CN104005227B - 牛奶蛋白复合纤维的制备方法、牛奶蛋白复合纤维及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种牛奶蛋白复合纤维的制备方法，其包括如下步骤：棉纤维的预处理、棉纤维的还原牛奶蛋白液的制备、牛奶蛋白复合纤维的制备；本发明的牛奶蛋白复合纤维制备方法，其原料易得，反应步骤紧凑，过程容易控制，工艺可操作性和可重复性强；本发明还提供了牛奶蛋白复合纤维，其包括芯部的棉纤维和位于棉纤维外表面的牛奶蛋白，及其作为服装材料的应用；当做成成衣穿在身上时，由牛奶蛋白直接接触皮肤，其比现有的植物纤维亲肤性好，而且具有蚕丝的光泽，吸汗性强，尺寸稳定性好，成本低廉；本发明提供的牛奶蛋白复合纤维的应用，其可应来制备贴身内衣，比如胸罩、内裤、小背心和夏季服装。

Description

牛奶蛋白复合纤维的制备方法、牛奶蛋白复合纤维及应用

技术领域

本发明涉及纺织工业材料领域，具体是涉及一种牛奶蛋白复合纤维的制备方法、牛奶蛋白复合纤维及应用。

背景技术

当今，随着石油等化石燃料的日益减少，价格随之也水涨船高，完全依靠化石燃料的合成纤维成本也逐步走高，量的增长受到很大的约束，另一方面，合成纤维也有其天然的缺点，比如亲肤性差，舒适度相对于天然纤维逊色，因此，天然纤维成为人们追求舒适生活的首选。但是，蚕丝等天然纤维价格昂贵，棉的亲肤性能又不尽完美，因此，天然功能性纺织品已逐步成为市场主流，如何在现有的天然纤维的基础上进行结构重组或改性成为新兴的研究热点。

牛奶蛋白纤维属于再造蛋白质纤维，但是其存在强度不高、抗拉性能差、尺寸稳定性不高的缺点。为改善其性能，现有技术中采用牛奶蛋白纤维和其他纤维混纺的形式制备纱线，由于牛奶蛋白纤维和其他纤维的化学性能差别较大，制成的纱线存在染色、整理上的困难。因此，如何开发一种兼具牛奶蛋白纤维和其他纤维优点的复合纤维成为人们感兴趣的研究方向。文献中已有记载牛奶蛋白和化学纤维反生接枝共聚反应制备复合纤维的先例，但尚未有记载牛奶蛋白和天然纤维形成复合纤维的研究。

发明内容

本发明要解决的问题在于，针对现有化学纤维成本走高、舒适性不够，植物纤维亲肤性尚待改善的问题，本发明提供了一种亲肤性好，价格低廉的牛奶蛋白复合纤维的制备方法、牛奶蛋白复合纤维及其应用。

本发明解决问题所采用的技术方案为：

牛奶蛋白复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

1)棉纤维的预处理：将氢氧化钠溶液加入到棉纤维中，室温下，超声震荡30～50s，过滤，冲洗；

2)棉纤维的还原：将步骤1)处理过的棉纤维加入到高碘酸钠溶液中，搅拌反应2～4h，过滤，冲洗，得到改性棉纤维；

3)牛奶蛋白液的制备：配置氢氧化钠溶液，向该氢氧化钠溶液中加入橄榄油，于30～50℃下搅拌混合3～10小时，再加入牛奶，搅拌5～30分钟，过滤除去固体物，得到牛奶蛋白液，所述橄榄油用量为所述氢氧化钠溶液重量的2～3倍；

4)将步骤2)制备的改性棉纤维加入到步骤3)制备的牛奶蛋白液中，于80～100℃下搅拌反应10～20h，过滤，洗涤，烘干，即得到所述牛奶蛋白复合纤维。

所述步骤1)中的氢氧化钠溶液的重量百分比浓度为15～25％。

所述高碘酸钠溶液的重量百分比浓度为0.05～0.2％。

所述步骤3)中的氢氧化钠溶液的重量百分比浓度为25～40％，所述牛奶的加入量为氢氧化钠溶液和橄榄油总重量的50％～150％。

所述步骤1)和步骤2)中的冲洗步骤所用冲洗液为去离子水。

所述步骤2)反应是在避光条件下进行的。

所述步骤1)中，所述棉纤维完全浸没于氢氧化钠溶液中；所述步骤2)中，所述处理过的棉纤维完全浸没于所述高碘酸钠溶液中；所述步骤4)中，所述改性棉纤维完全浸没于所述牛奶蛋白液中。

