CN104831416B - 一种醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纱纤维纱的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱，将提取的醇溶蛋白切成小分子多肽醇溶蛋白，然后将小分子多肽醇溶蛋白溶于水或者醇类溶剂中，并加入稳定剂，高温搅拌均匀，得到醇溶蛋白水解溶液，再将醇溶蛋白水解溶液中加入聚乳酸混合均匀，得到纺丝原液，最后将纺丝原液进行湿法纺丝，丝条经凝固、水洗、干燥、拉伸、热处理，得到醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维，再经加捻并丝后得到醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱。本方法制备的醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维的截面呈非完整的圆形，侧面有微孔，醇溶蛋白胜肽与聚乳酸间有化学键结合，32‑56根聚乳酸再生纤维经加捻合并形成醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱。
Description
技术领域
本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱的制备方法。
背景技术
随着高分子技术和纳米技术的飞速发展，化学纤维已经遍布人们生活的各个领域。化学纤维中分为再生纤维和合成纤维，其中再生纤维是利用天然聚合物为原料制成，而且天然环保，服用性好，生物可降解，符合绿色生态的理念。在此基础上，许多功能性的再生纤维应运而生，如凉爽、抗菌、除臭、负离子等功能性再生纤维。
蛋白质的基本组成是氨基酸，与人体有关的氨基酸有20多种，适量的补充蛋白质可以有效保障人体的正常需求，预防疾病的发生。目前市场上的蛋白纤维是从动植物中提取蛋白质作为原料，与合成纤维共混、交联、接枝后形成纺丝液，最后经纺丝、固化、牵伸、干燥、卷曲、定型等工艺得到的纤维，如牛奶蛋白纤维、大豆蛋白纤维和玉米蛋白纤维。这类纤维材料含有大量的合成纤维，不能生态循环，对环境有一定的负担。
聚乳酸纤维，又称玉米纤维、PLA纤维，是以玉米、小麦等淀粉发酵转化的乳酸作为原料，乳酸经聚合，熔融纺丝形成纤维。聚乳酸纤维因完全不使用石油化工等原料，而且生物降解和燃烧时不产生一氧化碳有毒气体，故属于自然循环型环保纤维。聚乳酸纤维轻柔滑腻，柔顺悬垂，吸湿透气，丝般柔和舒适，机械强度好，而且耐热性能和抗紫外性能优异，可广泛使用于服装、建筑、农林渔业、食品和卫生医疗等行业，特别适合用于制作贴身内衣和运动服装。
目前大多使用淀粉填充改性聚乳酸纤维，但淀粉与聚乳酸的相容性较差，严重影响复合材料的力学性能。中国专利CN 102295816B(公开日)公开了一种可完全降解的填充改性聚乳酸复合材料的制备方法，将聚乳酸、马来酸酐、过氧化物、亚磷酸酯和玉米蛋白依次放入，混合搅拌均匀，经双螺杆挤出机熔融挤出后，牵条、冷却、切粒、干燥、包装。该方法采用原料简单混合并结合熔融纺丝技术，高温纺丝会使部分蛋白失去活性，促进聚乳酸的降解，降低纤维的机械性能，影响材料的使用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱的制备方法，将醇溶蛋白胜肽的水解溶液与聚乳酸混合，加入溶液助剂混合均匀后，纺丝得到醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维，该聚乳酸再生纤维纱的物理性能稳定，不会变性，机械性能较好，对皮肤无刺激性，具备一定的保健功效。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
本发明还提供一种醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱的制备方法，包括以下步骤：
(1)从玉米、大豆和小麦中提取醇溶蛋白，采用定向酶切技术得到小分子多肽醇溶蛋白，将小分子多肽醇溶蛋白溶于水或者醇类溶剂，并加入稳定剂，高温搅拌均匀，得到醇溶蛋白水解溶液；
(2)将步骤(1)得到的醇溶蛋白水解溶液中加入聚乳酸，按体积比1:1-2，混合均匀，得到纺丝原液，纺丝液粘度为50-100mPas，PH值为5.5-8；
(3)步骤(2)得到的纺丝原液进行湿法纺丝，丝条经凝固、水洗、干燥、拉伸、热处理，得到醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维；其中，醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维再经加捻并丝后得到醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，小分子多肽醇溶蛋白的分子量为1000-4500Da。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，稳定剂为苯甲酸或者山梨酸防腐剂。