多肽與化學纖維復合纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多肽與化學纖維復合纖維及其制備方法，包括以下步驟：從天然蛋白原料中提取多肽或者人工合成多肽；將干燥的多肽粉末或者顆粒與具有熔融可紡性的化學纖維紡絲原料粉末或者顆?；旌暇鶆?；經(jīng)過熔融共混，制得多肽與化學纖維紡絲原料復合物；通過熔融紡絲工藝，制得多肽與化學纖維復合纖維。本發(fā)明還提供了一種多肽與化學纖維復合纖維，多肽的重量百分比為0.01-50%。本發(fā)明適用于多種多肽，原料價格低廉；在熔融共混紡絲過程中，不需要添加其他添加劑和溶劑，環(huán)境污染小，制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低；可生產(chǎn)含天然色素的綠色環(huán)保型復合物及纖維；選用不同的多肽和化學纖維原料可生產(chǎn)出種類繁多的復合物、短纖維和長絲。
【專利說明】多肽與化學纖維復合纖維及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多肽與化學纖維復合纖維及其制備方法。
【背景技術】
[0002]利用天然蛋白制造多肽或者蛋白復合纖維，是化學纖維領域一直尋求解決的問題。多肽或者蛋白包括蠶絲蛋白、蠶蛹蛋白、絲膠、以及從動物毛發(fā)(如:豬毛、馬毛、牛毛、羊毛等)和禽類羽毛中提取的角蛋白，以及牛奶蛋白，大豆蛋白等。這些原料價值低，來源廣泛，并存在巨大的資源浪費。所以對多肽或者蛋白的應用已經(jīng)進行了廣泛的研究，并且有大量的專利文獻面世。在我國已公開的專利，如申請?zhí)?00610038741和200710190413利用靜電紡絲制備了絲素蛋白和聚乙烯醇復合纖維；申請?zhí)?1128117.0利用濕法紡絲制備了毛發(fā)角蛋白與聚乙烯醇復合纖維；申請?zhí)?1131920.8和01131919.4把蠶蛹蛋白通過濕法紡絲接枝到了聚丙烯腈纖維上；申請?zhí)?2108805.5把牛奶和雞蛋混合蛋白與丙烯酸進行接枝共聚，然后通過紡絲得到了復合纖維；申請?zhí)?1104271.0利用大豆蛋白對聚乙烯醇纖維進行改性；申請?zhí)?2139295.1和02155316.5分別公布了植物蛋白質和動物蛋白質與丙烯腈接枝共聚纖維紡絲原液的生產(chǎn)方法。
[0003]到目前為止，幾乎所有涉及到多肽或者蛋白復合纖維的制備方法都是利用濕法紡絲。濕法紡絲是將成纖高聚物溶解在適當?shù)娜軇┲校玫揭欢ńM成、一定粘度并具有良好可紡性的溶液，然后把目標多肽或者蛋白加入混合，制得紡絲原液，最后得到復合纖維。濕法紡絲不僅需要種類繁多、體積龐大的原液制備和紡前準備設備，而且還要有凝固浴、循環(huán)及回收設備，其工藝流程復雜、廠房建筑和設備投資費用大、紡絲速度低，同時存在著環(huán)境污染的風險，因此成本較高。一般只有不能用熔融紡絲的合成纖維，例如聚丙烯腈纖維和聚乙烯醇纖維，才適于用高聚物溶液濕紡生產(chǎn)纖維和長絲束。由于采用濕法紡絲，所以目前絕大部分多肽或者蛋白復合纖維選擇復合聚丙烯晴和聚乙烯醇等有限的幾種纖維材料，這大大限制了多肽和蛋白的應用范圍。
[0004]靜電紡絲是另外一種制備多肽或者蛋白復合纖維的方法。在靜電紡絲過程中，高分子流體經(jīng)高壓靜電霧化分裂出微小射流，可以運行相當長的距離，在此過程中，高分子溶液中的溶劑完全或者大部分揮發(fā)，最終在接收裝置上得到固化纖維。雖然靜電紡絲以其制造裝置簡單、紡絲成本低廉、可紡物質種類繁多、工藝可控等優(yōu)點，已成為有效制備納米纖維材料的主要途徑之一，但是所得產(chǎn)品結構和性能的研究不夠完善，最終產(chǎn)品的應用大都只處于小批量實驗階段，尤其是這些產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)還存在較大的問題。并且生產(chǎn)過程中使用大量揮發(fā)性溶劑，溶劑使用和回收成本較高，對環(huán)境的影響較大。
