CN102493020B - 一种再生动物微粉蛋白纤维素纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种再生动物微粉蛋白纤维素纤维及其制备方法，制备包括以下步骤：将纳米级的动物微粉蛋白加入到分散剂溶液中，搅拌均匀，过滤后得到20～35wt%的动物微粉蛋白液；以纤维素浆粕为原料制备粘胶，在溶解步骤中，加入变性剂制得变性粘胶，将动物微粉蛋白液按其中的动物微粉占成品纤维重量1～30wt%的比例，加入到变性粘胶中并搅拌均匀，制备成动物微粉共混粘胶，经脱泡、过滤后引入凝固浴纺丝成型，然后经丝条牵伸和后处理步骤得到动物微粉蛋白粘胶纤维。本发明的再生动物微粉蛋白纤维素纤维面料密度小，穿着更轻盈，吸湿性、透气性和保温性能得到进一步增强，纤维纺织加工和服用性能更佳，且生产过程无污染。
Description
技术领域
本发明涉及改性纤维素技术领域，尤其涉及一种再生动物微粉蛋白纤维素纤维及其制备工艺。
背景技术
蛋白质纤维分天然蛋白质纤维（如羊毛、蚕丝等）和再生蛋白质纤维两大类。按原料来源，再生蛋白质纤维又有再生动物蛋白纤维和再生植物蛋白纤维之分。再生动物蛋白质纤维主要指从牛乳、羽毛、羊毛、猪毛等中提取蛋白质纺制的纤维，再生植物蛋白质纤维主要指从玉米、大豆、花生、油菜籽等中提取蛋白质纺制的纤维。
国外从19世纪末、20世纪初即开始对再生蛋白质纤维进行研究，1935年意大利科学家、1938年英国ICI公司、1939年Corn Product Refining公司曾分别探讨从牛乳、花生蛋白质、玉米、大豆豆粕中提取蛋白质，再进行纺丝。20世纪40年代初，美国研制了酪素纤维；1945年美、英又研究了大豆蛋白质纤维；1948年美国通用汽车公司从豆粕中提取了大豆蛋白质纤维，但大多因为纤维性能较差，无法进行纺织加工而中断研究。
我国在20世纪50年代、70年代曾分别对再生蛋白质纤维进行过初步的探索，但未获成功。90年代，四川省曾对蚕蛹再生蛋白纤维进行了研制，虽然纤维实现了小批量生产，但蛋白质含量较低，且在织造和印染加工中存在很多问题，严重影响了该类产品的开发和技术推广。东华大学、金山石化曾对酪素／丙烯脂接枝共聚物的纺丝进行过研究，但亦停留于理论探讨，未见其产品；复旦大学和东华大学曾对再生丝素溶液的纺丝进行过研究，亦未能实现工业化生产。同年代，河南李官奇先生对大豆蛋白质纤维进行了深入的系统研究开发，于2000年通过了国家经贸委工业试验项目鉴定，在化纤纺织行业引起了很大震动。2002年，天津人造纤维厂利用毛纺行业产生的下脚料或动物的废毛作原料，通过化学处理方法，溶解成蛋白质溶液与纤维素粘胶溶液混合，经纺丝制成蛋白质纤维素纤维。但此工艺并未得到产业化生产。
专利号为200710097723.8的中国专利公开了一种动物蛋白和植物纤维制造蛋白粘胶纤维的方法，首先将牛毛、猪毛或鸡毛的下脚料进行处理后得到变性蛋白液，将变性蛋白液加入到粘胶纤维的混合工序中进行生产，后经过铬盐处理进行固化后得到成品。
专利号为200510111710.2、200410010327.3的中国专利公开了一种大豆蛋白和粘胶共混纤维的制造方法，将大豆蛋白液和粘胶共混进行纺制后再使用甲醛等醛类进行缩醛化处理，最后制得成品。
综合目前国内外所公开的蛋白纤维的生产技术，无论是粘胶纤维或其它湿法纺丝的合成纤维，基本上都是采用先将动物或植物蛋白进行溶解处理得到蛋白的碱液处理，然后再加入到传统的纤维生产工艺中进行湿法纺丝，一方面将蛋白质溶解后完全破坏了蛋白质纤维原有的空腔结构；另一方面为了使蛋白液进行固化势必会使用醛类物质进行缩醛化或使用重金属铬盐进行变性固化，不但影响到了蛋白纤维的品质，而且这类有毒的物质还会造成严重的环境污染。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种服用性能优良、纺织加工性能好的再生动物微粉蛋白纤维素纤维。
本发明所要解决的第二个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种生产过程不存在醛类或重金属污染，且生产的纤维服用性能优良、纺织加工性能好的再生动物微粉蛋白纤维素纤维的制备方法。
