CN100375796C

CN100375796C - 使用离子液体溶解动物毛制备再生蛋白纤维的方法

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Publication number: CN100375796C
Application number: CNB2005100772898A
Authority: CN
Inventors: 陈洪章; 刘丽英
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2025-06-21
Also published as: CN1884641A

Abstract

本发明的使用离子液体溶解动物毛制备再生蛋白纤维的方法，其步骤如下：将动物毛原料，与离子液体混合，在90-120℃下进行溶解得溶解液；离子液为100℃下呈熔融状态的由阴阳离子和阳离子组成的盐；然后将所得溶解液在水、甲醇、乙醇、乙氰或(NH₄)₂SO₄溶液中进行凝固，或者在溶解液中加入助剂后，再在水、甲醇、乙醇、乙氰或重量百分比浓度为30%的(NH₄)₂SO₄溶液中进行凝固，便析出生物蛋白毛纤。本发明处理步骤简便，易操作，并可充分利用废弃的动物毛或毛织品等，原料易得，价廉，且可减少废弃物对环境造成的污染。

Description

使用离子液体溶解动物毛制备再生蛋白纤维的方法

技术领域

本发明涉及一种制备纺丝原液的方法，特别是涉及一种使用离子液体溶解动物毛制备再生蛋白纤维的方法。

背景技术

在人类回归自然、崇尚绿色、清洁生产的今天，天然纤维和环保纺织品受到人们的重视。羊毛等天然纤维以其特有的对人体生理亲和保健作用，使得这类纤维及其再生蛋白纤维一直为人们所关注。由于天然纤维资源的限制，开发其再生产品成为当今的热点问题。

我国目前有408万毛纺沙绽加工能力，每年需35万吨左右净毛原料，虽然国产净毛折合为12.74万吨，但实际收购上来的羊毛最多也就是11万吨，仅占需求量的30％，九十年代以来，平均每年需进口羊毛23万吨，2000年、2001年外毛进口量在30万吨左右，2002年羊毛与羊毛条的配额量近34万吨左右。 2000年向农牧民收购绒毛的指导价为：一等(100分)白山羊绒每公斤240-320元。羊毛收购指导价，细一净毛每公斤25-28元；改一净毛为20-22元；优质土种净毛10-12元。

羊毛是我国供求缺口最大的畜产品，我国毛纺工业年需30-35 万吨净毛，其中国产羊毛仅能满足1/3左右，2/3的羊毛依赖进口。今年中国外经贸部批准进口羊毛指标为33.7万吨，价值50亿美元，折合人民币400亿元。

但是，由于毛品质、动物饲养管理和纺织技术的限制，每年都有大量的短纤维、粗纤维羊毛被废弃，我国每年毛纺业产生的羊毛下脚原料数以万吨计。这不仅造成了蛋白纤维资源的浪费，而且污染环境。另外，大量的畜毛(如猪毛)由于质地粗硬，纤维短，不能直接供纺织用，常用作肥料。因此研究废弃动物毛纤维的再生利用，对有效利用和保护自然资源有着十分重要的意义。

1950年国外曾有人在铜氨溶液、碳酰二胺、苛性碱或氨溶液中溶解羊毛并纺丝。英国Coutaulds公司声称用硫酸亚铁、过氧化氢和酸(硫酸、磷酸和醋酸)氧化羊毛，再在稀氨水或苛性碱液中溶解其角朊蛋白。A1exander等采用过氧乙酸作氧化剂，将羊毛溶解于苛性碱、氯化铵和碳酰二胺溶液中。日本1995年研究了从羊毛中提取角蛋白，1996年研究了角蛋白溶液的膜化技术，1997年开始确立了角蛋白的再生纤维化技术的研究。

从以上可看出，目前现有的方法主要是对动物毛进行氧化或还原后，再通过苛性碱或氨溶液来打断肽链，使毛溶解。处理步骤多，使用试剂对环境污染，制得的朊蛋白分子量低。

发明内容

本发明的目的是将纺织过程中被废弃的羊毛、羊绒、驼绒、兔毛、马海毛、牦牛毛等动物纤维及不能直接用于纺织加工的劣质动物纤维如猪毛、皮革等，包括破旧的毛绒织物，利用一种新型溶剂——离子液体将其溶解，制得溶解液(蛋白纤维原液)。该溶解液在水、甲醇、乙醇、乙氰或重量百分比浓度为30％的(NH₄)₂SO₄溶液中进行凝固，析出动物毛再生蛋白纤维；或者在溶解液中加入助剂纺成各种型号的蛋白质纤维。尤其是动物毛中角蛋白质丰富，胱氨酸含量高，故用此蛋白质合成的纤维强度高、光泽好、弹性好、染色优，且经过再生纺丝可纺出各种纤度的短丝和长丝，提高了品质，拓宽了动物纤维的用途。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的使用离子液体溶解动物毛制备再生蛋白纤维的方法，其步骤如下：

