羽毛作为一种天然角蛋白纤维,具有价格低廉、无毒无害、可降解的特点,同时其表面含有大量的活性基团,因此,具有较大的利用价值。当前,羽毛只有少数部分被用作附加值较低的工艺品、保暖材料以及日常用品等,大部分被丢弃,造成了资源的极大浪费,因此寻求羽毛利用的新方法和新技术迫在眉睫。通过对羽毛进行化学改性可提高其利用率和附加值。本文通过对仔鸭羽毛的化学改性制备功能羽毛复合材料研究如下:1、利用傅里叶变换红外光谱、EDS能谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、热重分析及平板式保暖仪对老鸭和仔鸭羽毛的结构和性能进行表征。研究分析老鸭和仔鸭羽毛在基团结构、元素含量、结晶度大小、表面形貌、热稳定性和保暖性之间的区别。结果表明,老鸭和仔鸭羽毛主要由C、N、O、S四种元素组成;老鸭羽毛中含有明显的巯基特征峰;老鸭羽毛中羽轴、羽枝的长度和直径以及其表面微观形貌与仔鸭相比有明显区别;老鸭羽毛的热稳定性、保暖性好于仔鸭羽毛。2、利用巯基乙酸将羽毛(Feather)中的二硫键还原成疏基(-SH),使巯基与溶液中的过硫酸钾(KPS)构成氧化-还原引发体系,实现油溶性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)在羽毛表面的引发接枝聚合,制得含环氧基的羽毛接枝共聚物(Feather-g-PGMA)。重点研究了单体浓度、引发剂浓度和反应温度对羽毛表面接枝聚合的影响。采用了红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及热重分析(TGA)对改性前后的羽毛进行表征。研究结果表明:-SH/KPS可顺利引发GMA在水介质中的接枝聚合。最佳接枝聚合工艺条件为单体浓度为0.55mol/L、引发剂浓度为2.6mmol/L、温度为40℃。所制备的羽毛接枝共聚物的接枝率最高可达185.8%。与羽毛相比,热稳定性降低。3、以含环氧基的羽毛接枝共聚物(Feather-g-PGMA)为原料、植酸(PA)为改性剂,利用环氧基的开环反应,将PA中的磷酸根基团引入到Feather-g-PGMA表面,制得含有高密度磷酸根的羽毛吸附材料。重点研究了羽毛吸附材料吸附量的主要影响因素。采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)及热重分析(TGA)对改性前后的羽毛进行表征。结果表明:PA成功改性了 Feather-g-PGMA。当PA体积分数为25%、温度为70℃、时间为4h时,改性条件最佳。制备的羽毛吸附材料与Pb2+之间可产生配位作用,对Pb2+有强吸附力,吸附容量可达54.4mg/g。与羽毛相比,热稳定性下降;与Feather-g-PGMA相比,热稳定性增强。4、以表面含溴的羽毛(Feather-Br)为大分子引发剂,以溴化铜(CuBr2)为催化剂、五甲基二乙烯基三胺(PMDETA)为配体、抗坏血酸(Vc)为还原剂,由电子转移活化再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGETATRP)法制备得到含聚丙烯酸叔丁酯的羽毛接枝共聚物(Feather-g-PtBA)。研究了 Feather-g-PtBA的合成过程、合成动力学及其热稳定性、力学性能。采用EDS能谱对大分子引发剂中的元素含量进行测定,并利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)对接枝共聚物的结构和性能进行表征。结果表明:采用ARGET ATRP聚合法成功制备了 Feather-g-PtBA聚合物;接枝率可达362%,接枝后羽毛表面有层状聚合物覆盖其表面,热稳定性与羽毛相比降低。5、采用ARGETATRP方法,以羽毛表面的溴为引发位点,引发甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)在羽毛的表面自增长,制备得到羽毛接枝共聚物Feather-g-PDMAEMA;再以溴乙烷为改性剂,对其进行季铵化处理,制备具有抗菌性能的羽毛接枝共聚物。研究了 Feather-g-PDMAEMA的合成过程、合成动力学及其热稳定性、抗菌性能。改性前后羽毛的元素含量、化学结构、结晶结构、表面形貌和热稳定性分别通过EDS能谱、FT-IR、XRD、SEM以及TGA进行表征。FT-IR和SEM分析结果表明,成功制备了 Feather-g-PDMAEMA和季铵化Feather-g-PDMAEMA。XRD 的分析表明,Feather-g-PDMAEMA 的结晶度降低。TGA 的结果显示,Feather-g-PDMAEMA 和季铵化 Feather-g-PDMAEMA 的热稳定性降低。所得Feather-g-PDMAEMA的接枝率最高可达84.7%。抗菌测试结果表明,季铵化处理后的Feather-g-PDMAEMA具有良好的抗菌效果。