为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：
一种再生动物微粉蛋白纤维素纤维，所述纤维中含有1～30wt%的再生蛋白微粉，所述纤维的干断裂强度为1.0～3.0cN/dtex,湿断裂强度为0.8～1.6cN/dtex,干断裂伸度为16～24%。
为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：
一种再生动物微粉蛋白纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）动物微粉蛋白液的制备：将粒径为1～2.2微米的动物微粉蛋白加入到分散剂溶液中，在35±3℃搅拌90～120分钟，搅拌采用上搅拌，过滤后得到20～35wt%的动物微粉蛋白液。
（2）变性粘胶的制备：以纤维素浆粕为原料，经包括浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化和溶解步骤制得粘胶，在溶解步骤中，加入占粘胶中α纤维素1.0～2.0wt%的变性剂，制得变性粘胶。
（3）动物微粉共混粘胶的制备：将动物微粉蛋白液按其中的动物微粉占成品纤维重量1～30wt%的比例，加入到溶解步骤得到的变性粘胶中并搅拌均匀，制备成动物微粉共混粘胶。
（4）纺丝及后处理：将配制好的动物微粉共混粘胶经脱泡、过滤后引入凝固浴纺丝成型，所述凝固浴的组成为硫酸80～130g/l、硫酸锌8～13.5g/l、硫酸钠320～350g/l，然后经丝条牵伸和后处理步骤得到动物微粉蛋白粘胶纤维。
其中，所述动物微粉蛋白的制备包括以下步骤：
（1）预处理：将动物毛发加入到8～12wt%的碱溶液中，在温度为20±3℃浸泡60～80分钟后，在温度为35±3℃进行水洗，过滤后在80±3℃进行烘干，采用立体旋转式烘箱，然后预粉碎。
（2）碱溶胀处理：将预粉碎后的动物毛发加入到15～19wt%的碱溶液中，在温度为30±3℃溶胀100～120分钟，然后经研磨泵研磨至粒径为8～10微米的动物蛋白粉。
（3）水洗、烘干：将研磨后的动物蛋白粉在温度为40±3℃进行水洗，然后在70±3℃进行烘干，将烘干后的动物蛋白粉粉碎至1～2.2微米，得到动物微粉蛋白。
优选的，所述分散剂溶液为十二烷基苯磺酸钠和六偏磷酸钠的混合溶液，其中十二烷基苯磺酸钠和六偏磷酸钠的含量比例为2:1。
优选的，所述动物微粉蛋白液制备时的搅拌转速为90～150转/秒。
优选的，所述变性剂为烷基多胺。
所述预处理时将动物毛发加入到碱溶液中的浴比为1:5～8。
所述碱溶胀处理时将预粉碎后的动物毛发加入到碱溶液中的浴比为1:10～15。
所述碱溶液为氢氧化钠溶液。
所述动物毛发为羊毛、猪毛或羽毛等。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的再生动物微粉蛋白纤维素纤维中含有的动物蛋白为动物蛋白微粉，而不是将蛋白质溶解后进行的纺丝，因此既有天然纤维素纤维的吸收透气、穿着舒适、废弃后可自然降解的优点，又有蛋白纤维所具有的真丝感强、手感柔软的优点，而且动物毛发在常温物理粉碎过程中保留了猪毛、羊毛、羽毛等蛋白纤维原有的空腔结构，使面料密度变小，穿着更轻盈，吸湿性、透气性和保温性能得到进一步增强。
再就是本发明的再生动物微粉蛋白纤维素纤维生产过程中由于不需要对蛋白液使用醛类物质进行缩醛化或者使用重金属铬盐进行变性固化交联处理，避免了对环境的污染，和对蛋白纤维品质的影响，生产的再生动物微粉蛋白纤维素纤维纺织加工和服用性能更佳。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。
实施例 1 1.67dtex×38mm再生动物微粉蛋白粘胶纤维
首先制备动物微粉蛋白：将纺织下脚料羊毛加入到9wt%的氢氧化钠溶液中，浴比为1:6，在温度为21℃浸泡60分钟后，在温度为35℃进行水洗，过滤除去杂质后采用立体旋转式烘箱进行烘干，烘干温度为80℃，然后预粉碎，将预粉碎后的羊毛加入到15.8wt%的氢氧化钠溶液中，浴比为1:11.5，温度为31℃溶胀105分钟，然后经研磨泵研磨至平均粒径为8.5微米的动物蛋白粉，将研磨后的动物蛋白粉在温度为41℃进行水洗，然后在71℃进行烘干，将烘干后的动物蛋白粉粉碎至平均粒径1.3微米，得到动物微粉蛋白。