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，醇溶蛋白水解溶液中小分子多肽醇溶蛋白的质量分数为40％，溶剂的质量分数为50％，稳定剂的含量为10％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，高温搅拌的温度为100℃，搅拌的时间为45-50min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，聚乳酸的聚合度为600-800，含水率为3-5％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，湿法纺丝的温度为115℃。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维的纤度为80-120D。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)玉米醇溶蛋白是玉米中主要的储存蛋白，约占玉米蛋白的45-50％，而且来源丰富，价格低廉，具有很好的生物相容性和可降解性。玉米醇溶蛋白经过定向酶切技术获得的小分子多肽物质，更容易均匀分散于聚乳酸内部，与聚乳酸具有一定的相容性，玉米醇溶蛋白小分子多肽物质中含有大量的氢键和疏水键，可以与聚乳酸表面形成化学键，使纤维的性能稳定。
(2)玉米醇溶蛋白与聚乳酸的蛋白活性稳定，在生产过程中也不会降解，因此制备的醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维生物活性稳定，不会变性，纤维强力较好，对皮肤无刺激性，具备一定的保健功效，而且纤维可生物降解完全，属于绿色环保纤维。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
附图1是醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱的结构结构示意图。
附图2是醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱的横截面示意图。
附图3是醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维的侧面示意图。
其中，1、醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱2、醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维3、多肽醇溶蛋白
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)从玉米、大豆和小麦中提取醇溶蛋白，采用定向酶切技术得到分子量为1000-4500Da的小分子多肽醇溶蛋白，按质量份，将40份的小分子多肽醇溶蛋白溶于50份的水或者醇类溶剂，并加入10份的苯甲酸或者山梨酸稳定剂，100℃高温搅拌45min，得到醇溶蛋白水解溶液。
(2)按体积比1:1，将醇溶蛋白水解溶液中加入聚乳酸中，混合均匀，得到粘度为50mPas，PH值为5.5的纺丝原液。
(3)将纺丝原液在115℃下进行常规的湿法纺丝，得到的丝条经凝固、水洗、干燥、拉伸、热处理，得到醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维，再将32根聚乳酸再生纤维加捻并丝后，得到纤度为80D的醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱。
实施例2：
(1)从玉米、大豆和小麦中提取醇溶蛋白，采用定向酶切技术得到分子量为1000-4500Da的小分子多肽醇溶蛋白，按质量份，将40份的小分子多肽醇溶蛋白溶于50份的水或者醇类溶剂，并加入10份的苯甲酸或者山梨酸稳定剂，100℃高温搅拌50min，得到醇溶蛋白水解溶液。
(2)按体积比1:2，将醇溶蛋白水解溶液中加入聚乳酸中，混合均匀，得到粘度为100mPas，PH值为8的纺丝原液。
(3)将纺丝原液在115℃下进行常规的湿法纺丝，得到的丝条经凝固、水洗、干燥、拉伸、热处理，得到醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维，再将56根聚乳酸再生纤维加捻并丝后，得到纤度为120D的醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱。
实施例3：
(1)从玉米、大豆和小麦中提取醇溶蛋白，采用定向酶切技术得到分子量为1000-4500Da的小分子多肽醇溶蛋白，按质量份，将40份的小分子多肽醇溶蛋白溶于50份的水或者醇类溶剂，并加入10份的苯甲酸或者山梨酸稳定剂，100℃高温搅拌45min，得到醇溶蛋白水解溶液。
(2)按体积比1:1.5，将醇溶蛋白水解溶液中加入聚乳酸中，混合均匀，得到粘度为85mPas，PH值为7的纺丝原液。
(3)将纺丝原液在115℃下进行常规的湿法纺丝，得到的丝条经凝固、水洗、干燥、拉伸、热处理，得到醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维，再将46根聚乳酸再生纤维加捻并丝后，得到纤度为90D的醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱。
实施例4：
(1)从玉米、大豆和小麦中提取醇溶蛋白，采用定向酶切技术得到分子量为1000-4500Da的小分子多肽醇溶蛋白，按质量份，将40份的小分子多肽醇溶蛋白溶于50份的水或者醇类溶剂，并加入10份的苯甲酸或者山梨酸稳定剂，100℃高温搅拌50min，得到醇溶蛋白水解溶液。
(2)按体积比1:1.75，将醇溶蛋白水解溶液中加入聚乳酸中，混合均匀，得到粘度为90mPas，PH值为7.5的纺丝原液。