1)将经清洗、风干或在低于80℃下烘干的动物毛原料，直接或经过预处理后与离子液体混合，在90-120℃下进行溶解得溶解液，即蛋白纤维原液；

所述动物毛原料与离子液的重量份配比为1∶5～20；

所述离子液体为100°℃℃下呈熔融状态的由阴阳离子和阳离子组成的盐，所述阴离子为卤素离子C1-、Br-、I-或醋酸根离子；阳离子为N-N-二甲基咪唑阳离子、1-乙基，3-甲基咪唑阳离子、1-烯丙基，3-甲基咪唑阳离子、1-烯丙基，3-甲基咪唑阳离子或1-丁基，3-甲基咪唑阳离子或1-甲基-3-丁基咪唑阳离子；

2)然后将步骤1)所得溶解液(蛋白纤维原液)在水、甲醇、乙醇、乙氰或重量百分比浓度为30％的(NH₄)₂SO₄溶液中进行凝固，便析出动物毛再生蛋白纤维；

或者，在步骤1)溶解液中加入占溶解液体积0.1-1.0％的甘油或/和异丙醇助剂，制得含助剂的混合液；然后再将步骤3)所得含助剂的混合液在水、甲醇、乙醇、乙氰或重量百分比浓度为30％的(NH₄)₂SO₄溶液中进行凝固浴，便析出动物毛再生蛋白纤维。

所述原料为纺织过程中被废弃的羊毛、羊毛绒、驼毛、驼毛绒、兔毛、或劣质动物纤维猪毛、皮革。

所述步骤1)中的动物毛原料的预处理为：将动物毛原料浸在重量百分比浓度为10-50％尿素、2-6％SDS和2-6％NaHSO₃的混合溶液中，50-100℃下进行浸泡处理0.5-2h。

所述步骤1)离子液体和动物毛原料混合前均需经过干燥处理。

所述步骤1)中的溶解为加热溶解，其加热方式为油浴加热、烘箱加热或电炉加热；加热过程中进行间歇式搅拌；累积加热时间为0.5-16h。

本发明的使用离子液体溶解动物毛制备再生蛋白纤维的方法具有如下优点：

(1)可以充分利用废弃的动物毛或毛织品等废弃物，原料易得，价廉，而且可减少废弃物对环境造成的污染；

(2)本发明的步骤简便，易操作。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1

1)将经清洗、自然凉干的羊毛原料，直接与离子液体混合，在可调温的电炉上边加热边搅拌，进行加热溶解60分钟得琥珀色溶解液；

所述羊毛原料的重量与离子液体积的料液比为1∶20；

所述离子液体为100℃下呈熔融状态的由阴阳离子和阳离子组成的1—丁基，3甲基咪唑氯化盐的离子液体；

2)然后将步骤1)所得的溶解液挤入水中进行凝固浴，便析出动物毛再生蛋白纤维。

实施例2

将经清洗后的驼毛原料进行预处理：即，将驼毛原料在重量百分比浓度为20％尿素、3％SDS和3％NaHSO₃的混合溶液中，100℃下进行浸泡处理0.5h；其预处理的料液重量份比为1∶10；

将经预处理的驼毛原料与离子液混合，在100℃下进行加热(恒温烘箱中加热，并不时搅拌)溶解12h得琥珀色溶解液；所述驼毛原料重量与离子液体积的料液比为1∶2；

所述离子液体为100℃下呈熔融状态的由阴阳离子和阳离子组成的1-丁基，3-甲基咪唑溴化盐；

在上述溶解液中加入占溶解液体积0.1％的甘油，然后将此含甘油的混合液倒入甲醇中，即得到片絮状的再生蛋白纤维。

实施例3

将经清洗后的兔毛原料进行预处理：即，将兔毛原料在重量百分比浓度为20％尿素、3％SDS和3％NaHSO₃的混合溶液中，70℃下进行浸泡处理1.0h；其预处理的料液重量份比为1∶10；

将经预处理的兔毛原料与离子液混合，在110℃油浴下进行加热，并不时搅拌，溶解6h得琥珀色溶解液；所述兔毛原料重量与离子液体积的料液比为1∶5；

所述离子液体为100℃下呈熔融状态的由阴阳离子和阳离子组成的1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑盐；

在上述溶解液中加入占溶解液体积1.0％的甘油，然后将此含甘油的混合液倒入乙氰中，即得到片絮状的再生蛋白纤维。

实施例4

将经清洗后的牦牛毛原料进行预处理：即，将牦牛毛原料在重量百分比浓度为50％尿素、3％SDS和3％NaHSO₃的混合溶液中，70℃下进行浸泡处理1.0h；其预处理的料液重量份比为1∶30；

