專(zhuān)利名稱(chēng)：蛋白質(zhì)與纖維素復(fù)合纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由蛋白質(zhì)、纖維素及海藻酸鈉制成的復(fù)合纖維及其制造方 法。屬化學(xué)纖維新材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
單純由蛋白質(zhì)再生而成的蛋白質(zhì)纖維，因其干、濕態(tài)斷裂強(qiáng)度低，而不具 備實(shí)用性能。近年來(lái)，本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員開(kāi)始用蛋白質(zhì)與合成高分子化合
物混合紡絲的方法來(lái)改善蛋白質(zhì)纖維的理化性能，如專(zhuān)利ZL99116636、 ZL02101961、ZL02155315、ZL00116211及本人申請(qǐng)專(zhuān)利ZL01138897、ZL01106274、 ZL01128117等分別公開(kāi)了各種蛋白質(zhì)原料與聚乙烯醇或聚丙烯腈共混、共聚纖 維的制造方法，雖然改善了蛋白質(zhì)纖維的理化性能指標(biāo)，但因其中合成高分子 化合物的含量高達(dá)70 85%，這樣一來(lái)合成纖維(腈綸、維綸)的吸濕性較差、 靜電較強(qiáng)、染色性較差、不能完全生物降解等缺陷也隨之表現(xiàn)出來(lái)。本發(fā)明使 用天然高分子化合物纖維素與蛋白質(zhì)為主制成的復(fù)合纖維，克服了上述缺點(diǎn)， 具有良好的吸濕性、抗靜電性，染色性?xún)?yōu)良，可完全生物降解，是一種真正的 綠色生態(tài)紡織品原料，并且添加海藻酸鈉制成的纖維阻燃性能良好，適用于制 造假發(fā)的發(fā)絲，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是使用具有良好成纖性能的天然高分子化合物纖維素與蛋白 質(zhì)復(fù)合紡絲，改善蛋白質(zhì)纖維的理化性能指標(biāo)，提高服用性能及品質(zhì)，使成品 纖維符合綠色生態(tài)紡織品要求。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
1、紡絲原液的制備
(1)將提純的纖維素漿粕，按5% 30%的重量百分比濃度，用含氫氧化
鈉3 15%、尿素5 30%的水溶液，于-15 0。C攪拌溶解10 60分鐘，使纖維素充分溶解。纖維素原料包括棉短絨漿粕纖維素、木槳纖維素、竹漿纖維素、草漿纖維素。
(2) 將提純的蛋白質(zhì)，按10% 30%的重量百分比濃度，用氫氧化鈉水溶液于40 10(TC，攪拌溶解30 120分鐘，使蛋白質(zhì)充分溶解。氫氧化鈉的用量為蛋白質(zhì)量的1 10%。蛋白質(zhì)原料包括從大豆、花生、棉籽、菜籽中提取的植物蛋白質(zhì)；從乳品中提取的酪蛋白；從動(dòng)物毛發(fā)中提取的角蛋白；從動(dòng)物皮、骨中提取的膠原蛋白。
(3) 將提純的海藻酸鈉，按3% 8%的重量百分比濃度，加入軟化水中，于20 8(TC攪拌溶解2 10小時(shí)，使海藻酸鈉充分溶解。
(4) 將上述蛋白質(zhì)溶液、纖維素溶液、海藻酸鈉溶液按蛋白質(zhì)、纖維素、海藻酸鈉的重量比為(5 50) : (50 95) : (0 30)的比例混合，攪拌，保持溫度10 6(TC，攪拌30 60分鐘，使蛋白質(zhì)溶液、纖維素溶液、海藻酸鈉溶液混合均勻。然后再經(jīng)過(guò)濾、脫泡、過(guò)濾、調(diào)壓，即可送去紡絲。
2、紡絲成型
蛋白質(zhì)與纖維素復(fù)合纖維采用濕法紡絲成型，其工藝流程為計(jì)量一紡絲
—凝固浴凝固成型一羅拉牽伸一牽伸浴濕熱牽伸一落桶——制成半成品纖維。
(1) 原液中不添加海藻酸鈉時(shí)浴液組成
凝固浴組成為硫酸5 100g/L，硫酸鈉50 415g/L，溫度為5 50°C。
牽伸浴組成為硫酸鈉300 350g/L，硫酸0.2 5g/L，溫度為60 9(TC，牽伸1. 5 3倍?？偁可毂稊?shù)為2 8倍。