所述步骤4)中，所述烘干条件为60～80℃下烘干，或在50～70℃时真空抽干。

一种采上述方法制备的牛奶蛋白复合纤维，其由位于芯部的棉纤维和包覆于该棉纤维外表面的牛奶蛋白薄膜层构成，所述牛奶蛋白薄膜层的表面包覆率不小于80％，所述棉纤维的直径与薄膜层的厚度比为：10:1～20:1。

上述牛奶蛋白复合纤维作为服装材料的应用，具体可作为织造服装布料材料，由其制成的布料，作为服装面料或里料。

本发明的有益效果为：本发明的牛奶蛋白复合纤维制备方法，其原料易得，反应步骤紧凑，过程容易控制，工艺可操作性和可重复性强；本发明提供的复合牛奶蛋白复合纤维，其包括芯部的棉纤维和位于棉纤维外表面的牛奶蛋白，当采用该纤维做成的布料，制成成衣穿在身上时，由牛奶蛋白直接接触皮肤，其比现有的植物纤维亲肤性好，而且具有蚕丝的光泽，吸汗性强，尺寸稳定性好，成本低廉；本发明提供的牛奶蛋白复合纤维的应用，其可应用制备贴身内衣，比如胸罩、内裤、小背心和夏季服装。

附图说明

图1为本发明实施例牛奶蛋白复合纤维制备方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

请参阅图1，示出本发明实施例的牛奶蛋白复合纤维制备方法流程图，该方法包括以下步骤：

1)棉纤维的预处理：将氢氧化钠溶液加入到棉纤维中，室温下，超声震荡30～50s，过滤，冲洗；

2)棉纤维的还原：将步骤1)处理过的棉纤维加入到高碘酸钠溶液中，搅拌反应2～4h，过滤，冲洗，得到改性棉纤维；

3)牛奶蛋白液的制备：配置氢氧化钠溶液，向该氢氧化钠溶液中加入橄榄油，于30～50℃下搅拌混合3～10小时，再加入牛奶，搅拌5～30分钟，过滤除去固体物，得到牛奶蛋白液，所述橄榄油用量为所述氢氧化钠溶液重量的2～3倍；

4)将步骤2)制备的改性棉纤维加入到步骤3)制备的牛奶蛋白液中，于80～100℃下搅拌反应10～20h，过滤，洗涤，烘干，即得到所述牛奶蛋白复合纤维。

步骤1)中的氢氧化钠溶液的重量百分比浓度为15～25％，氢氧化钠溶液可以使棉纤维发生溶胀，在显微镜下观察，可发现棉纤维横截面由未处理前的不规则的扁形变为规则的圆形，从而增大了棉纤维的比表面积，有利于后续反应的进行；步骤3)中的氢氧化钠溶液的重量百分比浓度为25～40％，牛奶的加入量为氢氧化钠溶液和橄榄油总重量的50％～150％。加入橄榄油的主要目的是为了减弱氢氧化钠的碱性，避免强碱溶液对牛奶成分的破坏，并增强牛奶蛋白在溶液中的溶解性。

步骤1)和步骤2)中的冲洗步骤所用冲洗液为去离子水，洗涤原则是少量多次，以彻底除去残留的氢氧化钠和高碘酸钠。

步骤2)中高碘酸钠溶液的重量百分比浓度范围为0.05～0.2％。当高碘酸钠溶液浓度高于0.2％时，棉纤维会发生明显的氧化降解副反应，棉纤维的大分子链被解聚，导致棉纤维的力学性能降低，因此，上述高碘酸钠溶液的浓度以不超过0.2％为宜，当浓度低于0.2％时，高碘酸钠溶液可选择性氧化棉纤维上的葡萄糖基环，生成醛基基团。随着高碘酸钠溶液浓度的不同，可选择性氧化的范围和程度会出现差别：浓度大时，可选择性氧化范围大和程度高，浓度小时，可选择性氧化范围小和程度小。为避免由于光照因素所造成的超氧化现象，使反应向预期进行，上述氧化反应应该在避光条件下进行。

通过步骤2)反应后制备的改性棉纤维由于含有大量醛基，当遇到牛奶蛋白时，这些醛基会和牛奶蛋白在碱性条件下发生反应，使牛奶蛋白以支链的形式附着于棉纤维外表面上，因此就形成了棉纤维处于内芯、牛奶蛋白处于表层的双层结构。

