CN107190506A - 蚕丝蛋白整理剂及其制备方法和应用 - Google Patents

蚕丝蛋白整理剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种蚕丝蛋白整理剂及其制备方法和应用，该助剂的原料包括蚕丝蛋白、水溶性壳聚糖、阳离子柔软剂、聚氨酯粘合剂和去离子水。其制备方法是先将蚕丝蛋白和水溶性壳聚糖分别加至去离子水中，混合后再依次加入阳离子柔软剂和聚氨酯粘合剂，即可得到蚕丝蛋白整理剂。本发明的蚕丝蛋白整理剂稳定性好，用于面料后整理的效果持久，且整理后面料有抑菌、保湿功效。

Description

蚕丝蛋白整理剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于纺织品助剂及纺织品后整理技术领域，具体涉及一种蚕丝蛋白整理剂及其制备方法和其在面料后整理工作液中的应用。
背景技术
蚕丝蛋白，又称丝肽，属于多肽，是一种结构介于氨基酸和蛋白质之间的生物分子。由于其结构相对简单、制备容易，且具有良好的生物相容性和可调控的生物降解性等特点，成为生物医学、材料学等学科的研究热点。蚕丝是人类最早利用的天然蛋白质之一，蚕丝蛋白所含的氨基酸与人体细胞结构极为类似，拥有优良的皮肤亲和性，蚕丝蛋白中的表皮生长因子及保湿因子，能促进肌肤活化及保湿、延缓肌肤老化，除此之外还有隔离紫外线的功效。
蚕丝蛋白是蚕丝中主要的组成部分，约占重量的70％。蚕丝蛋白中包含18种氨基酸、其中甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)和丝氨酸(Ser)约占总组成的85％。随着对蚕丝结构研究的不断深入，其开发利用的研究领域也不断的拓宽，逐渐延伸到食品、发酵工业新材料、生物制药、临床诊断治疗、环境保护、能源利用、医用材料及化妆品等领域。如蚕丝蛋白在医药领域用做药力保护剂，用丝素蛋白膜制成人工皮肤、人造角膜及生物传感器等。蚕丝蛋白在日用化工领域可用做具有优良物性的护肤、护发品及皮肤外用药等，具有良好的应用前景和经济价值。
蚕丝蛋白在纺织品助剂领域，目前有很多产品，主要集中在保湿、护肤类，以及凉感整理剂。作为保湿护肤类型的蚕丝蛋白，普遍存在储存易变质、整理剂不耐高温、整理效果不耐久、整理后等问题。
因此，如何有效开发和利用蚕丝蛋白并将其用于纺织品上，成为目前亟待解决的技术难题。
发明内容
解决的技术问题：本发明的目的是提供一种稳定性好的蚕丝蛋白整理剂，该助剂整理效果持久，且整理后面料有抑菌、保湿功效。
本发明的另一目的是提供含有该蚕丝蛋白整理剂的面料后整理工作液。
技术方案：一种蚕丝蛋白整理剂，原料以重量份计包含：蚕丝蛋白10-30份，水溶性壳聚糖1.0-2.5份，阳离子柔软剂1.0-5.0份，聚氨酯粘合剂1.0-4.0份，去离子水50-100份。
进一步地，所述蚕丝蛋白的分子量在300-5000。
进一步地，所述水溶性壳聚糖额分子量在7000-20000。
进一步地，所述阳离子柔软剂为酯基季铵盐柔软剂。
上述蚕丝蛋白整理剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，取蚕丝蛋白加到40-80份去离子水中，搅拌，得到溶液A；
步骤2，取水溶性壳聚糖加到10-20份去离子水中，剪切，得到溶液B；
步骤3，将溶液A加入到溶液B中，搅拌，得到溶液C；
步骤4，向溶液C中加入阳离子柔软剂，搅拌，得到溶液D；