(2) 原液中添加海藻酸鈉時(shí)浴液組成
凝固浴組成為氯化鈣30 100g/L， HC15 100g/L，氯化鈉340 360g/L，溫度為-5 2(TC。
牽伸浴組成為氯化鈉300 350g/U HC10.2 5g/L，氯化鈣由絲束從第一凝固浴帶入自然平衡，溫度為60 9(TC，牽伸1.5 3倍?？偁可毂稊?shù)為2 8倍。
53、半成品纖維的交聯(lián)整理
制成的半成品纖維中蛋白質(zhì)分子上含有大量的親水性羥基、羧基和氨基，其煮沸減量大，耐酸堿性差，為了克服這些缺點(diǎn)，必須用多官能團(tuán)的化合物對(duì)半成品纖維進(jìn)行交聯(lián)，使成品纖維的煮沸減量小于3%，以符合一般紡織品的要求。
交聯(lián)整理劑可使用甲醛、苯甲醛、乙二醛、戊二醛、改性戊二醛、硫化二乙醛縮二甲醇中的一種或幾種。
交聯(lián)整理工藝為
交聯(lián)劑含量5 60g/L
硫酸含量1 200g/L硫酸鈉含量50 200g/L反應(yīng)溫度60 70°C反應(yīng)時(shí)間10 60min
說(shuō)明本專(zhuān)利中所用的百分比濃度均為質(zhì)量百分比濃度。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
① 在第一個(gè)反應(yīng)釜中加入軟化水21. 3kg，攪拌加入氫氧化鈉2. 3kg、尿素5.6kg使之溶解，冷凍至-10 _12°C，加入已提純、漂白的含水率60%的纖維素漿粕17.5kg，攪拌溶解20 30分鐘，使纖維素槳粕充分溶解，得到含纖維素15%、氫氧化鈉5%、尿素12%的纖維素溶液46. 7kg。
② 在第二個(gè)反應(yīng)釜中加入40。C的軟化水13. 77升，攪拌加入分離大豆蛋白3.53kg (純度85%)，再慢慢加入30%的NaOH溶解350g，并緩慢加熱升溫至80°C，溶解60分鐘。得到17%的大豆蛋白溶液17. 65kg。
③ 將溶解好的大豆蛋白質(zhì)溶液加入到纖維素溶液所在的反應(yīng)釜中，控制溫度在40 60。C，攪拌混合60分鐘，溶液中蛋白質(zhì)與纖維素的比例為30:70，再經(jīng)過(guò)濾、脫泡，送去紡絲。④ 紡絲成型
蛋白質(zhì)與纖維素復(fù)合纖維采用濕法紡絲成型，其工藝流程為計(jì)量一紡絲 —凝固浴凝固成型一羅拉牽伸一牽伸浴濕熱牽伸一落桶——制成半成品纖維。
凝固浴組成為硫酸50g/L，硫酸鈉400g/L，溫度為45。C。 牽伸浴組成為硫酸鈉300 350g/L，硫酸0.5 g/L，溫度為80 90°C， 牽伸2倍。
總牽伸倍數(shù)為4 6倍。
⑤ 將半成品纖維用長(zhǎng)絲醛化機(jī)進(jìn)行縮醛化整理，其縮醛化工藝如下 戊二醛20g/L
硫酸50g/L 硫酸鈉 120g/L 溫度65 °C 時(shí)間、12min
經(jīng)縮醛化整理后，再上油、經(jīng)巻、切斷、打包即成成品纖維。本縮醛化工 藝同樣適用于實(shí)施例二、三、四。
實(shí)施例二
① 在第一個(gè)反應(yīng)釜中加入軟化水21. 3kg，攪拌加入氫氧化鈉2. 3kg、尿素 5.6kg使之溶解，冷凍至-10 -12°C，加入已提純、漂白的含水率60%的纖維素 漿粕17.5kg，攪拌溶解20 30分鐘，使纖維素漿粕充分溶解，得到含纖維素 15%、氫氧化鈉5%、尿素129&的纖維素溶液46.7kg。
② 在第二個(gè)反應(yīng)釜中加入4(TC的軟化水13.57升，攪拌加入牛奶酪蛋白 3.53kg (純度85%)，再慢慢加入30%的Na0H溶解550g，并緩慢加熱升溫至 80°C，溶解60分鐘。得到17呢的牛奶酪蛋白溶液17.65kg。
③ 將溶解好的牛奶酪蛋白溶液加入到纖維素溶液所在的反應(yīng)釜中，控制溫 度在40 60'C，攪拌混合60分鐘，溶液中蛋白質(zhì)與纖維素的比例為30:70，再
7經(jīng)過(guò)濾、脫泡，送去紡絲。
④ 紡絲成型(同實(shí)施例一)
