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我国作为世界上最大的羊毛消费基地，每年都会生产制造大量的高档服装面料，在制作加工过程中会产生大量废弃羊毛，不符合当前绿色环保的观念。而羊毛中含有大量角蛋白，角蛋白具有良好的生物降解性、相容性和安全性，能够应用于多个领域，具有广阔的发展前景。
首先，本文采用过热水法从羊毛中提取角蛋白，并对提取工艺进行优化，研究了提取时间、提取温度以及羊毛用量对溶解率的影响，进而确定最佳提取工艺条件。通过基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）测定角蛋白提取液的分子量，借助红外光谱（FTIR）、广角X-射线衍射法（WXRD）、热重分析（TGA）和扫描电镜（SEM）对角蛋白粉末进行结构表征。结果表明，过热水法提取角蛋白的最佳条件为：将3g羊毛纤维放置于50mL的去离子水中，提取温度为180℃，提取时间为120min。过热水法得到的角蛋白分子量较小，与羊毛纤维相比，角蛋白粉末的二硫键较少，大分子长链的有序性和规整性发生了一定程度的下降。
其次，研究了角蛋白改性前后羊毛织物的染色性和功能性的变化。首先，使用角蛋白对羊毛织物进行改性；然后，基于前期提取出的指甲花杆色素，将未使用角蛋白改性以及使用角蛋白改性后的羊毛织物进行染色，依次对羊毛织物的染色深度、染色牢度、抗紫外性能以及微生物抑制性能进行考察。结果表明，未使用角蛋白改性的羊毛织物染色后的K/S值为10.14，摩擦及皂洗色牢度达到4级以上，使用角蛋白改性的羊毛织物染色后的K/S值为15.06，摩擦及皂洗色牢度达到4-5级以上；不经过染色，也未经过角蛋白改性的羊毛织物的UPF为30.01，UVA透过率为11.34%，UVB透过率为1.56%；经过指甲花杆色素提取液染色后的羊毛织物的UPF为317.30，UVA透过率为0.63%，UVB透过率为0.25%；经过角蛋白改性后的羊毛织物再通过指甲花杆色素提取液染色后的UPF为399.61，UVA透过率为0.49%，UVB透过率为0.21%；由此说明指甲花杆色素提取液赋予了羊毛织物良好的紫外线防护性能，而经角蛋白改性后，羊毛织物的紫外线防护性能进一步提高；经过指甲花杆色素提取液染色后的羊毛织物的抑菌率为25.02%，经过角蛋白改性后的羊毛织物再经指甲花杆色素提取液染色后的抑菌率为21.37%；这说明指甲花杆色素提取液能够赋予织物一定的微生物抑制性能，同时，角蛋白改性后的羊毛织物经过染色后亦具有一定的微生物抑制性能。
最后，将通过过热水法提取的角蛋白与琼脂、羊毛粉末按照一定比例混合，制成不同比例的角蛋白凝胶，应用于重金属离子的吸附方面。主要研究了不同吸附时间、吸附温度、溶液的pH值以及重金属离子Cd（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）溶液的初始浓度对角蛋白凝胶吸附性能的影响。进一步地，借助FTIR、WXRD、TGA、SEM等手段来研究吸附重金属离子前后的角蛋白凝胶的性能以及结构上的变化。结果表明，Cd（Ⅱ）的最佳吸附条件为：Cd（Ⅱ）的初始浓度为1000ppm、角蛋白凝胶成分比例（琼脂:羊毛粉末=1∶2.5，40mL角蛋白溶液）、吸附温度为50℃、吸附时间为90min、Cd（Ⅱ）溶液的pH值为6，此时的吸附率为86.21%，吸附量为7.4264mg/g。Pb（Ⅱ）的最佳吸附条件为：Pb（Ⅱ）的初始浓度为900ppm、角蛋白凝胶成分比例（琼脂:羊毛粉末=1:1.5，40mL角蛋白溶液）、吸附温度为50℃、吸附时间为60min、Pb（Ⅱ）溶液的pH值为2，此时的吸附率为89.59%，吸附量为10.0762mg/g。Zn（Ⅱ）的最佳吸附条件为：Zn（Ⅱ）的初始浓度为500ppm、角蛋白凝胶成分比例（琼脂:羊毛粉末=1∶3，40mL角蛋白溶液）、吸附温度为60℃、吸附时间为150min、Zn（Ⅱ）的pH值为2，此时的吸附率为76.75%，吸附量为8.0398mg/g。通过FTIR、WXRD、TGA以及SEM测试分析角蛋白凝胶吸附不同重金属离子前后的变化。结果表明，吸附过程并没有很大程度上破坏角蛋白凝胶的化合物结构，但吸附后凝胶的结晶度有所降低。吸附Pb（Ⅱ）后的角蛋白凝胶的热稳定性相对较差，吸附Cd（Ⅱ）与吸附Zn（Ⅱ）后的角蛋白凝胶的热稳定性较为稳定，角蛋白凝胶结构疏松。
