CN104562281A - 一种纳米蚕丝蛋白竹浆纤维的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米蚕丝蛋白竹浆纤维的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）预处理蚕丝蛋白原料；（2）制备蚕丝蛋白溶液；（3）制备蚕丝蛋白微胶囊乳液；（4）制备蚕丝蛋白纺丝液；（5）制备蚕丝蛋白竹浆纤维。该方法制备的蚕丝蛋白竹浆纤维中蚕丝蛋白不易流失，使得含有蚕丝蛋白的竹浆纤维的滋养、美白等功效持久，相对于现有的蚕丝蛋白改性粘胶纤维，本发明的方法制备所得的纤维还具有柔软、凉爽、垂感好等优点。同时，本发明中蚕丝蛋白原料选用蛹衬、削口茧、蚕丝废丝、蚕丝下脚料及绢纺废丝等不可纺的蛋白质材料为原料，原料来源广泛，成本低。

Description

一种纳米蚕丝蛋白竹浆纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及纺织纤维制造领域，更具体地说，涉及一种纳米蚕丝蛋白竹浆纤维的制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对纺织品要求不仅停留在保暖和美观方面，对纺织品功能性，特别是保健功能的要求逐渐提高。蚕丝有悠久的使用历史，素有“人体第二肌肤”、“纤维皇后”之美誉。

但是蚕丝在使用过程中也有缺点，如不易打理、色牢度差等。蚕丝蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，含量约占蚕丝的70%-80%，蚕丝蛋白及其衍生物已经广泛应用于日化品中，其具有如下功效：深层美白、长效保湿、滋养调理、促进细胞代谢、改善肤质、抗衰活颜、抗氧化、增强肌肤免疫力等。在纺织工业上，蚕丝蛋白改性纤维素纤维是近年研究比较多的新型纤维。例如，专利200910153053.6公开了一种蚕丝蛋白共混再生纤维素纤维的制备方法，该方法利用涡轮增压气流粉碎机粉碎，得到50nm-100nm的蚕丝蛋白粉，再将蛋白粉溶解到纺丝液中纺丝制得蚕丝蛋白共混再生纤维素纤维。该方法的缺点是机器粉碎颗粒粒径范围大，粒径不易控制；生产时间长，成本高。事实上用机械粉碎的方法很难做到纳米级。专利CN 101718007 A提供了一种再生蚕丝蛋白纤维的生产方法及设备。这种方法是将蚕丝蛋白水解后与再生纤维素类的再生胶原液混合均匀后纺丝，这种方法可以使得纺丝液中蚕丝蛋白质均匀分布，但是由于蚕丝蛋白分子结构本身的固有性质，使其在面料的染整过程中很容易受到损害而失去蚕丝蛋白固有的功能。例如在面料的染整工艺中需要经过强碱的处理，在强碱性环境中蚕丝蛋白可以分解为分子量更小的氨基酸，而小分子量的氨基酸在整理面料的染整过程中很容易水解流失，这使得蚕丝蛋白的功能性减弱。目前蚕丝蛋白改性纤维都存在这样的问题。因此，纺织工业上需要提高蚕丝蛋白的质量，解决在染整工艺中蚕丝蛋白容易流失的问题，使蚕丝更好地应用于纺织工业。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种纳米蚕丝蛋白竹浆纤维的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）预处理蚕丝蛋白原料：采用机器梳理的方法去除蚕丝蛋白原料纤维中的杂质；

（2）制备蚕丝蛋白溶液：将处理后的蚕丝蛋白原料用碱液脱胶，然后清洗、烘干，溶解于溴化锂溶液中，经充分水解得到蚕丝蛋白-溴化锂溶液，继续浓缩得到饱和的蚕丝蛋白溶液，将此溶液经过透析工艺，去除溶液中的溴化锂，得到蚕丝蛋白溶液；

（3）制备蚕丝蛋白微胶囊乳液：向饱和的蚕丝蛋白水溶液中加入油包水型的乳化剂，在加热的情况下搅拌乳化，然后再超声处理，蚕丝蛋白被乳化剂包裹形成微胶囊；

（4）制备蚕丝蛋白纺丝液：将上述蚕丝蛋白微胶囊乳液加入到竹浆纤维磺酸盐的氢氧化钠溶液中，经充分搅拌、溶解、过滤后得到蚕丝蛋白与竹浆纤维的共混液；

（5）制备蚕丝蛋白竹浆纤维：将上述共混液经硫酸锌凝固浴纺丝成型，再将所得纤维清洗、脱硫、上油、干燥，即得到蚕丝蛋白竹浆纤维。

在本发明的一优选实施例中，步骤（1）中，所述蚕丝蛋白原料是蚕丝缫丝后的蛹衬、蚕茧留种后的削口茧，蚕丝废丝、蚕丝下脚料及绢纺废丝等不可纺的蛋白质材料的任意一种或几种。

