CN107417939A - 角蛋白和酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种角蛋白和酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法，要解决的技术问题是天然蛋白质在纤维表面的成膜性及其对纱线上浆后的性能及影响还未被完全深入研究。本发明包括以下步骤：①角蛋白溶液的制备：利用碱水解的方法从动物毛发中提取角蛋白并制成0.5％‑2.0％角蛋白溶液；②将步骤①制备的角蛋白溶液与酸法明胶水溶液共混，通过静电组装法得到组装蛋白，并用交联剂将组装蛋白固定，得到组装蛋白纱线上浆料；③使用组装蛋白纱线上浆料对纱线进行上浆。采用上述技术方案后的本发明从动物毛发如羊毛中提取天然蛋白质生物材料。提取得到的羊毛角蛋白与酸法明胶共混，通过静电组装得到得到纺织纱线上浆材料。
Description
技术领域
本发明涉及纱线上浆料，具体涉及一种角蛋白和酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法。
背景技术
我国纺织行业的发展极大程度上依靠石油资源，其产业链的排碳量较高。首先，石油资源紧缺，造成纺织行业没有长足的发展空间，逐渐退却成为冷门行业。其次，国家对环境保护程度加强，大大提高了行业生产的排放标准，对于耗水量大、高碳排放量的行业来说，无疑是不能得到快速发展的。若是有材料能够代替石油在纺织行业中应用，而没有对环境带来负面压力，这将是行业的一个新发展。而蛋白质具有较好的成膜性、粘性和易降解性，能够满足纺织浆料所具有的性能。禽类毛羽及羊毛中蛋白质质量高达90％，是丰富的蛋白质资源来源。
蛋白质因其资源丰富、价格低廉、无毒、无刺激、优良的生物相容性、完全降解，在农业用、医学、纺织等多种领域具有巨大的应用前景。但热塑性差、耐水性差及脆性较大这三大难题限制了蛋白质生物材料工业的应用，导致蛋白质产品在湿态加工中存在一些问题，不能满足工程高分子材料加工的要求，制约了其在纺织领域及更多领域的推广应用。因此对天然蛋白质高分子材料进行化学改性、或者与其它材料共混或者通过其它方法创新，以制得具有良好降解性和加工性能的蛋白质生物降解高分子材料是目前蛋白质应用研究的一个重要方向。
环境保护与降低成本是开发浆料或更新上浆材料所必须考虑的两大因素。蛋白质生物材料良好的生物降解性、丰富的来源及很低的成本都为其在纺织领域的应用提供了条件。蛋白质是由氨基酸有机基团和肽键(羰基和氨基结合而成)结合而成的有机化合物，由分子间与分子外的分子力结合而成的复杂的三维结构的生物大分子，具有一定的粘合性，且蛋白质材料的官能团数量和种类较丰富，易于进行改性处理，因而蛋白质是理想的纺织浆料。
低成本、较好的成膜性、粘性和易降解性都使得生物蛋白成为理想的PVA浆料代替物。然而，天然蛋白质在纤维表面的成膜性及其对纱线上浆后的性能及影响还未被完全深入研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题是蛋白质热塑性差、耐水性差及脆性较大这三大难题制约了其在纺织领域及更多领域的推广应用，天然蛋白质在纤维表面的成膜性及其对纱线上浆后的性能及影响还未被完全深入研究，提供一种角蛋白和酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种角蛋白/酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法，包括以下步骤：①角蛋白溶液的制备：利用碱水解的方法从动物毛发中提取角蛋白并制成0.5％-2.0％角蛋白溶液；②将步骤①制备的角蛋白溶液与酸法明胶水溶液共混，通过静电组装法得到组装蛋白，并用交联剂将组装蛋白固定，得到组装蛋白纱线上浆料；③使用组装蛋白纱线上浆料对纱线进行上浆。本发明所述的角蛋白溶液均为水溶液。
