CN100398742C - 腈纶表面接枝蛋白质改性纤维及其制造方法 - Google Patents

腈纶表面接枝蛋白质改性纤维及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种腈纶表面接枝蛋白质改性纤维及其制造方法，由腈纶和蛋白质组成，其特征在于：皮芯层结构，其表面层为植物蛋白质接枝覆盖层，芯部为腈纶纤维，蛋白质覆盖层占纤维总质量的1%～20%，芯部腈纶占纤维总质量的80%～99%；其制造方法为：首先将腈纶纤维放入浓度为1%～30%、温度50～120℃的NaOH碱性水溶液中，水解1～30分钟，再洗净烘干得到水解腈纶纤维，然后与氯化亚砜反应，再在蛋白质水溶液中接枝制成表面覆盖蛋白质层的纤维。采用本发明制成的改性纤维，其表面完全由蛋白质分子组成，具有较好的人体亲和性、吸湿性和抗静电性能。

Description

腈纶表面接枝蛋白质改性纤维及其制造方法
所属技术领域
本发明涉及一种在腈纶纤维表面接枝上植物蛋白质覆盖层的改性腈纶纤维以及制造方法。
背景技术
腈纶是一种合成纤维，其具有优良的保暖性、染色性和仿毛性等特点，但腈纶也有很多缺点，如亲水性差、易产生静电、人体亲和性差等。为改善腈纶的性能，研究人员采用了多种方法对腈纶纤维进行动植物蛋白质改性，如蚕丝蛋白、牛奶蛋白接枝聚丙烯腈再纺丝制成改性腈纶；动植物蛋白与聚丙烯腈共混纺丝等。这些方法有一个共同特点就是需要建设大型的纤维纺丝生产线才能生产，因而投资成本很大。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、工艺简单、投资成本低的腈纶表面接枝蛋白质改性纤维及其制造方法。其技术内容为：
一种腈纶表面接枝蛋白质改性纤维，由腈纶和蛋白质组成，其特征在于：皮芯层结构，其表面层为植物蛋白质接枝覆盖层，芯部为腈纶纤维，蛋白质覆盖层占纤维总质量的1％～20％，芯部腈纶占纤维总质量的80％～99％。
所述的腈纶表面接枝蛋白质改性纤维，植物蛋白质是从大豆、花生或棉籽的粕中分离提取的。
所述的腈纶表面接枝蛋白质改性纤维的制造方法，其特征在于：首先将腈纶纤维放入浓度为1％～30％、温度50～120℃(最好是80～100℃)的NaOH碱性水溶液中，水解1～30分钟(最好是5～15分钟)，再洗净烘干得到水解腈纶纤维，然后与氯化亚砜反应制得酰氯化纤维，再将酰氯化纤维在蛋白质水溶液中接枝制成表面覆盖蛋白质层的纤维。
所述的腈纶表面接枝蛋白质改性纤维的制造方法，在与氯化亚砜反应工序中，先把水解洗净烘干的腈纶纤维和氯化亚砜溶液一同放入密闭容器内，再升高温度至80～140℃，使腈纶纤维与汽化的氯化亚砜气体反应1～60分钟，氯化亚砜的加入量占腈纶纤维量的1％～20％。
所述的腈纶表面接枝蛋白质改性纤维的制造方法，在与氯化亚砜反应工序中，是将氯化亚砜溶液喷洒在放入密闭容器的腈纶纤维上，然后对密闭好的容器加热，使氯化亚砜汽化；或者将氯化亚砜溶液盛放在敞口的小容器内，再将小容器放入盛放腈纶纤维的密闭容器中，然后对密闭好的容器加热，使氯化亚砜汽化。
所述的腈纶表面接枝蛋白质改性纤维的制造方法，在酰氯化纤维与蛋白质接枝工序中，首先将蛋白质配成浓度为0.1％～10％(最好是1％～5％)、PH为8～13的碱性水溶液，然后按纤维与蛋白质水溶液1∶3～1∶10的浴比放入纤维，在50～1 00℃的条件下(最好是80～90℃)，反应1～30分钟(最好是5～15分钟)。
本发明与现有技术相比，利用蛋白质在腈纶纤维表面接枝改性的方法，实现腈纶纤维的蛋白质表面改性功效，在保留腈纶纤维原有性能的基础上，又赋予纤维以新的功能，使纤维的人体亲和性、吸湿性和抗静电性能得到改善，从而具有更高的附加价值和服用性能。本发明具有实施方法简便可行，不需要建设大型生产装置，只需简单的纤维后处理设备就可实现工业化生产，因而还具有生产投资少，工艺简单，生产成本低等特点。
具体实施方式
实施例1：
(1)提取分离蛋白质：取豆粕加入到15倍水中，用浓度为10％、PH值为9、温度为30℃的NaOH碱性水溶液中浸泡5h，浸泡过程中搅拌速度35转/分，停止搅拌30分钟后用60目筛过滤；之后残渣再加入10倍水，用浓度为10％、PH值为8.5、温度为30℃的NaOH碱性水溶液中浸泡90分钟。两次过滤液合并后用100目过滤，滤出混合液边搅拌边加入10％盐酸水溶液，调PH至4.4，停止搅拌，使蛋白质在等电点静止沉淀30分钟，离心分离。分离出的蛋白质用PH值为5.5、温度为60℃的水冲洗两次，真空烘干粉碎后备用。
(2)水解腈纶纤维：取腈纶纤维按1∶6的浴比加入到温度为100℃，浓度为2％的NaOH水溶液当中，水解20分钟，取出洗净烘干得到水解腈纶纤维。