[0005]和濕法紡絲和靜電紡絲比較，熔融紡絲(又稱熔體紡絲，簡稱熔紡)的主要特點是卷繞速度高，不需要溶劑和沉淀劑，設備簡單，工藝流程短。如果可以使用熔融紡絲制備多肽復合纖維，那將大大提高生產(chǎn)效率，降低成本，擴大應用范圍，降低環(huán)境污染。
[0006]利用熔融紡絲專利申請?zhí)朇N20101137905.5制備了含有羊毛的仿棉滌綸纖維，纖維中含有0.1-5WT%的羊毛粉體，所制備的滌綸短纖維性能優(yōu)良，吸濕快干，染色性能好，產(chǎn)品結合了滌綸纖維和棉纖維的優(yōu)良特性。由于羊毛粉碎技術及成本所限，在該專利中所用的羊毛粉體顆粒直徑為2-5微米。為了提高加工性能和防止羊毛顆粒聚集，該專利在加工過程中還加入潤滑劑以及其他助劑。也正是因為羊毛顆粒大小的限制，使得復合纖維中羊毛的含量不能太高，否則會嚴重降低復合纖維的加工性能和力學性能。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術中復合纖維的加工性能和力學性能嚴重降低的缺陷，提供一種多肽與化學纖維復合纖維的制備方法；本發(fā)明要解決的另一技術問題在于，針對現(xiàn)有技術中復合纖維的加工性能和力學性能嚴重降低的缺陷，提供一種多肽與化學纖維復合纖維。
[0008]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種多肽與化學纖維復合纖維的制備方法，包括以下步驟:
[0009](I)從天然蛋白原料中提取多肽或者人工合成多肽；
[0010](2)將干燥的多肽粉末或者顆粒與具有熔融可紡性的化學纖維紡絲原料粉末或者顆?；旌暇鶆颍纬啥嚯暮突瘜W纖維原料的預混物；
[0011](3)把多肽和化學纖維原料的預混物加入擠出機或者密煉機加熱并進行熔融共混，從而制得多肽與化學纖維紡絲原料復合物；
[0012](4)將制得的多肽與化學纖維紡絲原料復合物通過熔融紡絲工藝，制得多肽與化學纖維復合纖維。
[0013]在本發(fā)明所述的多肽與化學纖維復合纖維的制備方法中，所述多肽與化學纖維紡絲原料復合物可以經(jīng)過一次或者一次以上的熔融共混過程。
[0014]在本發(fā)明所述的多肽與化學纖維復合纖維的制備方法中，所述天然蛋白原料包括動物毛發(fā)、皮革、禽類羽毛、牛奶蛋白、大豆蛋白、絲膠、絲素、膠原中的一種或者它們的混合物。
[0015]在本發(fā)明所述的多肽與化學纖維復合纖維的制備方法中，從所述天然蛋白原料中提取的多肽是從天然蛋白溶液或者水解液中提取的。
[0016]在本發(fā)明所述的多肽與化學纖維復合纖維的制備方法中，所述人工合成多肽包括通過基因工程技術合成的各種多肽。
[0017]在本發(fā)明所述的多肽與化學纖維復合纖維的制備方法中，具有熔融可紡性的化學纖維紡絲原料包括人造纖維原料、合成纖維原料中的一種或者它們的混合物。
[0018]在本發(fā)明所述的多肽與化學纖維復合纖維的制備方法中，所述人造纖維原料為醋酯纖維，所述合成纖維原料為聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯纖維中的一種或幾種。
[0019]在本發(fā)明所述的多肽與化學纖維復合纖維的制備方法中，所述熔融紡絲工藝包括熔融力學牽伸紡絲和熔融靜電紡絲。
[0020]本發(fā)明解決其另一技術問題所采用的技術方案是:構造一種多肽與化學纖維復合纖維，所述多肽與化學纖維復合纖維中的多肽的重量百分比為0.01-50%。
[0021]在本發(fā)明所述的多肽與化學纖維復合纖維中，所述多肽的重量百分比為0.1-30%。