首先，本文采用过热水法从羊毛中提取角蛋白，并对提取工艺进行优化，研究了提取时间、提取温度以及羊毛用量对溶解率的影响，进而确定最佳提取工艺条件。通过基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）测定角蛋白提取液的分子量，借助红外光谱（FTIR）、广角X-射线衍射法（WXRD）、热重分析（TGA）和扫描电镜（SEM）对角蛋白粉末进行结构表征。结果表明，过热水法提取角蛋白的最佳条件为：将3g羊毛纤维放置于50mL的去离子水中，提取温度为180℃，提取时间为120min。过热水法得到的角蛋白分子量较小，与羊毛纤维相比，角蛋白粉末的二硫键较少，大分子长链的有序性和规整性发生了一定程度的下降。
其次，研究了角蛋白改性前后羊毛织物的染色性和功能性的变化。首先，使用角蛋白对羊毛织物进行改性；然后，基于前期提取出的指甲花杆色素，将未使用角蛋白改性以及使用角蛋白改性后的羊毛织物进行染色，依次对羊毛织物的染色深度、染色牢度、抗紫外性能以及微生物抑制性能进行考察。结果表明，未使用角蛋白改性的羊毛织物染色后的K/S值为10.14，摩擦及皂洗色牢度达到4级以上，使用角蛋白改性的羊毛织物染色后的K/S值为15.06，摩擦及皂洗色牢度达到4-5级以上；不经过染色，也未经过角蛋白改性的羊毛织物的UPF为30.01，UVA透过率为11.34%，UVB透过率为1.56%；经过指甲花杆色素提取液染色后的羊毛织物的UPF为317.30，UVA透过率为0.63%，UVB透过率为0.25%；经过角蛋白改性后的羊毛织物再通过指甲花杆色素提取液染色后的UPF为399.61，UVA透过率为0.49%，UVB透过率为0.21%；由此说明指甲花杆色素提取液赋予了羊毛织物良好的紫外线防护性能，而经角蛋白改性后，羊毛织物的紫外线防护性能进一步提高；经过指甲花杆色素提取液染色后的羊毛织物的抑菌率为25.02%，经过角蛋白改性后的羊毛织物再经指甲花杆色素提取液染色后的抑菌率为21.37%；这说明指甲花杆色素提取液能够赋予织物一定的微生物抑制性能，同时，角蛋白改性后的羊毛织物经过染色后亦具有一定的微生物抑制性能。
最后，将通过过热水法提取的角蛋白与琼脂、羊毛粉末按照一定比例混合，制成不同比例的角蛋白凝胶，应用于重金属离子的吸附方面。主要研究了不同吸附时间、吸附温度、溶液的pH值以及重金属离子Cd（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）溶液的初始浓度对角蛋白凝胶吸附性能的影响。进一步地，借助FTIR、WXRD、TGA、SEM等手段来研究吸附重金属离子前后的角蛋白凝胶的性能以及结构上的变化。结果表明，Cd（Ⅱ）的最佳吸附条件为：Cd（Ⅱ）的初始浓度为1000ppm、角蛋白凝胶成分比例（琼脂:羊毛粉末=1∶2.5，40mL角蛋白溶液）、吸附温度为50℃、吸附时间为90min、Cd（Ⅱ）溶液的pH值为6，此时的吸附率为86.21%，吸附量为7.4264mg/g。Pb（Ⅱ）的最佳吸附条件为：Pb（Ⅱ）的初始浓度为900ppm、角蛋白凝胶成分比例（琼脂:羊毛粉末=1:1.5，40mL角蛋白溶液）、吸附温度为50℃、吸附时间为60min、Pb（Ⅱ）溶液的pH值为2，此时的吸附率为89.59%，吸附量为10.0762mg/g。Zn（Ⅱ）的最佳吸附条件为：Zn（Ⅱ）的初始浓度为500ppm、角蛋白凝胶成分比例（琼脂:羊毛粉末=1∶3，40mL角蛋白溶液）、吸附温度为60℃、吸附时间为150min、Zn（Ⅱ）的pH值为2，此时的吸附率为76.75%，吸附量为8.0398mg/g。通过FTIR、WXRD、TGA以及SEM测试分析角蛋白凝胶吸附不同重金属离子前后的变化。结果表明，吸附过程并没有很大程度上破坏角蛋白凝胶的化合物结构，但吸附后凝胶的结晶度有所降低。吸附Pb（Ⅱ）后的角蛋白凝胶的热稳定性相对较差，吸附Cd（Ⅱ）与吸附Zn（Ⅱ）后的角蛋白凝胶的热稳定性较为稳定，角蛋白凝胶结构疏松。