将经预处理的牦牛毛原料与离子液混合，在110℃油浴下进行加热，并不时搅拌，溶解6h得琥珀色溶解液；所述牦牛毛原料重量与离子液体积的料液比为1∶10;

在上述溶解液中加入占溶解液体积1.0％的异丙醇，然后将此含异丙醇的混合液倒入乙氰中，即得到片絮状的再生蛋白纤维。

实施例5

将经清洗后的羊毛原料进行预处理：即，将羊毛原料在重量百分比浓度为20％尿素、3％SDS和3％NaHHSO₃的混合溶液中，70℃下进行浸泡处理1.0h；其预处理的料液重量份比为1∶30；

将经预处理的羊毛原料与离子液混合，在100℃油浴下进行加热，并不时搅拌，溶解16h得琥珀色溶解液；所述羊毛原料重量与离子液体积的料液比为1∶5；

所述离子液体为100℃下呈熔融状态的由阴阳离子和阳离子组成的1-甲基-3-甲基碘化咪唑盐；

在上述溶解液中加入占溶解液体积0.3％的异丙醇，然后将溶液倒入水中，即得到片絮状的再生蛋白纤维。

实施例6

将经清洗后的羊毛原料进行预处理：即，将羊毛原料在重量百分比浓度为30％尿素、3％SDS和3％NaHHSO₃的混合溶液中，70℃下进行浸泡处理1.0h；其预处理的料液重量份比为1∶10；

将经预处理的羊毛原料与离子液混合，在100℃油浴下进行加热，并不时搅拌，溶解6h得琥珀色溶解液；所述羊毛原料重量与离子液体积的料液比为1∶15；

所述离子液体为100℃下呈熔融状态的由阴阳离子和阳离子组成的1-甲基-3-甲基氯化咪唑盐；

然后将上述所得溶液倒入30％(NH₄)₂SO₄水中，即得到片絮状的再生蛋白纤维。

实施例7

所述羊毛原料的重量与离子液体积的料液比为1∶10；

所述离子液体为100℃下呈熔融状态的由阴阳离子和阳离子组成的1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐的离子液体；

Claims

1.一种使用离子液体溶解动物毛制备再生蛋白纤维的方法，其步骤如下：

1)将经清洗、风干或在低于80℃下烘干的动物毛原料，直接或经过预处理后与离子液体混合，在90-120℃下进行溶解得溶解液；

所述动物毛原料与离子液重量份配比为1∶5～20；

所述离子液体为100℃下呈熔融状态的由阴阳离子和阳离子组成的盐，所述阴离子为卤素离子Cl-、Br-、I-或醋酸根离子；阳离子为N-N-二甲基咪唑阳离子、1-乙基，3-甲基咪唑阳离子、1-烯丙基，3-甲基咪唑阳离子、1-烯丙基，3-甲基咪唑阳离子或1-丁基，3-甲基咪唑阳离子或1-甲基-3-丁基咪唑阳离子；

2)然后将步骤1)所得溶解液在水、甲醇、乙醇、乙氰或重量百分比浓度为30％的(NH₄)₂SO₄溶液中进行凝固，析出动物毛再生蛋白纤维；

或者，在步骤1)溶解液中加入占溶解液体积0.1-1.0％的甘油或/和异丙醇助剂，制得含助剂的混合液；然后再将步骤3)所得含助剂的混合液在水、甲醇、乙醇、乙氰或重量百分比浓度为30％的(NH₄)₂SO₄溶液中进行凝固，析出动物毛再生蛋白纤维。

2.按权利要求1所述的使用离子液体溶解动物毛制备再生蛋白纤维的方法，其特征在于，所述原料为纺织过程中被废弃的羊毛、羊毛绒、驼毛、驼毛绒、兔毛、或劣质动物纤维猪毛、皮革。

3.按权利要求1所述的使用离子液体溶解动物毛制备再生蛋白纤维的方法，其特征在于，所述步骤1)中的动物毛原料的预处理为：将动物毛原料浸在重量百分比浓度为10-50％尿素、2-6％SDS和2-6％NaHSO₃的混合溶液中，50-100℃下进行浸泡处理0.5-2h。

4.按权利要求1所述的使用离子液体溶解动物毛制备再生蛋白纤维的方法，其特征在于，所述步骤1)离子液体和动物毛原料混合前均经过干燥处理。

5.按权利要求1所述的使用离子液体溶解动物毛制备再生蛋白纤维的方法，其特征在于，所述步骤1)中的溶解为加热溶解，加热溶解的加热方式为油浴加热、烘箱加热或电炉加热；加热过程中进行间歇式搅拌；累积加热时间为0.5-16h。