[0022]實施本發(fā)明的多肽與化學纖維復合纖維及其制備方法，具有以下有益效果:本方法所用的多肽為從天然蛋白原料中提取或者人工合成，在熔融共混過程中以納米級狀態(tài)均勻分散在復合物以及復合纖維中。在不影響多肽復合物以及復合纖維性能的基礎上可以提高產(chǎn)品中多肽的含量。并且不需要在紡絲過程中添加其他添加劑和溶劑，所得復合物和復合纖維性能優(yōu)良，生產(chǎn)工藝簡單，可以產(chǎn)業(yè)化。適用于多種多肽，原料價格低廉，來源廣泛；可選擇的化學纖維種類多；在熔融共混紡絲過程中，不需要添加其他添加劑和溶劑，環(huán)境污染??；制備方法簡單，不需要對加工設備進行特別改造，生產(chǎn)成本低；可生產(chǎn)含天然色素的綠色環(huán)保型復合物及纖維；選用不同的多肽和化學纖維原料可生產(chǎn)出種類繁多的復合物、短纖維和長絲。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明的多肽與化學纖維復合纖維，所述多肽與化學纖維復合纖維中的多肽的重量百分比為0.01-50%。
[0025]進一步地，所述多肽的重量百分比為0.1-30%ο
[0026]優(yōu)選地，所述多肽的重量百分比為0.1-20%ο
[0027]實施例1:
[0028]制備方法
[0029]一種多肽與化學纖維復合纖維的制備方法，其具體步驟為:
[0030]a、絲膠制備:稱取100克蠶絲生絲加入2000克的水中，即浴比為20:1 (水比生絲V/W)，在脫膠溫度為120度的時候，脫膠時間為I小時，所得到的絲膠溶液經(jīng)噴霧干燥后得到絲膠粉。
[0031]b、混合造粒:在室溫下(一般為25攝氏度)，將5克干燥的絲膠粉與95克聚丙烯(PP)粉料混合均勻，然后加入單螺桿熔融擠出機中擠出，擠出機各段的溫度設置為180、260、220和220度，熔體冷卻固化后，再通過切粒機進行切粒。
[0032]C、把所得的絲膠與聚丙烯復合物顆粒重新加入單螺桿擠出機中擠出，擠出機各段的溫度設置為180、220、220和220度，再通過卷絲機得到的絲膠與聚丙烯復合纖維。
[0033]d、絲膠/聚丙烯復合纖維直徑為80 ± 5微米，模量為3005 土 I lOMPa，斷裂伸長率為520 ±50%。
[0034]通過相同加工條件得到的純聚丙烯纖維的直徑為78±4微米，模量為2220 ±100MPa，斷裂伸長率為 440 ±60%。
[0035]實施例2:
[0036]制備方法
[0037]—種多肽與化學纖維復合纖維的制備方法，其具體步驟為:
[0038]a、羊毛角蛋白多肽制備:稱取100克羊毛浸入1000毫升氫氧化鈉溶液中(氫氧化鈉濃度為2%)，在沸水浴中攪拌，待羊毛完全溶解后，過濾羊毛溶液，而后在70度烘干羊毛溶液后得到羊毛角蛋白多肽粉末。
[0039]b、共混母料造粒:在室溫下(一般為25攝氏度)，將30克干燥的羊毛角蛋白多肽粉末與70克聚丙烯(PP)粉料混合均勻，然后加入單螺桿熔融擠出機中擠出，擠出機各段的溫度設置為180、260、220和220度，熔體冷卻固化后，通過切粒機進行切粒，得到共混母料。[0040] C、將33.3克母料與66.7克聚丙烯粉料混合均勻，然后加入單螺桿熔融擠出機中擠出，擠出機各段的溫度設置為180、220、220和220度，通過卷絲機得到的羊毛角蛋白多肽
與聚丙烯復合纖維，羊毛角蛋白多肽含量為10% (重量百分比)。
[0041 ] d、羊毛角蛋白多肽/聚丙烯復合纖維直徑為85 ± 5微米，模量為2520 土 150MPa，斷裂伸長率為645 ±30%，回潮率0.75%。
[0042]實施例3:
[0043]制備方法
[0044]—種多肽與化學纖維復合纖維的制備方法，其具體步驟為:
[0045]a、羊毛角蛋白多肽(PI值為5.55)制備:稱取100克羊毛浸入盛有1000毫升氫氧化鈉溶液的玻璃瓶中(氫氧化鈉濃度為2%)，在沸水浴中攪拌至羊毛完全溶解，過濾羊毛溶液，而后在羊毛溶液中滴加3.7%的鹽酸溶液，直至溶液pH值達到5.55，靜置溶液24小時。分離收集玻璃瓶底部的羊毛角蛋白多肽(PI值為5.55)沉淀，再用去離子水洗滌三次所得多肽，并去除其中含有的離子，然后經(jīng)噴霧干燥得到羊毛角蛋白多肽(PI值為5.55)粉末。