步骤①所述碱水解法制备角蛋白溶液的步骤为：a、制备0.1％-1.0％(w/w) NaOH溶液或Ca(OH)2溶液，用制备好的NaOH溶液或Ca(OH)2溶液与动物毛发以重量比30:1-15:1的比例混合，在70℃-80℃温度下，用磁力搅拌器搅拌下溶解2-5h得到溶解液；b、将步骤①处理好的溶解液用纱布过滤得到角蛋白溶液和不溶物，不溶物留在纱布上；c、向角蛋白溶液中加入角蛋白溶液总重量0.2-0.5%的α-烯基磺酸钠防止角蛋白自身发生交联聚集沉淀；d、计算得出角蛋白溶液的质量浓度，计算公式为：（动物毛发入量–不溶物总质量）/溶液总质量，将其稀释成0.5％-2.0％的角蛋白溶液备用。经凝胶色谱法检测所制备角蛋白的分子量在362.0Da-2441.0Da之间，控制分子量不能过小，水解程度不能过大。过滤用纱布采用粗纱布，粗纱布过滤掉的不溶物主要为不溶性杂质及没有溶解的角蛋白。
步骤②所述的静电组装法制备角蛋白和酸法明胶组装蛋白纱线上浆料的步骤为：配制与步骤①制备的角蛋白溶液浓度相同的酸法明胶水溶液，将配置好的酸法明胶水溶液与步骤①制备的角蛋白溶液共混得到组装溶液，调节pH值在5-6之间并搅拌8-12min，得到清澈透明的混合溶液，在室温下组装24-28小时得到组装蛋白溶液，再加入组装蛋白溶液总质量0.1-0.25％的戊二醛对组装蛋白溶液进行固定，固定时间12-16小时得到组装蛋白纱线上浆料，将固定好的组装蛋白纱线上浆料密封保存。
将步骤d所述的角蛋白溶液分别稀释成0.5%、1%、1.5%、2%的角蛋白溶液备用；步骤②所述的酸法明胶水溶液的制备浓度为分别为0.5%、1%、1.5%、2%，将相同浓度的角蛋白溶液和酸法明胶水溶液分别按以下重量比共混：4:1、3:2、1:1、2:3、1:4 ，得到组装溶液。
步骤③所述的使用组装蛋白纱线上浆料对纱线进行上浆的步骤为：取组装好的组装蛋白纱线上浆料在10分钟内升温至80-90℃，将纱线样品浸没在制备好的组装蛋白浆料中，在80-90℃时浸泡5min完成上浆，将上浆后的纱线样品在室温下晾干即可。将上浆前后的纱线样品分别放入105℃的烘箱中干燥，分别称重来确定浆料对粗纱、细纱的上浆率。纱线样品可以是粗纱，也可以是细纱。
所述的动物毛发为羊毛、牛毛、鸡毛。也可以是其它各种哺乳动物及禽类的毛发，以白色的毛发为主要原料。
本发明基于高分子静电自组装技术，将角蛋白与酸法明胶进行组装，制备出组装蛋白纺织上浆料，是性能优异、低碳排的绿色纺织浆料。
在本发明涉及的方法中羊毛角蛋白的等电点在4.5左右，当调节羊毛角蛋白溶液的pH值大于它的等电点pI（pI≈4.5）时，羊毛蛋白质带负电荷。研究中所用与羊毛角蛋白组装的酸法明胶的等电点pI约在7-9，当调节溶液的pH值小于酸法明胶的等电点pI时，酸法明胶带正电荷。因此，本发明利用异种电荷相互吸引的静电引力作用相互结合的原理，调节两种物质混合液在达到某一pH值使其在静电力作用下组装，制备组装蛋白浆料。角蛋白和明胶中都含有羟基、羧基、氨基等基团，所以在组装过程中，除了静电相互作用占主导作用外，溶液分子中还存在基团之间的氢键、范德华力、疏水相互作用等作用。
本发明中角蛋白与酸法明胶组装制备浆料用戊二醛交联剂作为固定剂。戊二醛与蛋白质的反应产物的结构依条件不同而有所不同；戊二醛可以与蛋白质分子中的伯胺基（ε-氨基、肽链N-端氨基等）、杂环上的亚胺基、巯基、羟基以及酰胺基反应，在反应时，羰基与氨基的缩合生成希夫碱结构、共轭结构、环状结构稳定了角蛋白与酸法明胶的结合。
本发明利用碱水解的方法从羊毛中提取天然蛋白质生物材料。提取得到的羊毛角蛋白与酸法明胶共混，通过静电组装得到组装蛋白材料，并用交联剂将组装蛋白固定，得到纺织纱线上浆材料。本发明利用天然蛋白质具有较好的成膜性和生物降解性的特点，着重研究其在纺织纱线上浆料的可行性应用。这不仅为天然蛋白质生物材料的开发应用奠定理论基础，为绿色纺织资源的开发及天然蛋白质浆料的工业化生产提供理论指导与实践经验。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1(角蛋白与酸法明胶质量比为4：1)
