CN101660215A

CN101660215A - 蛋白质与纤维素复合纤维及其制造方法

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Publication number: CN101660215A
Application number: CN200910072999A
Authority: CN
Inventors: 陈福库; 陈辰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-23
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2010-03-03

Abstract

蛋白质与纤维素复合纤维，是一种含有天然蛋白质5～50％和天然纤维素50～95％及海藻酸盐0～30％的再生蛋白质复合纤维，通过原液制备、湿法纺丝、交联整理等工艺过程制成纤维。该纤维具有良好的吸湿性、抗静电性，染色性优良，可完全生物降解，并且添加海藻酸盐的纤维具有良好的阻燃性能，是一种真正的绿色生态纺织品原料。该纤维手感柔软滑爽，适用于纺织加工内衣、寝室用品、卫生保健用品等。

Description

蛋白质与纤维素复合纤维及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种由蛋白质、纤维素及海藻酸钠制成的复合纤维及其制造方法。属化学纤维新材料领域。

背景技术

单纯由蛋白质再生而成的蛋白质纤维，因其干、湿态断裂强度低，而不具备实用性能。近年来，本领域的专业技术人员开始用蛋白质与合成高分子化合物混合纺丝的方法来改善蛋白质纤维的理化性能，如：专利ZL99116636、ZL02101961、ZL02155315、ZL00116211及本人申请专利ZL01138897、ZL01106274、ZL01128117等分别公开了各种蛋白质原料与聚乙烯醇或聚丙烯腈共混、共聚纤维的制造方法，虽然改善了蛋白质纤维的理化性能指标，但因其中合成高分子化合物的含量高达70～85％，这样一来合成纤维(腈纶、维纶)的吸湿性较差、静电较强、染色性较差、不能完全生物降解等缺陷也随之表现出来。本发明使用天然高分子化合物纤维素与蛋白质为主制成的复合纤维，克服了上述缺点，具有良好的吸湿性、抗静电性，染色性优良，可完全生物降解，是一种真正的绿色生态纺织品原料，并且添加海藻酸钠制成的纤维阻燃性能良好，适用于制造假发的发丝，

发明内容

本发明的目的是使用具有良好成纤性能的天然高分子化合物纤维素与蛋白质复合纺丝，改善蛋白质纤维的理化性能指标，提高服用性能及品质，使成品纤维符合绿色生态纺织品要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

1、纺丝原液的制备：

(1)将提纯的纤维素浆粕，按5％～30％的重量百分比浓度，用含氢氧化钠3～15％、尿素5～30％的水溶液，于-15～0℃搅拌溶解10～60分钟，使纤维素充分溶解。纤维素原料包括棉短绒浆粕纤维素、木浆纤维素、竹浆纤维素、草浆纤维素。

(2)将提纯的蛋白质，按10％～30％的重量百分比浓度，用氢氧化钠水溶液于40～100℃，搅拌溶解30～120分钟，使蛋白质充分溶解。氢氧化钠的用量为蛋白质量的1～10％。蛋白质原料包括从大豆、花生、棉籽、菜籽中提取的植物蛋白质；从乳品中提取的酪蛋白；从动物毛发中提取的角蛋白；从动物皮、骨中提取的胶原蛋白。

(3)将提纯的海藻酸钠，按3％～8％的重量百分比浓度，加入软化水中，于20～80℃搅拌溶解2～10小时，使海藻酸钠充分溶解。

(4)将上述蛋白质溶液、纤维素溶液、海藻酸钠溶液按蛋白质、纤维素、海藻酸钠的重量比为(5～50)∶(50～95)∶(0～30)的比例混合，搅拌，保持温度10～60℃，搅拌30～60分钟，使蛋白质溶液、纤维素溶液、海藻酸钠溶液混合均匀。然后再经过滤、脱泡、过滤、调压，即可送去纺丝。

2、纺丝成型：

蛋白质与纤维素复合纤维采用湿法纺丝成型，其工艺流程为：计量→纺丝→凝固浴凝固成型→罗拉牵伸→牵伸浴湿热牵伸→落桶——制成半成品纤维。

(1)原液中不添加海藻酸钠时浴液组成

凝固浴组成为：硫酸5～100g/L，硫酸钠50～415g/L，温度为5～50℃。

牵伸浴组成为：硫酸钠300～350g/L，硫酸0.2～5g/L，温度为60～90℃，牵伸1.5～3倍。总牵伸倍数为2～8倍。

(2)原液中添加海藻酸钠时浴液组成

凝固浴组成为：氯化钙30～100g/L，HCl 5～100g/L，氯化钠340～360g/L，温度为-5～20℃。

牵伸浴组成为：氯化钠300～350g/L，HCl 0.2～5g/L，氯化钙由丝束从第一凝固浴带入自然平衡，温度为60～90℃，牵伸1.5～3倍。总牵伸倍数为2～8倍。