[0046]b、混合造粒:在室溫下(一般為25攝氏度)，將2克干燥的羊毛角蛋白多肽(PI值為5.55)粉末與98克聚乙烯(PE)混合均勻，然后加入單螺桿熔融擠出機中擠出，擠出機各段的溫度設置為180、260、230和230度，熔體冷卻固化后，通過切粒機進行切粒。
[0047]C、把所得的復合物顆粒重新加入單螺桿擠出機中擠出，擠出機各段的溫度設置為180,220,230和230度，通過卷絲機得到的羊毛角蛋白多肽(PI值為5.55)與聚乙烯復合纖維。
[0048]d、羊毛角蛋白多肽(PI值為5.55) /聚乙烯復合纖維直徑為85±5微米，模量為3000 ±150MPa，斷裂伸長率為675 ±30%，回潮率0.70%。
[0049]實施例4:
[0050]制備方法
[0051]一種多肽與化學纖維復合纖維的制備方法，其具體步驟為:
[0052]a、羊毛角蛋白多肽(PI值為3.22)制備:稱取100克羊毛浸入盛有1000毫升氫氧化鈉溶液的玻璃瓶中(氫氧化鈉濃度為2%)，在沸水浴中攪拌至羊毛完全溶解，過濾羊毛溶液。在羊毛溶液中滴加3.7%的鹽酸溶液，直至溶液pH值達到3.22，靜置溶液24小時。分離收集玻璃瓶底部的羊毛角蛋白多肽(PI值為3.22)沉淀，在70度烘干后得到羊毛角蛋白多肽(PI值為3.22)顆粒。
[0053]b、混合造粒:在室溫下(一般為25攝氏度)，將10克干燥的羊毛角蛋白多肽(PI值為3.22)顆粒與90克聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)粒料混合均勻，然后加入單螺桿熔融擠出機中擠出，擠出機各段的溫度設置為180、260、240和240度，熔體冷卻固化后，通過切粒機進行切粒。
[0054]C、再次混合造粒:把所得復合物顆粒重新加入單螺桿擠出機中擠出，擠出機各段的溫度設置為180、260、240和240度，熔體冷卻固化后，通過切粒機進行切粒。
[0055]d、把所得的復合物顆粒加入單螺桿擠出機中擠出，擠出機各段的溫度設置為180、220、240和240度，通過卷絲機得到的羊毛角蛋白多肽(PI值為3.22)與PET復合纖維。
[0056]e、羊毛角蛋白多肽(PI值為3.22)/聚對苯二甲酸乙二醇酯復合纖維直徑為85±5微米，模量為3725 ±150MPa，斷裂伸長率為635 ±30%，回潮率0.75%。
[0057]實施例5:
[0058]制備方法
[0059]一種多肽與化學纖維復合纖維的制備方法，其具體步驟為:
[0060]a、利用原核表達制備并純化得到家蠶抗菌肽Attacin2粉末。
[0061]b、混合造粒:在室溫下(一般為25攝氏度)，將0.5克干燥的抗菌肽Attacin2粉末與99.5克聚丙烯(PP)粉料混合均勻，然后加入單螺桿熔融擠出機中擠出，擠出機各段的溫度設置為180、220、220和220度，熔體冷卻固化后，通過切粒機進行切粒。
[0062]C、把所得的復合物顆粒重新加入單螺桿擠出機中擠出，擠出機各段的溫度設置為180,220,220和220度，通過卷絲機得到的抗菌肽Attacin2與聚丙烯復合纖維。
[0063]d、家蠶抗菌肽Attacin2/聚丙烯復合纖維直徑為85±5微米，模量為3625 ±130MPa，斷裂伸長率為645 ±30%，回潮率0.70%。
[0064]實施例6:
[0065]制備方法
[0066]—種多肽與化學纖維復合纖維的制備方法，其具體步驟為:
[0067]a、利用原核表達制備并純化得到家蠶抗菌肽Lebocin3粉末。
[0068]b、混合造粒:在室溫下(一般為25攝氏度),將0.5克干燥的抗菌肽Lebocin3粉末與99.5克聚丙烯(PP)粉料混合均勻，然后加入單螺桿熔融擠出機中擠出，擠出機各段的溫度設置為180、220、220和220度，熔體冷卻固化后，通過切粒機進行切粒。
[0069]C、把所得的復合物顆粒重新加入單螺桿擠出機中擠出，擠出機各段的溫度設置為180,220,220和220度，通過卷絲機得到的抗菌肽Lebocin3與聚丙烯復合纖維。