⑤ 將半成品纖維用短纖醛化機(jī)進(jìn)行縮醛化整理，其縮醛化工藝如下 甲醛30g/L
硫酸10 30g/L 硫酸鈉50 100g/L 溫度65 °C 時(shí)間25min
本縮醛化工藝同樣適用于實(shí)施例一、三、四。 實(shí)施例三
① 在第一個(gè)反應(yīng)釜中加入軟化水15kg，攪拌加入氫氧化鈉1. 8kg、尿素4. 2kg 使之溶解，冷凍至-10 -12°C，加入已提純、漂白的含水率60%的纖維素漿粕 12.5kg，攪拌溶解20 30分鐘，使纖維素漿粕充分溶解。得到含纖維素15%、 氫氧化鈉5.4%、尿素12.596的纖維素溶液33.5kg。
② 在第二個(gè)反應(yīng)釜中加入40'C的軟化水13.67升，攪拌加入毛發(fā)角蛋白 3.53kg (純度85%)，再慢慢加入30%的NaOH溶解450g，并緩慢加熱升溫至 50°C，溶解60分鐘。得到17%的毛發(fā)角蛋白溶液約17.65kg。
③ 在第三個(gè)反應(yīng)釜中加入40。C的軟化水38kg，再加入海藻酸鈉2kg，加熱 升溫至7(TC，攪拌溶解4小時(shí)。得到5%的海藻酸鈉溶液約40kg。
依次將溶解好的毛發(fā)角蛋白溶液、海藻酸鈉溶液加入到纖維素溶液所在 的反應(yīng)釜中，控制溫度在20 40°C，攪拌混合60分鐘，溶液中蛋白質(zhì)、海藻酸 鈉、纖維素的比例為30:20:50，再經(jīng)過(guò)濾、脫泡，送去紡絲。
⑤紡絲成型
凝固浴組成為氯化鈣50g/L, HC1 40g/L，氯化鈉350g/L，溫度為1(TC。 牽伸浴組成為氯化鈉300g/L， HC10.5g/L，氯化鈣由絲束從第一凝固浴帶入自然平衡，溫度為60 8(TC，牽伸2倍。 總牽伸倍數(shù)為4 6倍。
⑥將半成品纖維用長(zhǎng)絲醛化機(jī)進(jìn)行縮醛化整理，其縮醛化工藝如下
硫化二乙醛縮二甲醇32g/L 硫酸100g/L 硫酸鈉50g/L 溫度65 °C 時(shí)間12min
本縮醛化工藝同樣適用于實(shí)施例一、二、四。
本實(shí)施例生產(chǎn)的纖維，蛋白質(zhì)原料是從天然毛發(fā)中提取的角蛋白，并且添 加了海藻酸鈉使纖維有良好的阻燃性能，通過(guò)工藝控制，可生產(chǎn)出直徑60 80um 的纖維絲束，特別適用于制造假發(fā)的發(fā)絲。
實(shí)施例四
① 在第一個(gè)反應(yīng)釜中加入軟化水21.3kg，攪拌加入氫氧化鈉2.3kg、尿素 5.6kg使之溶解，冷凍至-10 _12°C，加入已提純、漂白的含水率60%的纖維素 漿粕17.5kg，攪拌溶解20 30分鐘，使纖維素漿粕充分溶解，得到含纖維素 15%、氫氧化鈉5%、尿素12%的纖維素溶液46. 7kg。
② 在第二個(gè)反應(yīng)釜中加入40'C的軟化水14.12升，攪拌加入膠原蛋白 3.53kg (純度85%)，緩慢加熱升溫至90。C，溶解60分鐘。得到17%的膠原蛋 白溶液17. 65kg。
③ 將溶解好的膠原蛋白溶液加入到纖維素溶液所在的反應(yīng)釜中，控制溫度 在40 60。C，攪拌混合60分鐘，溶液中蛋白質(zhì)與纖維素的比例為30:70，再經(jīng) 過(guò)濾、脫泡，送去紡絲。
④ 紡絲成型(同實(shí)施例一)
⑤ 將半成品纖維用短纖醛化機(jī)進(jìn)行縮醛化整理，其縮醛化工藝如下
9改性戊二醛30g/L 硫酸10 30g/L 硫酸鈉50 100g/L 溫度65 °C 時(shí)間25min
本縮醛化工藝同樣適用于實(shí)施例一、三、四。
權(quán)利要求
1、蛋白質(zhì)與纖維素復(fù)合纖維，其特征在于它由蛋白質(zhì)、纖維素、海藻酸鹽組成，蛋白質(zhì)、纖維素、海藻酸鹽的重量比為5～50∶50～95∶0～30。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的蛋白質(zhì)與纖維素復(fù)合纖維，其特征在于蛋白質(zhì)原料包括從大豆、花生、棉籽、菜籽中提取的植物蛋白質(zhì)；從乳品中提取的酪蛋 白質(zhì)；從動(dòng)物毛發(fā)中提取的角蛋白質(zhì)；從動(dòng)物皮、骨中提取的膠原蛋白質(zhì)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的蛋白質(zhì)與纖維素復(fù)合纖維，其特征在于纖維素原 料包括棉短絨漿粕纖維素、木漿纖維素、竹漿纖維素、草漿纖維素。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的蛋白質(zhì)與纖維素復(fù)合纖維，其特征在于海藻酸鹽 為二價(jià)金屬離子與海藻酸形成的鹽，主要為海藻酸鈣。