3、半成品纤维的交联整理：

制成的半成品纤维中蛋白质分子上含有大量的亲水性羟基、羧基和氨基，其煮沸减量大，耐酸碱性差，为了克服这些缺点，必须用多官能团的化合物对半成品纤维进行交联，使成品纤维的煮沸减量小于3％，以符合一般纺织品的要求。

交联整理剂可使用甲醛、苯甲醛、乙二醛、戊二醛、改性戊二醛、硫化二乙醛缩二甲醇中的一种或几种。

交联整理工艺为：

交联剂含量：5～60g/L

硫酸含量：1～200g/L

硫酸钠含量：50～200g/L

反应温度：60～70℃

反应时间：10～60min

说明：本专利中所用的百分比浓度均为质量百分比浓度。

具体实施方式

实施例一：

①在第一个反应釜中加入软化水21.3kg，搅拌加入氢氧化钠2.3kg、尿素5.6kg使之溶解，冷冻至-10～-12℃，加入已提纯、漂白的含水率60％的纤维素浆粕17.5kg，搅拌溶解20～30分钟，使纤维素浆粕充分溶解，得到含纤维素15％、氢氧化钠5％、尿素12％的纤维素溶液46.7kg。

②在第二个反应釜中加入40℃的软化水13.77升，搅拌加入分离大豆蛋白3.53kg(纯度85％)，再慢慢加入30％的NaOH溶解350g，并缓慢加热升温至80℃，溶解60分钟。得到17％的大豆蛋白溶液17.65kg。

③将溶解好的大豆蛋白质溶液加入到纤维素溶液所在的反应釜中，控制温度在40～60℃，搅拌混合60分钟，溶液中蛋白质与纤维素的比例为30∶70，再经过滤、脱泡，送去纺丝。

④纺丝成型：

凝固浴组成为：硫酸50g/L，硫酸钠400g/L，温度为45℃。

牵伸浴组成为：硫酸钠300～350g/L，硫酸0.5g/L，温度为80～90℃，牵伸2倍。

总牵伸倍数为4～6倍。

⑤将半成品纤维用长丝醛化机进行缩醛化整理，其缩醛化工艺如下：

戊二醛 20g/L

硫酸 50g/L

硫酸钠 120g/L

温度 65℃

时间 12min

经缩醛化整理后，再上油、经卷、切断、打包即成成品纤维。本缩醛化工艺同样适用于实施例二、三、四。

实施例二：

②在第二个反应釜中加入40℃的软化水13.57升，搅拌加入牛奶酪蛋白3.53kg(纯度85％)，再慢慢加入30％的NaOH溶解550g，并缓慢加热升温至80℃，溶解60分钟。得到17％的牛奶酪蛋白溶液17.65kg。

③将溶解好的牛奶酪蛋白溶液加入到纤维素溶液所在的反应釜中，控制温度在40～60℃，搅拌混合60分钟，溶液中蛋白质与纤维素的比例为30∶70，再经过滤、脱泡，送去纺丝。

④纺丝成型：(同实施例一)

⑤将半成品纤维用短纤醛化机进行缩醛化整理，其缩醛化工艺如下：

甲醛 30g/L

硫酸 10～30g/L

硫酸钠 50～100g/L

温度 65℃

时间 25min

本缩醛化工艺同样适用于实施例一、三、四。

实施例三

①在第一个反应釜中加入软化水15kg，搅拌加入氢氧化钠1.8kg、尿素4.2kg使之溶解，冷冻至-10～-12℃，加入已提纯、漂白的含水率60％的纤维素浆粕12.5kg，搅拌溶解20～30分钟，使纤维素浆粕充分溶解。得到含纤维素15％、氢氧化钠5.4％、尿素12.5％的纤维素溶液33.5kg。

②在第二个反应釜中加入40℃的软化水13.67升，搅拌加入毛发角蛋白3.53kg(纯度85％)，再慢慢加入30％的NaOH溶解450g，并缓慢加热升温至50℃，溶解60分钟。得到17％的毛发角蛋白溶液约17.65kg。

③在第三个反应釜中加入40℃的软化水38kg，再加入海藻酸钠2kg，加热升温至70℃，搅拌溶解4小时。得到5％的海藻酸钠溶液约40kg。

④依次将溶解好的毛发角蛋白溶液、海藻酸钠溶液加入到纤维素溶液所在的反应釜中，控制温度在20～40℃，搅拌混合60分钟，溶液中蛋白质、海藻酸钠、纤维素的比例为30∶20∶50，再经过滤、脱泡，送去纺丝。