一种角蛋白/酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法，包括以下步骤：①羊毛角蛋白溶液的制备：用0.75％(w/w) NaOH溶液与羊毛以20/1的比例混合，在70℃、磁力搅拌器搅拌下溶解3h得到溶解液，将处理好的溶解液用粗纱布过滤得到角蛋白溶液，为了防止角蛋白自身发生交联聚集沉淀，需向溶液中加入0.2%的α-烯基磺酸钠。计算得出的角蛋白溶液的质量浓度，将其稀释成0.5%、1%、1.5%、2%的角蛋白溶液备用。
②静电组装法制备角蛋白和酸法明胶组装蛋白纱线上浆料：配置质量浓度分别为0.5%、1%、1.5%、2%酸法明胶水溶液，将配制好的酸法明胶水溶液与以上配制好的相同浓度的羊毛角蛋白溶液分别按照质量比4:1共混，调节pH值为5.5并搅拌10min，得到清澈透明的混合溶液，在室温下组装25小时得到组装蛋白溶液，再加入0.2％戊二醛对得到组装蛋白溶液进行固定，固定时间12小时得到组装蛋白纱线上浆料，将固定好的组装蛋白纱线上浆料密封保存。
③使用组装蛋白纱线上浆料对纱线进行上浆：取组装好的组装蛋白溶液在缓慢升温至90℃，分别将粗纱样品和细纱样品浸没在制备好的浆料，在90℃时浸泡5min完成上浆。上浆后，将上浆后的纱线样品放在室温下晾干。将上浆前、后的纱线样品分别放入105℃的烘箱中干燥，分别称重来确定组装蛋白纱线上浆料对粗纱、细纱的上浆率。
④浆纱强伸性能测试：在YG061F电子单纱强力机上测试上浆好的纱线样品的拉伸强度和断裂伸长率，以表征组装蛋白纱线上浆料对纱线中纤维的粘附性。每个上浆条件的样品至少重复测试5次。测试参数：温度：20℃；湿度：65％隔距：250mm；速度：250mm/min。
⑤ 测试结果
如表1所示，对于涤纶浆纱来说浆纱的拉伸强力与上浆率呈正比关系，上浆率最高时拉伸强力最大。涤纶浆纱的另一强伸性能断裂伸长率随着上浆率提高也有相应的而且较好的提升，组装蛋白纱线上浆料浓度为1.5％时最好（表2）。对于棉细纱浆纱而言，上浆率的高值并不能保证浆纱有较好的强伸性能，从表1可得知组装蛋白纱线上浆料浓度为1.5％时浆纱的拉伸强力较高。棉细纱的浆纱的断裂伸长率与涤纶细纱浆纱不同，上浆率对浆纱的断裂伸长率有相反的影响。上浆后浆纱的断裂伸长率没有得到较高的提升,随着组装蛋白纱线上浆料浓度的增加和上浆率的增高，浆纱断裂伸长率对应地降低。当组装蛋白纱线上浆料浓度为2.0％时，浆纱的断裂伸长率反而低于未上浆的棉细纱的断裂伸长率。
表1 组装蛋白纱线上浆料(质量比4:1)浓度对浆纱强伸性能及上浆率的影响
表2组装蛋白纱线上浆料(质量比4:1)浓度对浆纱断裂伸长率的影响
实施例2（角蛋白与酸法明胶质量比为3：2）
一种角蛋白/酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法，包括以下步骤：①羊毛角蛋白溶液的制备：用0. 5％(w/w) NaOH溶液与羊毛以20/1的比例混合，在70℃、磁力搅拌器搅拌下溶解3h得到溶解液，将处理好的溶解液用粗纱布过滤得到角蛋白溶液，为了防止角蛋白自身发生交联聚集沉淀，需向溶液中加入0.2%的α-烯基磺酸钠。计算得出的角蛋白溶液的质量浓度，将其稀释成0.5%、1%、1.5%、2%的角蛋白溶液备用。
②静电组装法制备角蛋白/酸法明胶组装蛋白纱线上浆料：配置质量浓度分别为0.5%、1%、1.5%、2%酸法明胶水溶液，将配制好的酸法明胶水溶液与以上配制好的相同浓度的羊毛角蛋白溶液分别按照质量比3:2共混，调节pH值为5.0并搅拌10min，得到清澈透明的混合溶液，在室温下组装26小时得到组装蛋白溶液，再加入0.2％戊二醛对得到组装蛋白溶液进行固定，固定时间15小时得到组装蛋白纱线上浆料，将固定好的组装蛋白纱线上浆料密封保存。