在本发明的一优选实施例中，步骤（2）中，所述碱液是0.5-1mol/L的NaCO₃水溶液。

在本发明的一优选实施例中，步骤（2）中，所述溴化锂溶液是浓度为10-11mol/L溴化锂水溶液，水解温度为30-50℃，时间为5-6小时。

在本发明的一优选实施例中，步骤（3）中，所述乳化剂的用量是所示蚕丝蛋白水溶液重量的0.1倍。

在本发明的一优选实施例中，步骤（3）中，所述乳化温度是60-70℃，乳化时间为5-10分钟，搅拌乳化的转子速度为5000-10000转/分钟。

在本发明的一优选实施例中，步骤（3）中，超声温度是20-25℃，超声时间为20-40分钟。

在本发明的一优选实施例中，步骤（3）中，用马尔文激光衍射粒度分布仪测试乳液中微胶囊的形成，胶囊的粒度分布在5-15nm。

在本发明的一优选实施例中，步骤（3）中，所述油包水型的乳化剂为油包水乳化剂，优选地，该油包水乳化剂是聚甘油硬脂酸酯、聚甘油油酸酯、单油酸甘油酯、阿特拉斯G-917中的一种或几种。

在本发明的一优选实施例中，步骤（4）中，所述共混液中蚕丝蛋白为竹浆纤维质量的5%-15%。

本发明利用蚕丝蛋白的亲水性，乳化过程中乳化剂的亲水端与蚕丝蛋白结合，在超声波的分散作用下蚕丝蛋白被包裹在乳化剂中呈球形，乳化剂的亲油端分布在球形微胶囊的外表面，这使得该微胶囊分散水中形成乳液。该微胶囊能保护胶囊芯中的蚕丝蛋白，使得其在后续的纺丝过程中不容易被碱性等环境所破坏。

本发明的纳米蚕丝蛋白竹浆纤维的制备方法，是利用一种纳米级的蚕丝蛋白微胶囊对竹浆纤维进行改性，制备得到蚕丝蛋白竹浆纤维中蚕丝蛋白的质量含量可达到3%-12%。该纤维具有纤维中蚕丝蛋白不易流失，蚕丝蛋白固有的滋养美白等功效持久。相对于现有的蚕丝蛋白改性粘胶纤维，这种纤维还具有柔软、凉爽，垂感好等优点，更适合夏季使用。同时，在蚕丝蛋白的选取上，蚕丝蛋白选用蚕丝缫丝后的蛹衬、蚕茧留种后的削口茧，蚕丝废丝、蚕丝下脚料及绢纺废丝等不可纺的蛋白质材料等原料，原料来源广泛，成本较低。

具体实施方式

下面以实施例的方式对本发明进行进一步说明，但是本发明不局限于这些具体实施例。

实施例1

纳米蚕丝蛋白乳液及蚕丝蛋白竹浆纤维的制备，包括以下步骤：

（1）预处理蚕丝蛋白原料：将蛹衬和削口茧的混合蚕丝原料采用机器梳理的方法去除纤维中的杂质；

（2）制备蚕丝蛋白溶液：将称重后的蚕丝蛋白原料放在0.5mol/L的NaC_O3水溶液中，其中蚕丝材料：NaC_O3为1：1.2的重量比例，在80℃温度下脱胶1.5小时，脱胶完成后，将蚕丝纤维用水清洗后烘干，并称重。将脱胶后的蚕丝纤维按照蚕丝纤维：溴化锂为1：0.5的重量比例，解于10mol/L的溴化锂水溶液中，在35℃温度下水解5小时，水解完成后得到蚕丝蛋白-溴化锂水溶液, 继续浓缩得到饱和的蚕丝蛋白溶液, 将此溶液经过透析工艺，去除溶液中的溴化锂，得到蚕丝蛋白水溶液；

（3）制备蚕丝蛋白微胶囊乳液：向上述蚕丝蛋白水溶液中加入其0.1倍重量的油包水型的乳化剂聚甘油硬脂酸酯，在加热的情况下（维持体系温度60℃）搅拌乳化，乳化时间为5-10分钟，搅拌乳化的转子速度为5000-10000转/分钟，搅拌后用超声波处理30分钟，经马尔文激光衍射粒度分布仪测试蚕丝蛋白已经被乳化剂包裹形成微胶囊，胶囊的粒度分布在5-10nm；

（4）制备蚕丝蛋白纺丝液：将上述蚕丝蛋白乳液加入到竹浆纤维磺酸盐的氢氧化钠溶液中，经充分的搅拌、溶解、过滤得到蚕丝蛋白与竹浆纤维的共混液，共混液中蚕丝蛋白为竹浆纤维质量的5%-15%；

（5）制备蚕丝蛋白竹浆纤维：将上述共混液经硫酸锌的凝固浴纺丝成型，再将纤维清洗、脱硫、上油、干燥，得到蚕丝蛋白竹浆纤维。

实施例2

该实施例中，除步骤(1)中所用蚕丝原料为蚕丝废丝和蚕丝下脚料，和步骤(4)中所用乳化剂为聚甘油油酸酯（其中蚕丝蛋白水溶液和聚甘油油酸酯的所用重量比为1：0.08）之外，其它操作同实施例1相同。