5、 蛋白質(zhì)與纖維素復(fù)合纖維的制造方法，其特征在于包括以下步驟-(1) 、紡絲原液的制備a、 將提純的纖維素漿粕，按5% 30%的重量百分比濃度，用含氫氧化鈉 3 15%、尿素5 30%的水溶液，于-15 (TC攪拌溶解10 60分鐘，使纖維素充 分溶解；b、 將提純的蛋白質(zhì)，按10% 30%的重量百分比濃度，用堿溶液于40 IO(TC，攪拌溶解30 120分鐘，使蛋白質(zhì)充分溶解；c、 將提純的海藻酸鈉，按3% 8%的重量百分比濃度，加入軟化水中，于 20 8(TC攪拌溶解2 10小時(shí)，使海藻酸鈉充分溶解；d、 將上述蛋白質(zhì)溶液、纖維素溶液、海藻酸鈉溶液按蛋白質(zhì)、纖維素、海 藻酸鈉的重量比為(5 50) : (50 95) : (0 30)的比例混合，攪拌，保持 溫度10 6(TC，攪拌30 60分鐘，使蛋白質(zhì)溶液、纖維素溶液、海藻酸鈉溶液 混合均勻，然后再經(jīng)過(guò)濾、脫泡、過(guò)濾、調(diào)壓，即可送去紡絲；(2) 、蛋白質(zhì)與纖維素復(fù)合纖維采用濕法紡絲成型a、原液中不添加海藻酸鈉時(shí)浴液組成凝固浴組成為硫酸5 100g/L，硫酸鈉50 415g/L，溫度為5 50°C;牽伸浴組成為硫酸鈉300 350g/L，硫酸 0.2 5 g/L，溫度為60 90。C，牽伸1. 5 3倍；b、 原液中添加海藻酸鈉時(shí)浴液組成凝固浴組成為氯化鈣30 100g/L， HC1 5 100g/L，氯化鈉340 360g/L，溫度為-5 20。C;牽伸浴組成為氯化鈉300 350g/L， HC1 0.2 5 g/L，氯化鈣由絲束從第一凝固浴帶入自然平衡，溫度為 60 90°C，牽伸1.5 3倍；c、 總牽伸倍數(shù)為2 8倍； (3)、半成品纖維的交聯(lián)整理a、 交聯(lián)整理浴液組成為交聯(lián)劑5 60g/L，硫酸l 200g/L,硫酸鈉50 200g/L;b、 反應(yīng)溫度40 70。C;c、 反應(yīng)時(shí)間10 60min。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的蛋白質(zhì)與纖維素復(fù)合纖維的制造方法，其特征在 于溶解蛋白質(zhì)所用的堿為NaOH，用量為蛋白質(zhì)量的1 10%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的蛋白質(zhì)與纖維素復(fù)合纖維的制造方法，其特征在 于交聯(lián)劑使用甲醛、苯甲醛、乙二醛、戊二醛、改性戊二醛、硫化二乙醛縮二 甲醇中的一種或幾種。
全文摘要
蛋白質(zhì)與纖維素復(fù)合纖維，是一種含有天然蛋白質(zhì)5～50％和天然纖維素50～95％及海藻酸鹽0～30％的再生蛋白質(zhì)復(fù)合纖維，通過(guò)原液制備、濕法紡絲、交聯(lián)整理等工藝過(guò)程制成纖維。該纖維具有良好的吸濕性、抗靜電性，染色性?xún)?yōu)良，可完全生物降解，并且添加海藻酸鹽的纖維具有良好的阻燃性能，是一種真正的綠色生態(tài)紡織品原料。該纖維手感柔軟滑爽，適用于紡織加工內(nèi)衣、寢室用品、衛(wèi)生保健用品等。
文檔編號(hào)D01F8/02GK101660215SQ200910072999
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者辰 陳, 陳福庫(kù) 申請(qǐng)人:陳福庫(kù)