步骤5，向溶液D中加入聚氨酯粘合剂，搅拌，得到蚕丝蛋白整理剂。
包含有上述蚕丝蛋白整理剂的面料后整理工作液，该工作液中蚕丝蛋白整理剂的浓度为30-100g/L。
有益效果：本发明的蚕丝蛋白整理剂稳定性好、整理效果持久，且整理后面料有抑菌、保湿功效。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
本发明提供了一种蚕丝蛋白整理剂，原料包含：蚕丝蛋白，水溶性壳聚糖，阳离子柔软剂，聚氨酯粘合剂和去离子水。
其中，蚕丝蛋白选用分子量约在300-5000之间的化妆品级、食品级原料。蚕丝蛋白的分子量、水溶性影响蚕丝蛋白在水溶液中的分散效果及颜色，分子量过大产品品质低，导致复配的助剂颜色深、气味重。
水溶性壳聚糖原料选用分子量7000-20000之间。水溶性壳聚糖可形成胶束，将蚕丝蛋白包覆在胶束中，如果壳聚糖分子量过大，水溶性较差、粘度过大，导致蚕丝蛋白在其中的分散性能及胶束对蚕丝蛋白的包覆效果均较差。水溶性壳聚糖一方面通过胶束与蚕丝蛋白分子均匀混合、分散，起到防止蚕丝蛋白接触空气，被氧化、变质的效果，另一方面助剂整理到面料烘干后可以形成韧性薄膜提升蚕丝蛋白的整理牢度。
为提高蚕丝蛋白的整理效果，本发明中采用的蚕丝蛋白用量较高，这是因为蚕丝蛋白含量过低，后整理高温及机械力的影响会使面料上蚕丝蛋白有效量减少，使得保湿效果降低。但是蚕丝蛋白用量高会导致其溶解性会变差，容易出现蛋白质析出，并且整理到面料上也会影响手感，因此需要加入壳聚糖进行包覆。另一方法，本发明采用的壳聚糖浓度也较大，而根据壳聚糖的特性，浓度提高，粘度会迅速变大，严重影响助剂的分散性能，因此本发明同时还采用酯基季铵盐柔软剂这一阳离子性能柔软剂，可以使得在不使用水稀释的情况下，使整理剂粘度降低，达到分散效果好，便于整理的目的。此外酯基季铵盐中心氮原子带有正电荷，对带有负电的纤维具有较强的吸附能力，也可以提高结合牢度，酯基季铵盐对助剂各组分无影响，使粘度在可控范围之内。
实施例1
(一)蚕丝蛋白整理剂原料组分
以重量份计，蚕丝蛋白10份、水溶性壳聚糖1.0份、酯基季铵盐柔软剂1.0份，聚氨酯粘合剂1.0份及去离子水50份。
(二)蚕丝蛋白整理剂制备方法
步骤1，按重量份，称取10份蚕丝蛋白粉末，缓慢加入到40份去离子水中，打开搅拌机，搅拌速度120R/min，搅拌30min，获得溶液A，静置备用；
步骤2，将1.0份水溶性壳聚糖，加入到10份去离子水中，使用剪切机进行溶解，剪切时间30min，搅拌速度2000-3000R/min，剪切30min，得到溶液B；
步骤3，将溶液A缓慢加入到溶液B中，搅拌速度60R/min，搅拌40min，得溶液C；
步骤4，向溶液C中缓慢加入1.0份酯基季铵盐柔软剂，搅拌40min，搅拌速度获得溶液D。
步骤5，向溶液D中加入1.0份聚氨酯粘合剂，搅拌均匀后，静置获得蚕丝蛋白整理剂。
(三)含蚕丝蛋白整理剂的面料后整理工作液及整理方法
以面料以全棉C40*C40/144*76为例
步骤1，配制面料后整理工作液，其中加入上述制备的含蚕丝蛋白整理剂，添加量为100g/L，加入到定型机化料缸中，搅拌均匀；
步骤2，定型机温度140℃，定型时间60s，面料整理完成。
实施例2
(一)蚕丝蛋白整理剂原料组分
以重量份计，蚕丝蛋白20份、水溶性壳聚糖1.5份、酯基季铵盐柔软剂3.0份，聚氨酯粘合剂2.0份及去离子水80份。
(二)蚕丝蛋白整理剂制备方法
步骤1，按重量份，称取20份蚕丝蛋白粉末，缓慢加入到60份去离子水中，打开搅拌机，搅拌速度120R/min，搅拌30min，获得溶液A，静置备用；