(3)将上述水解腈纶纤维放入密闭容器内，同时按纤维加入量的5％取氯化亚砜溶液加入到敞口的玻璃器皿内，一同放入密闭容器内。将密闭容器升温至100℃，反应30min，打开密闭容器，取出酰氯化反应得到的酰氯化纤维，直接加入到配置好的蛋白质接枝水溶液当中进行接枝。
(4)接枝用蛋白质水溶液按蛋白质含量1％、纤维与水溶液浴比为1∶5的量配制，调PH值至8，升温至80℃，然后，加入酰氯化纤维，搅拌反应5分钟，取出洗净烘干，即得到腈纶接枝改性纤维。测得改性纤维的蛋白质覆盖层占纤维总质量的4％，芯部腈纶占纤维总质量的96％。
实施例2：
(1)提取分离蛋白质：取一定量的大豆直接破碎研磨成粉，按1∶1比例加入到环己烷溶剂中，在55℃浸提60分钟，离心分离或扎干，湿粕在100℃真空烘箱中脱溶剂。然后，将脱脂豆粉加入10倍水中，搅拌下用10％盐酸把pH值调至4.4，50℃恒温搅拌浸提60分钟把糖分、灰分溶去，离心分离。然后再用10倍、55℃的水对分离物按上法处理两次。将上述分离物加入15倍水中，用NaOH溶液调pH值至9.0，35转/分钟搅拌60分钟，停止搅拌30分钟后，用60目过滤之后残渣加入10倍水中，用NaOH调pH值至8.5，同样条件下，浸提90分钟，两次滤液合并后100目过滤。在两次过滤混合液中缓缓加入10％盐酸调pH值至4.4，蛋白质在等电点沉淀，(注意溶液到达等点电应停止搅拌)，静止20至30分钟，以使沉淀完全。离心脱水后的蛋白质用pH值5.5、温度为50～60℃水冲洗两次，真空烘干备用。
(2)水解腈纶纤维：取腈纶纤维按1∶8的浴比加入到温度为90℃，浓度为8％的NaOH水溶液当中水解15分钟，取出洗净烘干得到水解腈纶纤维。
(3)将上述水解腈纶纤维放入密闭容器内，同时按纤维加入量的10％取氯化亚砜溶液加入到敞口的玻璃器皿内，一同放入密闭容器内。将密闭好容器升温至105℃，反应20min。打开密闭容器，取出酰氯化反应得到的酰氯化纤维，直接加入到配置好的蛋白质接枝水溶液当中进行接枝。
(4)接枝用蛋白质水溶液按蛋白质含量2％、纤维与水溶液浴比为1∶6的量配制，调PH值至9，升温至85℃，然后，加入酰氯化纤维，搅拌反应10分钟。取出洗净烘干，即得到腈纶接枝改性纤维。测得改性纤维的蛋白质覆盖层占纤维总质量的7.8％，芯部腈纶占纤维总质量的92.2％。
实施例3：
(1)提取分离蛋白质：取花生饼粕加入到15倍水中，用浓度为10％、PH值为9、温度为50℃的NaOH碱性水溶液中浸泡3h，搅拌速度30转/分，停止搅拌30分钟后用80目筛过滤；之后残渣再加入10倍水，调PH值至9.0，同样条件浸提90分钟。两次过滤液合并后用140目过滤。滤出混合液边搅拌边加入10％盐酸水溶液，调PH至4.5，停止搅拌，使蛋白质在等电点静止沉淀30分钟，离心分离。分离出的蛋白质用PH值为5.5、温度为50℃水冲洗两次，真空烘干粉碎后备用。
(2)水解腈纶纤维：取腈纶纤维按1∶10的浴比加入到温度为85℃、浓度为10％的NaOH水溶液当中水解10分钟，取出洗净烘干。
(3)将上述水解腈纶纤维放入密闭容器内，同时按纤维加入量的15％取氯化亚砜溶液加入到敞口的玻璃器皿内，一同放入密闭容器内。将密闭好容器升温至110℃，反应10min。打开密闭容器，取出酰氯化反应得到的酰氯化纤维，直接加入到配置好的蛋白质接枝水溶液当中进行接枝。
(4)接枝用蛋白质水溶液按蛋白质含量2.5％、纤维与水溶液浴比为1∶8的量配制，调PH值至8.0，升温至90℃，然后，加入酰氯化纤维，搅拌反应15分钟。取出洗净烘干，即得到腈纶接枝改性纤维。测得改性纤维的蛋白质覆盖层占纤维总质量的12.4％，芯部腈纶占纤维总质量的87.6％。
实施例4：
(1)提取分离蛋白质：取棉籽饼粕加入到15倍水中，用浓度为10％、PH值为9、温度为45℃的NaOH碱性水溶液中浸泡5h，搅拌速度35转/分，停止搅拌30分钟后用80目筛过滤；之后残渣再加入10倍水，调PH值至9.0，同样条件浸提90分钟。两次过滤液合并后用100目过滤。滤出混合液边搅拌边加入10％盐酸水溶液，调PH值至4.4，停止搅拌，使蛋白质在等电点静止沉淀30分钟，离心分离。分离出的蛋白质用PH值5.5、温度为60℃水冲洗两次，真空烘干粉碎后备用。
(2)水解腈纶纤维：取腈纶纤维按1∶12的浴比加入到温度为80℃，浓度为15％的NaOH水溶液当中水解5分钟，取出洗净烘干。
(3)将上述水解腈纶纤维放入密闭容器内，同时按纤维加入量的20％取氯化亚砜溶液喷洒到纤维上。将密闭好容器升温至115℃，反应5min。打开密闭容器，取出酰氯化反应得到的酰氯化纤维，直接加入到配置好的蛋白质接枝水溶液当中进行接枝。
(4)接枝用蛋白质水溶液按蛋白质含量3％、纤维与水溶液浴比为1∶10的量配制，调PH值至9.0，升温至95℃，然后，加入酰氯化纤维，搅拌反应20分钟。取出洗净烘干，即得到腈纶接枝改性纤维。测得改性纤维的蛋白质覆盖层占纤维总质量的17.6％，芯部腈纶占纤维总质量的82.4％。