③使用组装蛋白纱线上浆料对纱线进行上浆：取组装好的组装蛋白溶液缓慢升温至80℃，分别将粗纱样品和细纱样品浸没在制备好的浆料，在90℃时浸泡5min完成上浆。上浆后，将上浆后的纱线样品放在室温下晾干。将上浆前、后的纱线样品分别放入105℃的烘箱中干燥，分别称重来确定组装蛋白纱线上浆料对粗纱、细纱的上浆率。
④浆纱强伸性能测试：在YG061F电子单纱强力机上测试上浆好的纱线样品的拉伸强度和断裂伸长率，以表征组装蛋白纱线上浆料对纱线中纤维的粘附性。每个上浆条件的样品至少重复测试5次。测试参数：温度：20℃；湿度：65％隔距：250mm；速度：250mm/min。
⑤ 测试结果
如表3和表4所示，组装蛋白纱线上浆料浓度为2.0％时上浆率较低，没有给浆纱提供理想的拉伸强力，且浆纱的断裂伸长率下降。对于棉细纱出现了问题，即上浆后浆纱的拉伸强力以及断裂伸长率均第于未上浆的纱线。组装蛋白纱线上浆料浓度为1.0％时，棉细浆纱和涤纶细浆纱都有较好的拉伸强力和断裂伸长率。
表3 组装蛋白纱线上浆料(质量比3:2)浓度对浆纱强伸性能及上浆率的影响
表4 组装蛋白纱线上浆料(质量比3:2)浓度对浆纱断裂伸长率的影响
实施例3 （角蛋白与酸法明胶质量比为2：3）
一种角蛋白/酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法，包括以下步骤：①羊毛角蛋白溶液的制备：用0. 5％(w/w) 的Ca(OH)2溶液与羊毛以20/1的比例混合，在70℃、磁力搅拌器搅拌下溶解4h得到溶解液，将处理好的溶解液用粗纱布过滤得到角蛋白溶液，为了防止角蛋白自身发生交联聚集沉淀，需向溶液中加入0.3%的α-烯基磺酸钠。计算得出的角蛋白溶液的质量浓度，将其稀释成0.5%、1%、1.5%、2%的角蛋白溶液备用。
②静电组装法制备角蛋白/酸法明胶组装蛋白纱线上浆料：配置质量浓度分别为0.5%、1%、1.5%、2%酸法明胶水溶液，将配制好的酸法明胶水溶液与以上配制好的相同浓度的羊毛角蛋白溶液分别按照质量比2:3共混，调节pH值为5.0并搅拌10min，得到清澈透明的混合溶液，在室温下组装28小时得到组装蛋白溶液，再加入0.2％戊二醛对得到组装蛋白溶液进行固定，固定时间14小时得到组装蛋白纱线上浆料，将固定好的组装蛋白纱线上浆料密封保存。
③使用组装蛋白纱线上浆料对纱线进行上浆：取组装好的组装蛋白溶液缓慢升温至90℃，分别将粗纱样品和细纱样品浸没在制备好的浆料，在90℃时浸泡5min完成上浆。上浆后，将上浆后的纱线样品放在室温下晾干。将上浆前、后的纱线样品分别放入105℃的烘箱中干燥，分别称重来确定组装蛋白纱线上浆料对粗纱、细纱的上浆率。
④浆纱强伸性能测试：在YG061F电子单纱强力机上测试上浆好的纱线样品的拉伸强度和断裂伸长率，以表征组装蛋白纱线上浆料对纱线中纤维的粘附性。每个上浆条件的样品至少重复测试5次。测试参数：温度：20℃；湿度：65％隔距：250mm；速度：250mm/min。
⑤ 测试结果
用组装蛋白纱线上浆料（质量比2:3）上浆涤纶细纱，浓度为1.0％时浆纱的强度最好，且浆纱的断裂伸长率也比较可观，如表5和表6所示。棉细浆纱随着组装蛋白浆料溶液浓度的增加，所被给予拉伸强力增强，但是其断裂伸长率很低，比没有上浆的棉细纱的拉伸断裂伸长率还低。
表5组装蛋白纱线上浆料(质量比2:3)浓度对浆纱强伸性能及上浆率的影响
表6 组装蛋白纱线上浆料(质量比2:3)浓度对浆纱断裂伸长率的影响
实施例4 （角蛋白与酸法明胶质量比为1：4）
一种角蛋白/酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法，包括以下步骤：①羊毛角蛋白溶液的制备：用1.0％(w/w) 的Ca(OH)2溶液与羊毛以20/1的比例混合，在70℃、磁力搅拌器搅拌下溶解2.5h得到溶解液，将处理好的溶解液用粗纱布过滤得到角蛋白溶液，为了防止角蛋白自身发生交联聚集沉淀，需向溶液中加入0.5%的α-烯基磺酸钠。计算得出的角蛋白溶液的质量浓度，将其稀释成0.5%、1%、1.5%、2%的角蛋白溶液备用。