步骤2，将1.5份水溶性壳聚糖，加入到20份去离子水中，使用剪切机进行溶解，剪切时间30min，搅拌速度2000-3000R/min，剪切30min，得到溶液B；
步骤3，将溶液A缓慢加入到溶液B中，搅拌速度60R/min，搅拌40min，得溶液C；
步骤4，向溶液C中缓慢加入3.0份酯基季铵盐柔软剂，搅拌40min，搅拌速度获得溶液D。
步骤5，向溶液D中加入2.0份聚氨酯粘合剂，搅拌均匀后，静置获得蚕丝蛋白整理剂。
以面料以全棉C40*C40/144*76为例
步骤1，配制面料后整理工作液，其中加入上述制备的含蚕丝蛋白整理剂，添加量为50g/L，加入到定型机化料缸中，搅拌均匀；
步骤2，定型机温度140℃，定型时间60s，面料整理完成。
实施例3
(一)蚕丝蛋白整理剂原料组分
以重量份计，蚕丝蛋白30份、水溶性壳聚糖2.5份、酯基季铵盐柔软剂5.0份，聚氨酯粘合剂4.0份及去离子水100份。
(二)蚕丝蛋白整理剂制备方法
步骤1，按重量份，称取30份蚕丝蛋白粉末，缓慢加入到80份去离子水中，打开搅拌机，搅拌速度120R/min，搅拌30min，获得溶液A，静置备用；
步骤2，将2.5份水溶性壳聚糖，加入到20份去离子水中，使用剪切机进行溶解，剪切时间30min，搅拌速度2000-3000R/min，剪切30min，得到溶液B；
步骤3，将溶液A缓慢加入到溶液B中，搅拌速度60R/min，搅拌40min，得溶液C；
步骤4，向溶液C中缓慢加入5.0份酯基季铵盐柔软剂，搅拌40min，搅拌速度获得溶液D。
步骤5，向溶液D中加入4.0份聚氨酯粘合剂，搅拌均匀后，静置获得蚕丝蛋白整理剂。
以面料以全棉C40*C40/144*76为例
步骤1，配制面料后整理工作液，其中加入上述制备的含蚕丝蛋白整理剂，添加量为30g/L，加入到定型机化料缸中，搅拌均匀；
步骤2，定型机温度140℃，定型时间60s，面料整理完成。
对照例1
与实施例2的主要区别在于，蚕丝蛋白份量为8.0份，其他工艺及步骤不变；
(一)蚕丝蛋白整理剂原料组分
以重量份计，蚕丝蛋白8.0份、水溶性壳聚糖1.5份、酯基季铵盐柔软剂3.0份，聚氨酯粘合剂2.0份及去离子水80份。
(二)蚕丝蛋白整理剂制备方法
步骤1，按重量份，称取8.0份蚕丝蛋白粉末，缓慢加入到60份去离子水中，打开搅拌机，搅拌速度120R/min，搅拌30min，获得溶液A，静置备用；
步骤2，将1.5份水溶性壳聚糖，加入到20份去离子水中，使用剪切机进行溶解，剪切时间30min，搅拌速度2000-3000R/min，剪切30min，得到溶液B；
步骤3，将溶液A缓慢加入到溶液B中，搅拌速度60R/min，搅拌40min，得溶液C；
步骤4，向溶液C中缓慢加入3.0份酯基季铵盐柔软剂，搅拌40min，搅拌速度获得溶液D。
步骤5，向溶液D中加入2.0份聚氨酯粘合剂，搅拌均匀后，静置获得蚕丝蛋白整理剂。
以面料以全棉C40*C40/144*76为例
步骤1，配制面料后整理工作液，其中加入上述制备的含蚕丝蛋白整理剂，添加量为50g/L，加入到定型机化料缸中，搅拌均匀；
步骤2，定型机温度140℃，定型时间60s，面料整理完成。
对照例2
与实施例2的主要区别在于，蚕丝蛋白份量为35.0份，其他工艺及步骤不变；
(一)蚕丝蛋白整理剂原料组分
以重量份计，蚕丝蛋白35.0份、水溶性壳聚糖1.5份、酯基季铵盐柔软剂3.0份，聚氨酯粘合剂2.0份及去离子水80份。