⑤纺丝成型：

凝固浴组成为：氯化钙50g/L，HCl 40g/L，氯化钠350g/L，温度为10℃。

牵伸浴组成为：氯化钠300g/L，HCl 0.5g/L，氯化钙由丝束从第一凝固浴带入自然平衡，温度为60～80℃，牵伸2倍。

总牵伸倍数为4～6倍。

⑥将半成品纤维用长丝醛化机进行缩醛化整理，其缩醛化工艺如下：

硫化二乙醛缩二甲醇32g/L

硫酸 100g/L

硫酸钠 50g/L

温度 65℃

时间 12min

本缩醛化工艺同样适用于实施例一、二、四。

本实施例生产的纤维，蛋白质原料是从天然毛发中提取的角蛋白，并且添加了海藻酸钠使纤维有良好的阻燃性能，通过工艺控制，可生产出直径60～80um的纤维丝束，特别适用于制造假发的发丝。

实施例四：

②在第二个反应釜中加入40℃的软化水14.12升，搅拌加入胶原蛋白3.53kg(纯度85％)，缓慢加热升温至90℃，溶解60分钟。得到17％的胶原蛋白溶液17.65kg。

③将溶解好的胶原蛋白溶液加入到纤维素溶液所在的反应釜中，控制温度在40～60℃，搅拌混合60分钟，溶液中蛋白质与纤维素的比例为30∶70，再经过滤、脱泡，送去纺丝。

④纺丝成型：(同实施例一)

改性戊二醛 30g/L

硫酸 10～30g/L

硫酸钠 50～100g/L

温度 65℃

时间 25min

本缩醛化工艺同样适用于实施例一、三、四。

Claims

1、蛋白质与纤维素复合纤维，其特征在于它由蛋白质、纤维素、海藻酸盐组成，蛋白质、纤维素、海藻酸盐的重量比为5～50∶50～95∶0～30。

2、根据权利要求1所述的蛋白质与纤维素复合纤维，其特征在于蛋白质原料包括从大豆、花生、棉籽、菜籽中提取的植物蛋白质；从乳品中提取的酪蛋白质；从动物毛发中提取的角蛋白质；从动物皮、骨中提取的胶原蛋白质。

3、根据权利要求1所述的蛋白质与纤维素复合纤维，其特征在于纤维素原料包括棉短绒浆粕纤维素、木浆纤维素、竹浆纤维素、草浆纤维素。

4、根据权利要求1所述的蛋白质与纤维素复合纤维，其特征在于海藻酸盐为二价金属离子与海藻酸形成的盐，主要为海藻酸钙。

5、蛋白质与纤维素复合纤维的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、纺丝原液的制备

a、将提纯的纤维素浆粕，按5％～30％的重量百分比浓度，用含氢氧化钠3～15％、尿素5～30％的水溶液，于-15～0℃搅拌溶解10～60分钟，使纤维素充分溶解；

b、将提纯的蛋白质，按10％～30％的重量百分比浓度，用碱溶液于40～100℃，搅拌溶解30～120分钟，使蛋白质充分溶解；

c、将提纯的海藻酸钠，按3％～8％的重量百分比浓度，加入软化水中，于20～80℃搅拌溶解2～10小时，使海藻酸钠充分溶解；

d、将上述蛋白质溶液、纤维素溶液、海藻酸钠溶液按蛋白质、纤维素、海藻酸钠的重量比为(5～50)∶(50～95)∶(0～30)的比例混合，搅拌，保持温度10～60℃，搅拌30～60分钟，使蛋白质溶液、纤维素溶液、海藻酸钠溶液混合均匀，然后再经过滤、脱泡、过滤、调压，即可送去纺丝；

(2)、蛋白质与纤维素复合纤维采用湿法纺丝成型

a、原液中不添加海藻酸钠时浴液组成：凝固浴组成为硫酸5～100g/L，硫酸钠50～415g/L，温度为5～50℃；牵伸浴组成为硫酸钠300～350g/L，硫酸0.2～5g/L，温度为60～90℃，牵伸1.5～3倍；

b、原液中添加海藻酸钠时浴液组成：凝固浴组成为氯化钙30～100g/L，HCl5～100g/L，氯化钠340～360g/L，温度为-5～20℃；牵伸浴组成为氯化钠300～350g/L，HCl 0.2～5g/L，氯化钙由丝束从第一凝固浴带入自然平衡，温度为60～90℃，牵伸1.5～3倍；

c、总牵伸倍数为2～8倍；

(3)、半成品纤维的交联整理

a、交联整理浴液组成为：交联剂5～60g/L，硫酸1～200g/L，硫酸钠50～200g/L；

b、反应温度40～70℃；

c、反应时间10～60min。

6、根据权利要求5所述的蛋白质与纤维素复合纤维的制造方法，其特征在于溶解蛋白质所用的碱为NaOH，用量为蛋白质量的1～10％。

7、根据权利要求5所述的蛋白质与纤维素复合纤维的制造方法，其特征在于交联剂使用甲醛、苯甲醛、乙二醛、戊二醛、改性戊二醛、硫化二乙醛缩二甲醇中的一种或几种。