②静电组装法制备角蛋白/酸法明胶组装蛋白纱线上浆料：配置质量浓度分别为0.5%、1%、1.5%、2%酸法明胶水溶液，将配制好的酸法明胶水溶液与以上配制好的相同浓度的羊毛角蛋白溶液分别按照质量比1:4共混，调节pH值为6.0并搅拌10min，得到清澈透明的混合溶液，在室温下组装25小时得到组装蛋白溶液，再加入0.2％戊二醛对得到组装蛋白溶液进行固定，固定时间15小时得到组装蛋白纱线上浆料，将固定好的组装蛋白纱线上浆料密封保存。
③使用组装蛋白纱线上浆料对纱线进行上浆：取组装好的组装蛋白溶液缓慢升温至90℃，分别将粗纱样品和细纱样品浸没在制备好的浆料，在90℃时浸泡5min完成上浆。上浆后，将上浆后的纱线样品放在室温下晾干。将上浆前、后的纱线样品分别放入105℃的烘箱中干燥，分别称重来确定组装蛋白纱线上浆料对粗纱、细纱的上浆率。
④浆纱强伸性能测试：在YG061F电子单纱强力机上测试上浆好的纱线样品的拉伸强度和断裂伸长率，以表征组装蛋白纱线上浆料对纱线中纤维的粘附性。每个上浆条件的样品至少重复测试5次。测试参数：温度：20℃；湿度：65％隔距：250mm；速度：250mm/min。
⑤ 测试结果
角蛋白与酸法明胶以1:4组装得到组装蛋白纱线上浆料，能给棉细纱浆纱提供相对较可观的拉伸强力，组装蛋白纱线上浆料浓度在1.0％-1.5％范围内，能有效的提高棉细浆纱的断裂伸长率，如表7、8所示。当组装蛋白纱线上浆料浓度较大时棉细浆纱的断裂伸长率仍比原纱低。对于涤纶浆纱，组装蛋白纱线上浆料浓度为1.5％时拉伸强力与断裂伸长率均相对较好。
表7 组装蛋白纱线上浆料(质量比1:4)浓度对浆纱强伸性能及上浆率的影响
表8 组装蛋白纱线上浆料(质量比1:4)浓度对浆纱断裂伸长率的影响
实施例5 （角蛋白与酸法明胶质量比为1：4）
一种角蛋白/酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法，包括以下步骤：①羊毛角蛋白溶液的制备：用1.0％(w/w) 的Ca(OH)2溶液与羊毛以30/1的比例混合，在80℃、磁力搅拌器搅拌下溶解2h得到溶解液，将处理好的溶解液用粗纱布过滤得到角蛋白溶液，为了防止角蛋白自身发生交联聚集沉淀，需向溶液中加入0.2%的α-烯基磺酸钠。计算得出的角蛋白溶液的质量浓度，将其稀释成0.5%、1%、1.5%、2%的角蛋白溶液备用。
②静电组装法制备角蛋白/酸法明胶组装蛋白纱线上浆料：配置质量浓度分别为0.5%、1%、1.5%、2%酸法明胶水溶液，将配制好的酸法明胶水溶液与以上配制好的相同浓度的羊毛角蛋白溶液分别按照质量比1:4共混，调节pH值为6.0并搅拌8min，得到清澈透明的混合溶液，在室温下组装24小时得到组装蛋白溶液，再加入0.1％戊二醛对得到组装蛋白溶液进行固定，固定时间12小时得到组装蛋白纱线上浆料，将固定好的组装蛋白纱线上浆料密封保存。
③使用组装蛋白纱线上浆料对纱线进行上浆：取组装好的组装蛋白溶液10分钟内缓慢升温至80℃，分别将粗纱样品和细纱样品浸没在制备好的浆料，在80℃时浸泡5min完成上浆。上浆后，将上浆后的纱线样品放在室温下晾干。将上浆前、后的纱线样品分别放入105℃的烘箱中干燥，分别称重来确定组装蛋白纱线上浆料对粗纱、细纱的上浆率。
实施例6 （角蛋白与酸法明胶质量比为2:3）
一种角蛋白/酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法，包括以下步骤：①羊毛角蛋白溶液的制备：用0.5％(w/w) 的Ca(OH)2溶液与羊毛以15/1的比例混合，在75℃、磁力搅拌器搅拌下溶解4h得到溶解液，将处理好的溶解液用粗纱布过滤得到角蛋白溶液，为了防止角蛋白自身发生交联聚集沉淀，需向溶液中加入0.5%的α-烯基磺酸钠。计算得出的角蛋白溶液的质量浓度，将其稀释成0.5%、1%、1.5%、2%的角蛋白溶液备用。