(二)蚕丝蛋白整理剂制备方法
步骤1，按重量份，称取35.0份蚕丝蛋白粉末，缓慢加入到60份去离子水中，打开搅拌机，搅拌速度120R/min，搅拌30min，获得溶液A，静置备用；
步骤2，将1.5份水溶性壳聚糖，加入到20份去离子水中，使用剪切机进行溶解，剪切时间30min，搅拌速度2000-3000R/min，剪切30min，得到溶液B；
步骤3，将溶液A缓慢加入到溶液B中，搅拌速度60R/min，搅拌40min，得溶液C；
步骤4，向溶液C中缓慢加入3.0份酯基季铵盐柔软剂，搅拌40min，搅拌速度获得溶液D。
步骤5，向溶液D中加入2.0份聚氨酯粘合剂，搅拌均匀后，静置获得蚕丝蛋白整理剂。
以面料以全棉C40*C40/144*76为例
步骤1，配制面料后整理工作液，其中加入上述制备的含蚕丝蛋白整理剂，添加量为50g/L，加入到定型机化料缸中，搅拌均匀；
步骤2，定型机温度140℃，定型时间60s，面料整理完成。
对照例3
与实施例2的主要区别在于，酯基季铵盐柔软剂份量为0.5份，其他工艺及步骤不变；
(一)蚕丝蛋白整理剂原料组分
以重量份计，蚕丝蛋白20份、水溶性壳聚糖1.5份、酯基季铵盐柔软剂0.5份，聚氨酯粘合剂2.0份及去离子水80份。
(二)蚕丝蛋白整理剂制备方法
步骤1，按重量份，称取20份蚕丝蛋白粉末，缓慢加入到60份去离子水中，打开搅拌机，搅拌速度120R/min，搅拌30min，获得溶液A，静置备用；
步骤2，将1.5份水溶性壳聚糖，加入到20份去离子水中，使用剪切机进行溶解，剪切时间30min，搅拌速度2000-3000R/min，剪切30min，得到溶液B；
步骤3，将溶液A缓慢加入到溶液B中，搅拌速度60R/min，搅拌40min，得溶液C；
步骤4，向溶液C中缓慢加入0.5份酯基季铵盐柔软剂，搅拌40min，搅拌速度获得溶液D。
步骤5，向溶液D中加入2.0份聚氨酯粘合剂，搅拌均匀后，静置获得蚕丝蛋白整理剂。
以面料以全棉C40*C40/144*76为例
步骤1，配制面料后整理工作液，其中加入上述制备的含蚕丝蛋白整理剂，添加量为50g/L，加入到定型机化料缸中，搅拌均匀；
步骤2，定型机温度140℃，定型时间60s，面料整理完成。
对照例4
与实施例2的主要区别在于，酯基季铵盐柔软剂份量6.0份，其他工艺及步骤不变；
(一)蚕丝蛋白整理剂原料组分
以重量份计，蚕丝蛋白20份、水溶性壳聚糖1.5份、酯基季铵盐柔软剂6.0份，聚氨酯粘合剂2.0份及去离子水80份。
(二)蚕丝蛋白整理剂制备方法
步骤1，按重量份，称取20份蚕丝蛋白粉末，缓慢加入到60份去离子水中，打开搅拌机，搅拌速度120R/min，搅拌30min，获得溶液A，静置备用；
步骤2，将1.5份水溶性壳聚糖，加入到20份去离子水中，使用剪切机进行溶解，剪切时间30min，搅拌速度2000-3000R/min，剪切30min，得到溶液B；
步骤3，将溶液A缓慢加入到溶液B中，搅拌速度60R/min，搅拌40min，得溶液C；
步骤4，向溶液C中缓慢加入6.0份酯基季铵盐柔软剂，搅拌40min，搅拌速度获得溶液D。
步骤5，向溶液D中加入2.0份聚氨酯粘合剂，搅拌均匀后，静置获得蚕丝蛋白整理剂。
以面料以全棉C40*C40/144*76为例
步骤1，配制面料后整理工作液，其中加入上述制备的含蚕丝蛋白整理剂，添加量为50g/L，加入到定型机化料缸中，搅拌均匀；
步骤2，定型机温度140℃，定型时间60s，面料整理完成。
对照例5
