺条件为:0.5g水解PAN纤维需2.0m L氯化亚砜试剂,反应温度80℃,时间60min,其羧基的酰氯化率可达85.1%将胶原蛋白与酰氯化后的水解PAN纤维进行缩合反应,通过优化实验处理,得到了胶原蛋白含量达到8.45%的改性PAN纤维。通过对其进行氨基酸测试分析得出其氨基酸含量占改性纤维总量的8.07%,小于胶原蛋白含量;并利用FTIR-ATR、SEM和考马斯亮蓝染色对改性纤维的结构和形态进行了表征。分析得出:红外光谱图中出现了酰胺键及羟基的特征吸收峰,表明PAN纤维表面发生了水解、缩合等一系列化学反应,实现了胶原蛋白对PAN纤维的表面化学改性;通过扫描电镜图观测到在PAN纤维表面形成了胶原蛋白表面层;借助于考马斯亮蓝染色实验验证了胶原蛋白是通过化学作用结合在PAN纤维。分析测试了胶原蛋白改性PAN纤维的力学性能、抗静电性、热稳定性、回潮率等。实验结果表明:与PAN纤维相比,胶原蛋白表面改性PAN纤维的拉伸断裂强度提高了43%,但断裂伸长率下降了17.4%,能够满足纺织加工的要求;比电阻和体积比电阻都下降了99.2%,使纤维的抗静电性得到明显改善;耐热性变化不明显;吸水率提高了93.6%,回潮率提高了280.1%,使得纤维吸水性和回潮率大大增强。分别采用酸性染料和活性染料对PAN纤维和胶原蛋白改性PAN纤维进行染色及耐水洗色牢度实验,实验结果发现:改性后的PAN纤维的染色效果均高于PAN纤维,染色所需要的条件都变得温和;其中酸性染料的上染效果高于活性染料,由于染料化学结合方式的差异,酸性染料的耐水洗色牢度要低于活性染料。