实施例3

该实施例中，除步骤(1)中所用蚕丝原料为绢纺废丝，和步骤(4)中所用乳化剂为阿特拉斯G-917（其中蚕丝蛋白水溶液和阿特拉斯G-917的所用重量比为1：0.12）之外，其它操作同实施例1相同。

实施例4

用马尔文激光衍射粒度分布仪测试实施例1、2和3中的蚕丝蛋白微胶囊，胶囊的粒度分布及蚕丝蛋白竹浆纤维中蚕丝蛋白的含量如表1所示。

表1

由表1中可以看到微胶囊的粒度达到了纳米级别，纤维中蚕丝蛋白的含量也比较高。

实施例5

将上述实施例1-3中的纤维和普通的含蚕丝蛋白的纤维（该普通的含蚕丝蛋白的纤维是按常规方法将蚕丝蛋白与另一种纤维直接按预定比例混合形成共混液后纺丝成型）用活性染料染色，染色配方为：活性染料(owf) 2%，盐(owf)6%，纯碱(owf)3%，浴比1:20。工艺条件为：染色温度60℃，染色时间15min，固色温度60℃，固色时间20min。染色后实施例1-3制备所得的纤维和普通的含蚕丝蛋白的纤维中的蚕丝蛋白的质量含量如表2所示：

表2

由表2可以看出由本发明的方法制备所得的蚕丝蛋白竹浆纤维经染色后其中的蚕丝蛋白的含量稍微减少，而普通的含蚕丝蛋白的纤维经染色后其中92%蚕丝蛋白分解流失了。

综上所述，本发明的一种纳米蚕丝蛋白竹浆纤维的制备方法的有益效果在于：（1）本发明蚕丝蛋白采用蚕丝缫丝后的蛹衬、蚕茧留种后的削口茧，蚕丝废丝、蚕丝下脚料及绢纺废丝等不可纺的蛋白质材料，原料来源广泛，成本低廉，采用这些原料来生产蚕丝蛋白竹浆纤维，可有效降低成本；（2）将蚕丝蛋白制成微胶囊乳液再应用于纺丝，减少了纤维面料的后处理过程对蚕丝蛋白的损伤，保留住了尽可能多的有效成分。微胶囊在使用过程中逐渐破裂，散发出有效成分，可以达到缓释的效果；（3）首次将蚕丝蛋白纤维与竹浆纤维结合，该纤维即具有蚕丝蛋白护肤保健等功能，又具有竹纤维抗菌、凉爽、垂感好等优点。

本发明的纳米蚕丝蛋白竹浆纤维制备方法不限于上述实施例，可以进行多种变型。总之，在不脱离本发明精神范围内的所有改进都落入本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种纳米蚕丝蛋白竹浆纤维的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）预处理蚕丝蛋白原料：采用机器梳理的方法去除蚕丝蛋白原料纤维中的杂质；

（2）制备蚕丝蛋白溶液：将处理后的蚕丝蛋白原料用碱液脱胶，然后清洗、烘干，溶解于溴化锂溶液中，经充分水解得到蚕丝蛋白-溴化锂溶液，继续浓缩得到饱和的蚕丝蛋白溶液，将此溶液经过透析工艺，去除溶液中的溴化锂，得到蚕丝蛋白溶液；

（3）制备蚕丝蛋白微胶囊乳液：向上述蚕丝蛋白溶液中加入油包水型的乳化剂，在加热的情况下搅拌乳化，然后再超声处理，蚕丝蛋白被乳化剂包裹形成微胶囊；

（4）制备蚕丝蛋白纺丝液：将上述蚕丝蛋白微胶囊乳液加入到竹浆纤维磺酸盐的氢氧化钠溶液中，经充分搅拌、溶解、过滤后得到蚕丝蛋白与竹浆纤维的共混液；

（5）制备蚕丝蛋白竹浆纤维：将上述共混液经硫酸锌凝固浴纺丝成型，再将所得纤维清洗、脱硫、上油、干燥，即得到纳米蚕丝蛋白竹浆纤维。

2.根据权利要求1 所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述蚕丝蛋白原料是蚕丝缫丝后的蛹衬、蚕茧留种后的削口茧，蚕丝废丝、蚕丝下脚料及绢纺废丝等不可纺的蛋白质材料的任意一种或几种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述碱液是0.5-1mol/L的NaCO₃水溶液。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述溴化锂溶液是浓度为10-11mol/L溴化锂水溶液，水解温度为30-50℃，时间为5-6小时。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述乳化剂的用量是所示蚕丝蛋白水溶液重量的0.1倍。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述乳化温度是60-70℃，乳化时间为5-10分钟，搅拌乳化的转子速度为5000-10000转/分钟。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，超声温度为20-25℃，超声时间为20-40分钟。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，用马尔文激光衍射粒度分布仪测试乳液中微胶囊的形成，胶囊的粒度分布在5-15nm。

9.根据权利要求1 所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述油包水型的乳化剂为聚甘油硬脂酸酯、聚甘油油酸酯、单油酸甘油酯、阿特拉斯G-917中的一种或几种。

10.根据权利要求1 所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述共混液中蚕丝蛋白为竹浆纤维质量的5%-15%。