动物微粉蛋白粘胶纤维的制备：将平均粒径为1.3微米的动物微粉蛋白加入到由十二烷基苯磺酸钠和六偏磷酸钠组成的分散剂混合溶液中，其中十二烷基苯磺酸钠和六偏磷酸钠的含量比例为2:1，在温度为36℃搅拌95分钟，搅拌采用上搅拌，控制转速为110转/秒，过滤后得到22wt%的动物微粉蛋白液；以纤维素浆粕为原料，经包括浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化和溶解步骤制得粘胶，其中在溶解步骤中，加入占粘胶中α纤维素1.2wt%的变性剂烷基多胺，制得变性粘胶，将动物微粉蛋白液按其中的动物微粉占成品纤维重量10wt%的比例，加入变性粘胶中并搅拌均匀，制备成动物微粉共混粘胶，将动物微粉共混粘胶经脱泡、过滤后引入凝固浴纺丝成型，所述凝固浴的组成为硫酸90g/l、硫酸锌12g/l、硫酸钠330g/l，然后经丝条牵伸和后处理步骤得到动物微粉蛋白粘胶纤维。
制得的1.67dtex×38mm再生动物微粉蛋白粘胶纤维产品主要指标：干断裂强度：2.12cN/dtex；湿断裂强度：1.21cN/dtex；干断裂伸长率：19.4%；线密度：2.72dtex；再生动物微粉蛋白含量4.8wt%。
实施例 2 1.33dtex×38mm再生动物微粉蛋白粘胶纤维
首先制备动物微粉蛋白：将猪毛加入到11.5wt%的氢氧化钠溶液中，浴比为1:8，在温度为23℃浸泡80分钟后，在温度为38℃进行水洗，过滤除去杂质后采用立体旋转式烘箱进行烘干，烘干温度为83℃，然后预粉碎，将预粉碎后的猪毛加入到18.7wt%的氢氧化钠溶液中，浴比为1:14.5，温度为33℃溶胀120分钟，然后经研磨泵研磨至平均粒径为9.5微米的动物蛋白粉，将研磨后的动物蛋白粉在温度为43℃进行水洗，然后在72℃进行烘干，将烘干后的动物蛋白粉粉碎至平均粒径2.0微米，得到动物微粉蛋白。
动物微粉蛋白粘胶纤维的制备：将平均粒径为2.0微米的动物微粉蛋白加入到由十二烷基苯磺酸钠和六偏磷酸钠组成的分散剂混合溶液中，其中十二烷基苯磺酸钠和六偏磷酸钠的含量比例为2:1，在温度为38℃搅拌120分钟，搅拌采用上搅拌，控制转速为140转/秒，过滤后得到25wt%的动物微粉蛋白液；以纤维素浆粕为原料，经包括浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化和溶解步骤制得粘胶，其中在溶解步骤中，加入占粘胶中α纤维素1.8wt%的变性剂烷基多胺，制得变性粘胶，将动物微粉蛋白液按其中的动物微粉占成品纤维重量25wt%的比例，加入变性粘胶中并搅拌均匀，制备成动物微粉共混粘胶，将动物微粉共混粘胶经脱泡、过滤后引入凝固浴纺丝成型，所述凝固浴的组成为硫酸121g/l、硫酸锌11.5g/l、硫酸钠342g/l，然后经丝条牵伸和后处理步骤得到动物微粉蛋白粘胶纤维。
制得的1.33dtex×38mm再生动物微粉蛋白粘胶纤维产品主要指标：干断裂强度：2.72cN/dtex；湿断裂强度：1.51cN/dtex；干断裂伸长率：20.4%；线密度：1.37dtex；再生动物微粉蛋白含量22wt%。
实施例 3 2.78dtex×51mm再生动物微粉蛋白粘胶纤维
首先制备动物微粉蛋白：将羽毛加入到8.2wt%的氢氧化钠溶液中，浴比为1:5，在温度为18℃浸泡62分钟后，在温度为33℃进行水洗，过滤除去杂质后采用立体旋转式烘箱进行烘干，烘干温度为77.5℃，然后预粉碎，将预粉碎后的羽毛加入到15wt%的氢氧化钠溶液中，浴比为1:10.5，温度为28℃溶胀105分钟，然后经研磨泵研磨至粒径为8～10微米的动物蛋白粉，将研磨后的动物蛋白粉在温度为38℃进行水洗，然后在68℃进行烘干，将烘干后的动物蛋白粉粉碎至粒径1～2.2微米，得到动物微粉蛋白。