[0070]d、家蠶抗菌肽Lebocin3/聚丙烯復合纖維直徑為85±5微米，模量為3525 ±160MPa，斷裂伸長率為635 ±30%，回潮率0.75%。
[0071]通過以上實施例可以看出本發(fā)明所用的多肽為從天然蛋白原料中提取或者人工合成，在熔融共混過程中以納米級狀態(tài)均勻分散在復合物以及復合纖維中。在不影響多肽復合物以及復合纖維性能的基礎上可以提高產(chǎn)品中多肽的含量。并且不需要在紡絲過程中添加其他添加劑和溶劑，所得復合物和復合纖維性能優(yōu)良，生產(chǎn)工藝簡單，可以產(chǎn)業(yè)化。適用于多種多肽，原料價格低廉，來源廣泛；可選擇的化學纖維種類多；在熔融共混紡絲過程中，不需要添加其他添加劑和溶劑，環(huán)境污染??；制備方法簡單，不需要對加工設備進行特別改造，生產(chǎn)成本低；可生產(chǎn)含天然色素的綠色環(huán)保型復合物及纖維；選用不同的多肽和化學纖維原料可生產(chǎn)出種類繁多的復合物、短纖維和長絲。
[0072]盡管通過以上實施例對本發(fā)明進行了揭示，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，在不偏離本發(fā)明構思的條件下，對以上各構件所做的變形、替換等均將落入本發(fā)明的權利要求范圍內。
【權利要求】
1.一種多肽與化學纖維復合纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)從天然蛋白原料中提取多肽或者人工合成多肽； (2)將干燥的多肽粉末或者顆粒與具有熔融可紡性的化學纖維紡絲原料粉末或者顆?；旌暇鶆?，形成多肽和化學纖維原料的預混物； (3)把多肽和化學纖維原料的預混物加入擠出機或者密煉機加熱并進行熔融共混，從而制得多肽與化學纖維紡絲原料復合物； (4)將制得的多肽與化學纖維紡絲原料復合物通過熔融紡絲工藝，制得多肽與化學纖維復合纖維。
2.根據(jù)權利要求1所述的多肽與化學纖維復合纖維的制備方法，其特征在于，所述多肽與化學纖維紡絲原料復合物可以經(jīng)過一次或者一次以上的熔融共混過程。
3.根據(jù)權利要求1所述的多肽與化學纖維復合纖維的制備方法，其特征在于，所述天然蛋白原料包括動物毛發(fā)、皮革、禽類羽毛、牛奶蛋白、大豆蛋白、蠶絲、蠶蛹蛋白、絲膠、絲素、膠原中的一種或者它們的混合物。
4.根據(jù)權利要求1所述的多肽與化學纖維復合纖維的制備方法，其特征在于，從所述天然蛋白原料中提取的多肽是從天然蛋白溶液或者水解液中提取的。
5.根據(jù)權利要求1所述的多肽與化學纖維復合纖維的制備方法，其特征在于，所述人工合成多肽包括通過基因工程技術合成的各種多肽。
6.根據(jù)權利要求1所述的多肽與化學纖維復合纖維的制備方法，其特征在于，具有熔融可紡性的化學纖維紡絲原料包括人造纖維原料、合成纖維原料中的一種或者它們的混合物。
7.根據(jù)權利要求1所述的多肽與化學纖維復合纖維的制備方法，其特征在于，所述人造纖維原料為醋酯纖維，所述合成纖維原料為聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯纖維中的一種或幾種。
8.根據(jù)權利要求1所述的多肽與化學纖維復合纖維的制備方法，其特征在于，所述熔融紡絲工藝包括熔融力學牽伸紡絲和熔融靜電紡絲。
9.一種多肽與化學纖維復合纖維，其特征在于，所述多肽與化學纖維復合纖維中的多肽的重量百分比為0.01-50%O
10.根據(jù)權利要求9所述的多肽與化學纖維復合纖維，其特征在于，所述多肽的重量百分比為0.1-30%O
【文檔編號】D01F8/12GK103572403SQ201210278861
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月7日 優(yōu)先權日:2012年8月7日
【發(fā)明者】李翼, 李加深, 胡軍巖, 韓艷霞, 李智 申請人:香港理工大學