与实施例2的主要区别在于，将酯基季铵盐柔软剂类型替换为加甲基硅油柔软剂，其他工艺及步骤不变；
(一)蚕丝蛋白整理剂原料组分
以重量份计，蚕丝蛋白20份、水溶性壳聚糖1.5份、甲基硅油柔软剂3.0份，聚氨酯粘合剂2.0份及去离子水80份。
(二)蚕丝蛋白整理剂制备方法
步骤1，按重量份，称取20份蚕丝蛋白粉末，缓慢加入到60份去离子水中，打开搅拌机，搅拌速度120R/min，搅拌30min，获得溶液A，静置备用；
步骤2，将1.5份水溶性壳聚糖，加入到20份去离子水中，使用剪切机进行溶解，剪切时间30min，搅拌速度2000-3000R/min，剪切30min，得到溶液B；
步骤3，将溶液A缓慢加入到溶液B中，搅拌速度60R/min，搅拌40min，得溶液C；
步骤4，向溶液C中缓慢加入3.0份甲基硅油柔软剂，搅拌40min，搅拌速度获得溶液D。
步骤5，向溶液D中加入2.0份聚氨酯粘合剂，搅拌均匀后，静置获得蚕丝蛋白整理剂。
以面料以全棉C40*C40/144*76为例
步骤1，配制面料后整理工作液，其中加入上述制备的含蚕丝蛋白整理剂，添加量为50g/L，加入到定型机化料缸中，搅拌均匀；
步骤2，定型机温度140℃，定型时间60s，面料整理完成。
将上述实施例和对照例所得助剂及助剂整理后的面料进行测试，结果如下：
表1实施例1-3、对照例1-5蚕丝蛋白整理剂的性能对比
由上表可知：
对照例1与对照例2数据可知，蚕丝蛋白添加量少，助剂整理后起不到好的抑菌、保湿效果。蚕丝蛋白添加量超过之后，造成助剂配比失衡，影响助剂稳定性、储存性能；
对照例3使用阳离子柔软剂份量过少，无法使胶体体系之间形成小单元的胶束分子，影响助剂整理后的保湿效果；
对照例4阳离子柔软剂份量提高，相比实施例3，助剂稳定性差，抑保湿效果降低，主要是阳离子柔软剂份量增加之后，导致体系粘度失衡严重，造成体系稳定性差，助剂应用也达不到较好的效果。
对照例5使用硅油柔软剂，通过对比验证，发现同份量的硅油柔软剂比阳离子柔软剂具有更强的降低体系粘度的作用，使助剂稳定性达不到要求，从而使助剂整理效果受到影响。

Claims (7)

1.一种蚕丝蛋白整理剂，其特征在于：原料以重量份计包含：蚕丝蛋白10-30份，水溶性壳聚糖1.0-2.5份，阳离子柔软剂1.0-5.0份，聚氨酯粘合剂1.0-4.0份，去离子水50-100份。
2.根据权利要求1所述的蚕丝蛋白整理剂，其特征在于：所述蚕丝蛋白的分子量在300-5000。
3.根据权利要求1所述的蚕丝蛋白整理剂，其特征在于：所述水溶性壳聚糖额分子量在7000-20000。
4.根据权利要求1所述的蚕丝蛋白整理剂，其特征在于：所述阳离子柔软剂为酯基季铵盐柔软剂。
5.权利要求1所述的蚕丝蛋白整理剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，取蚕丝蛋白加到40-80份去离子水中，搅拌，得到溶液A；
步骤2，取水溶性壳聚糖加到10-20份去离子水中，剪切，得到溶液B；
步骤3，将溶液A加入到溶液B中，搅拌，得到溶液C；
步骤4，向溶液C中加入阳离子柔软剂，搅拌，得到溶液D；
步骤5，向溶液D中加入聚氨酯粘合剂，搅拌，得到蚕丝蛋白整理剂。
6.包含有权利要求1所述的蚕丝蛋白整理剂的面料后整理工作液。
7.根据权利要求6所述的面料后整理工作液，其特征在于：蚕丝蛋白整理剂的浓度为30-100g/L。
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