为了保证反应的充分进行，步骤1)中，棉纤维应完全浸没于氢氧化钠溶液中；步骤2)中，处理过的棉纤维应完全浸没于所述高碘酸钠溶液中；步骤4)中，改性棉纤维应完全浸没于牛奶蛋白液中。

步骤4)中的烘干步骤，可在60～80℃下自然烘干，也可以在50～70℃左右的环境下真空抽干。

此外，本发明实施例还提供一种牛奶蛋白复合纤维，其由位于芯部的棉纤维和包覆于该棉纤维外表面的牛奶蛋白薄膜层构成，所述牛奶蛋白薄膜层的表面包覆率不小于80％，所述棉纤维的直径与薄膜层的厚度比为：10:1～20:1，上述牛奶蛋白复合纤维是采用上述实施例所提供的制备方法制得。

相比现有的植物纤维，本方法制备的牛奶蛋白复合纤维原料成本低廉，其亲肤性远远高于棉纤维，机械强度和尺寸稳定性好，是制作贴身内衣的最佳选择。

本发明实施例所提供的牛奶蛋白复合纤维作为服装材料的应用，可作为织造服装布料材料，由其制成的布料，作为服装面料或里料；具体可用于制备贴身胸罩、内裤、小背心，夏季服装等。

以下通过更多的实施例来举例说明牛奶蛋白复合纤维的制备方法、牛奶蛋白复合纤维及应用。

实施例2：

本实施例提供的牛奶蛋白复合纤维制备方法、纤维及应用，其与实施例1基本相同，其不同之处在于：

1)棉纤维的预处理：将重量百分比浓度为15％的氢氧化钠溶液加入到棉纤维中，氢氧化钠溶液要完全浸没棉纤维，室温下，超声震荡30s，过滤，用去离子水冲洗3次；

2)棉纤维的还原：将步骤1)处理过的棉纤维浸没到重量百分比浓度为0.05％的高碘酸钠溶液中，避光条件下，搅拌反应2h，过滤，用去离子水冲洗5次，得到改性棉纤维；

3)牛奶蛋白液的制备：配置氢氧化钠溶液，向该氢氧化钠溶液中加入橄榄油，于30℃下搅拌混合3小时，再加入牛奶，搅拌5分钟，过滤除去固体物，得到牛奶蛋白液，所述橄榄油用量为所述氢氧化钠溶液重量的2倍，牛奶的加入量为氢氧化钠溶液和橄榄油总重量的50％；

4)将步骤2)制备的改性棉纤维加入到步骤3)制备的牛奶蛋白液中，于80℃下搅拌反应10h，过滤，洗涤，在60℃下烘干，即得到所述牛奶蛋白复合纤维。

通过上述方法制备的牛奶蛋白复合纤维，其由位于芯部的棉纤维和包覆于该棉纤维外表面的牛奶蛋白薄膜层构成，制备的牛奶蛋白纤维比棉纤维原料增重4.3％，其可用于制备贴身胸罩、内裤、小背心，夏季服装等。

实施例3：

本实施例提供的牛奶蛋白复合纤维制备方法、纤维及应用，其与实施例1或2基本相同，其不同之处在于：

1)棉纤维的预处理：将重量百分比浓度为20％的氢氧化钠溶液加入到棉纤维中，氢氧化钠溶液要完全浸没棉纤维，室温下，超声震荡40s，过滤，用去离子水冲洗3次；

2)棉纤维的还原：将步骤1)处理过的棉纤维浸没到重量百分比浓度为0.12％的高碘酸钠溶液中，避光条件下，搅拌反应3h，过滤，用去离子水冲洗5次，得到改性棉纤维；

3)牛奶蛋白液的制备：配置氢氧化钠溶液，向该氢氧化钠溶液中加入橄榄油，于40℃下搅拌混合8小时，再加入牛奶，搅拌20分钟，过滤除去固体物，得到牛奶蛋白液，所述橄榄油用量为所述氢氧化钠溶液重量的2.5倍，牛奶的加入量为氢氧化钠溶液和橄榄油总重量的100％；

4)将步骤2)制备的改性棉纤维加入到步骤3)制备的牛奶蛋白液中，于90℃下搅拌反应15h，过滤，洗涤，在80℃下烘干，即得到所述牛奶蛋白复合纤维。

通过上述方法制备的牛奶蛋白复合纤维，其由位于芯部的棉纤维和包覆于该棉纤维外表面的牛奶蛋白薄膜层构成，制备的牛奶蛋白纤维比棉纤维原料增重5.7％，其可用于制备贴身胸罩、内裤、小背心，夏季服装等。