动物微粉蛋白粘胶纤维的制备：将平均粒径为1～2.2微米的动物微粉蛋白加入到由十二烷基苯磺酸钠和六偏磷酸钠组成的分散剂混合溶液中，其中十二烷基苯磺酸钠和六偏磷酸钠的含量比例为2:1，在温度为33℃搅拌100分钟，搅拌采用上搅拌，控制转速为90转/秒，过滤后得到22wt%的动物微粉蛋白液；以纤维素浆粕为原料，经包括浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化和溶解步骤制得粘胶，其中在溶解步骤中，加入占粘胶中α纤维素1.1wt%的变性剂烷基多胺，制得变性粘胶，将动物微粉蛋白液按其中的动物微粉占成品纤维重量5wt%的比例，加入变性粘胶中并搅拌均匀，制备成动物微粉共混粘胶，将动物微粉共混粘胶经脱泡、过滤后引入凝固浴纺丝成型，所述凝固浴的组成为硫酸86g/l、硫酸锌9.8g/l、硫酸钠324g/l，然后经丝条牵伸和后处理步骤得到动物微粉蛋白粘胶纤维。
制得的2.78dtex×51mm再生动物微粉蛋白粘胶纤维产品主要指标：干断裂强度：2.83cN/dtex；湿断裂强度：1.53cN/dtex；干断裂伸长率：18.9%；线密度：2.82dtex；再生动物微粉蛋白含量3.0wt%。
Claims (7)
1.一种再生动物微粉蛋白纤维素纤维的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）动物微粉蛋白液的制备：将粒径为1～2.2微米的动物微粉蛋白加入到分散剂溶液中，在35±3℃搅拌90～120分钟，过滤后得到20～35wt%的动物微粉蛋白液，所述动物微粉蛋白的制备包括以下步骤：
①预处理：将动物毛发加入到8～12wt%的碱溶液中，在温度为20±3℃浸泡60～80分钟后，在温度为35±3℃进行水洗，过滤后在80±3℃进行烘干，然后预粉碎；
②碱溶胀处理：将预粉碎后的动物毛发加入到15～19wt%的碱溶液中，在温度为30±3℃溶胀100～120分钟，然后研磨至粒径为8～10微米的动物蛋白粉；
③水洗、烘干：将研磨后的动物蛋白粉在温度为40±3℃进行水洗，然后在70±3℃进行烘干，将烘干后的动物蛋白粉粉碎至1～2.2微米，得到动物微粉蛋白；
（2）变性粘胶的制备：以纤维素浆粕为原料，经包括浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化和溶解步骤制得粘胶，在溶解步骤中，加入占粘胶中α纤维素1.0～2.0wt%的变性剂，制得变性粘胶；
（3）动物微粉共混粘胶的制备：将动物微粉蛋白液按其中的动物微粉占成品纤维重量1～30wt%的比例，加入到溶解步骤得到的变性粘胶中并搅拌均匀，制备成动物微粉共混粘胶；
（4）纺丝及后处理：将制备好的动物微粉共混粘胶经脱泡、过滤后引入凝固浴纺丝成型，所述凝固浴的组成为硫酸80～130g/l、硫酸锌8～13.5g/l、硫酸钠320～350g/l，然后经丝条牵伸和后处理步骤得到动物微粉蛋白粘胶纤维，所述纤维中含有1～30wt%的再生蛋白微粉，所述纤维的干断裂强度为1.0～3.0cN/dtex,湿断裂强度为0.8～1.6cN/dtex,干断裂伸度为16～24%。
2.如权利要求1所述的再生动物微粉蛋白纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述分散剂溶液为十二烷基苯磺酸钠和六偏磷酸钠的混合溶液，其中十二烷基苯磺酸钠和六偏磷酸钠的含量比例为2:1。
3.如权利要求1所述的再生动物微粉蛋白纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述动物微粉蛋白液制备时的搅拌转速为90～150转/秒。
4.如权利要求1所述的再生动物微粉蛋白纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述变性剂为烷基多胺。
5.如权利要求1所述的再生动物微粉蛋白纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述预处理时将动物毛发加入到碱溶液中的浴比为1:5～8。
6.如权利要求1所述的再生动物微粉蛋白纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述碱溶胀处理时将预粉碎后的动物毛发加入到碱溶液中的浴比为1:10～15。
7.如权利要求1至6所述的任一种再生动物微粉蛋白纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述碱溶液为氢氧化钠溶液。
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