②静电组装法制备角蛋白/酸法明胶组装蛋白纱线上浆料：配置质量浓度分别为0.5%、1%、1.5%、2%酸法明胶水溶液，将配制好的酸法明胶水溶液与以上配制好的相同浓度的羊毛角蛋白溶液分别按照质量比2:3共混，调节pH值为6.0并搅拌12min，得到清澈透明的混合溶液，在室温下组装24小时得到组装蛋白溶液，再加入0.2％戊二醛对得到组装蛋白溶液进行固定，固定时间12小时得到组装蛋白纱线上浆料，将固定好的组装蛋白纱线上浆料密封保存。
③使用组装蛋白纱线上浆料对纱线进行上浆：取组装好的组装蛋白溶液10分钟内缓慢升温至85℃，分别将粗纱样品和细纱样品浸没在制备好的浆料，在85℃时浸泡5min完成上浆。上浆后，将上浆后的纱线样品放在室温下晾干。将上浆前、后的纱线样品分别放入105℃的烘箱中干燥，分别称重来确定组装蛋白纱线上浆料对粗纱、细纱的上浆率。
实施例7 （角蛋白与酸法明胶质量比为1:1）
一种角蛋白/酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法，包括以下步骤：①羊毛角蛋白溶液的制备：用0.5％(w/w) 的Ca(OH)2溶液与羊毛以15/1的比例混合，在80℃、磁力搅拌器搅拌下溶解5h得到溶解液，将处理好的溶解液用粗纱布过滤得到角蛋白溶液，为了防止角蛋白自身发生交联聚集沉淀，需向溶液中加入0.5%的α-烯基磺酸钠。计算得出的角蛋白溶液的质量浓度，将其稀释成0.5%、1%、1.5%、2%的角蛋白溶液备用。
②静电组装法制备角蛋白/酸法明胶组装蛋白纱线上浆料：配置质量浓度分别为0.5%、1%、1.5%、2%酸法明胶水溶液，将配制好的酸法明胶水溶液与以上配制好的相同浓度的羊毛角蛋白溶液分别按照质量比1:1共混，调节pH值为6.0并搅拌10min，得到清澈透明的混合溶液，在室温下组装26小时得到组装蛋白溶液，再加入0.2％戊二醛对得到组装蛋白溶液进行固定，固定时间14小时得到组装蛋白纱线上浆料，将固定好的组装蛋白纱线上浆料密封保存。
③使用组装蛋白纱线上浆料对纱线进行上浆：取组装好的组装蛋白溶液10分钟内缓慢升温至85℃，分别将粗纱样品和细纱样品浸没在制备好的浆料，在85℃时浸泡5min完成上浆。上浆后，将上浆后的纱线样品放在室温下晾干。将上浆前、后的纱线样品分别放入105℃的烘箱中干燥，分别称重来确定组装蛋白纱线上浆料对粗纱、细纱的上浆率。
组装蛋白纱线上浆料与商业PVA浆料的浆纱强伸性能比较：
本发明用碱处理羊毛得到羊毛角蛋白溶液，与酸法明胶溶液以不同比例共混组装，得到组装蛋白纱线上浆料，且得到的组装蛋白溶液是较好的上浆材料。在组装蛋白纱线上浆料浆液浓度均为1.0％时，与PVA浆料上浆过的棉细纱和涤纶细纱相比，组装蛋白纱线上浆料上浆过的涤纶浆纱的拉伸强力更好，而棉细浆纱的拉伸强力更差。组装蛋白浆料均能给予浆纱比PVA浆料更强的拉伸强度。本发明发现组装蛋白纱线上浆料上过浆的纱线均能提供不同程度的断裂伸长率，而对与涤纶浆纱的强伸性能的提高极为可观，不管是拉伸强力、断裂伸长率还是拉伸强度均优于PVA浆料，详见表9、10所示。
表9 组装蛋白纱线上浆料与商业PVA浆料的棉细浆纱强伸性能比较分析
表10 组装蛋白纱线上浆料与商业PVA浆料的涤纶细浆纱强伸性能比较分析
Claims (6)
1.一种角蛋白和酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法，其特征在于：包括以下步骤：①角蛋白溶液的制备：利用碱水解的方法从动物毛发中提取角蛋白并制成0.5％-2.0％角蛋白溶液；②将步骤①制备的角蛋白溶液与酸法明胶水溶液共混，通过静电组装法得到组装蛋白，并用交联剂将组装蛋白固定，得到组装蛋白纱线上浆料；③使用组装蛋白纱线上浆料对纱线进行上浆。