(3)将纺丝原液在115℃下进行常规的湿法纺丝，得到的丝条经凝固、水洗、干燥、拉伸、热处理，得到醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维，再将48根聚乳酸再生纤维加捻并丝后，得到纤度为100D的醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱。
实施例5：
(1)从玉米、大豆和小麦中提取醇溶蛋白，采用定向酶切技术得到分子量为1000-4500Da的小分子多肽醇溶蛋白，按质量份，将40份的小分子多肽醇溶蛋白溶于50份的水或者醇类溶剂，并加入10份的苯甲酸或者山梨酸稳定剂，100℃高温搅拌50min，得到醇溶蛋白水解溶液。
(2)按体积比1:1.25，将醇溶蛋白水解溶液中加入聚乳酸中，混合均匀，得到粘度为75mPas，PH值为6.5的纺丝原液。
(3)将纺丝原液在115℃下进行常规的湿法纺丝，得到的丝条经凝固、水洗、干燥、拉伸、热处理，得到醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维，再将32根聚乳酸再生纤维加捻并丝后，得到纤度为85D的醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱。
实施例6：
(1)从玉米、大豆和小麦中提取醇溶蛋白，采用定向酶切技术得到分子量为1000-4500Da的小分子多肽醇溶蛋白，按质量份，将40份的小分子多肽醇溶蛋白溶于50份的水或者醇类溶剂，并加入10份的苯甲酸或者山梨酸稳定剂，100℃高温搅拌45min，得到醇溶蛋白水解溶液。
(2)按体积比1:1.5，将醇溶蛋白水解溶液中加入聚乳酸中，混合均匀，得到粘度为85mPas，PH值为6的纺丝原液。
(3)将纺丝原液在115℃下进行常规的湿法纺丝，得到的丝条经凝固、水洗、干燥、拉伸、热处理，得到醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维，再将56根聚乳酸再生纤维加捻并丝后，得到纤度为120D的醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱。
经检测，实施例1-6制备的醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱以及现有技术的玉米蛋白纤维和聚乳酸纤维(玉米纤维)的拉伸强度、伸长度和穿着舒适性的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维与玉米蛋白质纤维相比，机械强度好，穿着舒适，比聚乳酸纤维的穿着舒适性好。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)从玉米、大豆和小麦中提取醇溶蛋白，采用定向酶切技术得到小分子多肽醇溶蛋白，将小分子多肽醇溶蛋白溶于水或者醇类溶剂，并加入稳定剂，高温搅拌均匀，得到醇溶蛋白水解溶液；
(2)将步骤(1)得到的醇溶蛋白水解溶液中加入聚乳酸，按体积比1:1-2，混合均匀，得到纺丝原液，纺丝液粘度为50-100mPa·s，pH值为5.5-8；
(3)步骤(2)得到的纺丝原液进行湿法纺丝，丝条经凝固、水洗、干燥、拉伸、热处理，得到醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维；
其中，聚乳酸再生纤维再经加捻并丝后得到醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱。
2.根据权利要求1所述的一种醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，小分子多肽醇溶蛋白的分子量为1000-4500Da。
3.根据权利要求1所述的一种醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，稳定剂为苯甲酸或者山梨酸防腐剂。
4.根据权利要求1所述的一种醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，醇溶蛋白水解溶液中小分子多肽醇溶蛋白的质量分数为40％，溶剂的质量分数为50％，稳定剂的含量为10％。
5.根据权利要求1所述的一种醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，高温搅拌的温度为100℃，搅拌的时间为45-50min。
6.根据权利要求1所述的一种醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，聚乳酸的聚合度为600-800，含水率为3-5％。
7.根据权利要求1所述的一种醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，湿法纺丝的温度为115℃。
8.根据权利要求1所述的一种醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维纱的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，醇溶蛋白改性的聚乳酸再生纤维的纤度为80-120D。
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