Claims (7)

1.一种腈纶表面接枝蛋白质改性纤维，由腈纶和蛋白质组成，其特征在于：皮芯层结构，其表面层为植物蛋白质接枝覆盖层，芯部为腈纶纤维，蛋白质覆盖层占纤维总质量的1％～20％，芯部腈纶占纤维总质量的80％～99％。
2.根据权利要求1所述的腈纶表面接枝蛋白质改性纤维，其特征在于：植物蛋白质是从大豆、花生或棉籽的粕中分离提取的。
3.一种如权利要求1所述的腈纶表面接枝蛋白质改性纤维的制造方法，其特征在于：首先将腈纶纤维放入浓度为1％～30％、温度50～120℃的NaOH碱性水溶液中，水解1～30分钟，再洗净烘干得到水解腈纶纤维，然后与氯化亚砜反应制得酰氯化纤维，再将酰氯化纤维在蛋白质水溶液中接枝制成表面覆盖蛋白质层的纤维。
4.根据权利要求3所述的腈纶表面接枝蛋白质改性纤维的制造方法，其特征在于：在与氯化亚砜反应工序中，先把水解洗净烘干的腈纶纤维和氯化亚砜溶液一同放入密闭容器内，再升高温度至80～140℃，使腈纶纤维与汽化的氯化亚砜气体反应1～60分钟，氯化亚砜的加入量占腈纶纤维量的1％～20％。
5.根据权利要求4所述的腈纶表面接枝蛋白质改性纤维的制造方法，其特征在于：将氯化亚砜溶液喷洒在放入密闭容器的腈纶纤维上，然后对密闭好的容器加热，使氯化亚砜汽化。
6.根据权利要求4所述的腈纶表面接枝蛋白质改性纤维的制造方法，其特征在于：将氯化亚砜溶液盛放在敞口的小容器内，再将小容器放入盛放腈纶纤维的密闭容器中，然后对密闭好的容器加热，使氯化亚砜汽化。
7.根据权利要求3所述的腈纶表面接枝蛋白质改性纤维的制造方法，其特征在于：在酰氯化纤维与蛋白质接枝工序中，首先将蛋白质配成浓度为0.1％～10％、PH为8～13的碱性水溶液，然后按纤维与蛋白质水溶液1∶3～1∶10的浴比放入纤维，在50～100℃的条件下，反应1～30分钟。
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