实施例4：

本实施例提供的牛奶蛋白复合纤维制备方法、纤维及应用，其与实施例1、2或3基本相同，其不同之处在于：

1)棉纤维的预处理：将重量百分比浓度为25％的氢氧化钠溶液加入到棉纤维中，氢氧化钠溶液要完全浸没棉纤维，室温下，超声震荡50s，过滤，用去离子水冲洗4次；

2)棉纤维的还原：将步骤1)处理过的棉纤维加入到重量百分比浓度为0.2％的高碘酸钠溶液中，避光条件下，搅拌反应2h，过滤，用去离子水冲洗6次，得到改性棉纤维；

3)牛奶蛋白液的制备：配置氢氧化钠溶液，向该氢氧化钠溶液中加入橄榄油，于50℃下搅拌混合10小时，再加入牛奶，搅拌30分钟，过滤除去固体物，得到牛奶蛋白液，所述橄榄油用量为所述氢氧化钠溶液重量的3倍，牛奶的加入量为氢氧化钠溶液和橄榄油总重量的150％；

4)将步骤2)制备的改性棉纤维加入到步骤3)制备的牛奶蛋白液中，于100℃下搅拌反应20h，过滤，洗涤，在70℃下真空抽干，即得到所述牛奶蛋白复合纤维。

通过上述方法制备的牛奶蛋白复合纤维，其由位于芯部的棉纤维和包覆于该棉纤维外表面的牛奶蛋白薄膜层构成，制备的牛奶蛋白纤维比棉纤维原料增重7.6％，其可用于制备出各种舒适健康型的混纺布料，然后在制造各种内衣、服装或其他纺织物。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.牛奶蛋白复合纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)棉纤维的预处理：将氢氧化钠溶液加入到棉纤维中，室温下，超声震荡30～50s，过滤，冲洗；

2)棉纤维的还原：将步骤1)处理过的棉纤维加入到高碘酸钠溶液中，所述高碘酸钠溶液的重量百分比浓度为0.05～0.2％，搅拌反应2～4h，过滤，冲洗，得到改性棉纤维；

3)牛奶蛋白液的制备：配置氢氧化钠溶液，向该氢氧化钠溶液中加入橄榄油，于30～50℃下搅拌混合3～10小时，再加入牛奶，搅拌5～30分钟，过滤除去固体物，得到牛奶蛋白液，所述橄榄油用量为所述氢氧化钠溶液重量的2～3倍，所述牛奶的加入量为氢氧化钠溶液和橄榄油总重量的50％～150％；

4)将步骤2)制备的改性棉纤维加入到步骤3)制备的牛奶蛋白液中，于80～100℃下搅拌反应10～20h，过滤，洗涤，烘干，即得到所述牛奶蛋白复合纤维。

2.根据权利要求1所述的牛奶蛋白复合纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的氢氧化钠溶液的重量百分比浓度为15～25％。

3.根据权利要求1所述的牛奶蛋白复合纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中的氢氧化钠溶液的重量百分比浓度为25～40％。

4.根据权利要求1所述的牛奶蛋白复合纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤1)和步骤2)中的冲洗步骤所用冲洗液为去离子水。

5.根据权利要求1所述的牛奶蛋白复合纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤2)反应是在避光条件下进行的。

6.根据权利要求1所述的牛奶蛋白复合纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述棉纤维完全浸没于氢氧化钠溶液中；所述步骤2)中，所述处理过的棉纤维完全浸没于所述高碘酸钠溶液中；所述步骤4)中，所述改性棉纤维完全浸没于所述牛奶蛋白液中。

7.根据权利要求1所述的牛奶蛋白复合纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，所述烘干条件为60～80℃下烘干，或在50～70℃时真空抽干。

8.一种采用权利要求1～7任一项所述制备方法制备的牛奶蛋白复合纤维，其特征在于，其由位于芯部的棉纤维和包覆于该棉纤维外表面的牛奶蛋白薄膜层构成，所述牛奶蛋白薄膜层的表面包覆率不小于80％，所述棉纤维的直径与薄膜层的厚度比为：10:1～20:1。

9.根据权利要求8所述的牛奶蛋白复合纤维，作为服装材料的应用。