2.根据权利要求1所述的角蛋白和酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法，其特征在于：步骤①所述碱水解法制备角蛋白溶液的步骤为：a、制备0.1％-1.0％(w/w) NaOH溶液或Ca(OH)2溶液，用制备好的NaOH溶液或Ca(OH)2溶液与动物毛发以重量比30:1-15:1的比例混合，在70℃-80℃温度下，用磁力搅拌器搅拌下溶解2-5h得到溶解液；b、将步骤①处理好的溶解液用纱布过滤得到角蛋白溶液和不溶物，不溶物留在纱布上；c、向角蛋白溶液中加入角蛋白溶液总重量0.2-0.5%的α-烯基磺酸钠；d、计算得出角蛋白溶液的质量浓度，计算公式为：（动物毛发加入量–不溶物总质量）/溶液总质量，将其稀释成0.5％-2.0％的角蛋白溶液备用。
3.根据权利要求1所述的角蛋白和酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法，其特征在于：步骤②所述的静电组装法制备角蛋白和酸法明胶组装蛋白纱线上浆料的步骤为：配制与步骤①制备的角蛋白溶液浓度相同的酸法明胶水溶液，将配置好的酸法明胶水溶液与步骤①制备的角蛋白溶液共混得到组装溶液，调节pH值在5-6之间并搅拌8-12min，得到清澈透明的混合溶液，在室温下组装24-28小时得到组装蛋白溶液，再加入组装蛋白溶液总质量0.1-0.25％的戊二醛对组装蛋白溶液进行固定，固定时间12-16小时得到组装蛋白纱线上浆料，将固定好的组装蛋白纱线上浆料密封保存。
4.根据权利要求2或3所述的角蛋白和酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法，其特征在于：将步骤d所述的角蛋白溶液分别稀释成0.5%、1%、1.5%、2%的角蛋白溶液备用；步骤②所述的酸法明胶水溶液的制备浓度为分别为0.5%、1%、1.5%、2%，将相同浓度的角蛋白溶液和酸法明胶水溶液分别按以下重量比共混：4:1、3:2、1:1、2:3、1:4 ，得到组装溶液。
5.根据权利要求3所述的角蛋白和酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法，其特征在于：步骤③所述的使用组装蛋白纱线上浆料对纱线进行上浆的步骤为：取组装好的组装蛋白纱线上浆料在10分钟内升温至80-90℃，将纱线样品浸没在制备好的组装蛋白浆料中，在80-90℃时浸泡5min完成上浆，将上浆后的纱线样品在室温下晾干即可。
6.根据权利要求1所述的角蛋白和酸法明胶组装蛋白制备纱线上浆料的方法，其特征在于：所述的动物毛发为羊毛、牛毛、鸡毛。
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Address after: 451191 No. 1 Huaihe Road, Shuang Hu Economic and Technological Development Zone, Xinzheng, Zhengzhou, Henan Applicant after: Zhongyuan University of Technology Address before: 451191 No. 1 Huaihe Road, Shuanghu Town Economic and Technological Development Zone, Zhengzhou City, Henan Province Applicant before: Zhongyuan University of Technology |
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Granted publication date: 20200602 |