CN108517576A - 一种新型婴儿专用改性牛奶蛋白纤维的制备方法 - Google Patents

一种新型婴儿专用改性牛奶蛋白纤维的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型婴儿专用改性牛奶蛋白纤维的制备方法，主要步骤为：以纯牛奶为主要原料，通过蒸发去除多余的水分，使牛奶浓缩到含水60%以下后，加碱使脂肪分解；通过透析法分离得到不能穿过半透膜的大分子量蛋白质；将提取的蛋白质作为制作牛奶蛋白纤维的材料，然后加入硒纳米材料和PBST/ZSM‑35纳米复合材料来提高牛奶蛋白纤维的稳定性。本发明制备的牛奶蛋白纤维具有天然抗菌功效，不会对皮肤造成任何过敏反应。牛奶蛋白纤维中所含的蛋白质等成分为人体所必须，对人体皮肤有较好保护作用，当它接近人体皮肤表面时，有一种滑爽透气的感觉。

Description

一种新型婴儿专用改性牛奶蛋白纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型材料，具体涉及一种婴儿专用改性牛奶蛋白纤维。
背景技术
随着生活水平不断提升，人们对服用纤维性能要求越来越严格，特别是婴儿、儿童服装。对于服装已经超出了保暖、蔽体的要求，同时还要满足环保、保健等要求，天然纤维吸湿性好，制成的织物具有优异的服用性能，但受到种植和地域条件的限制，产量已经不能满足需求。
近年来，特别是进入21世纪，人们对“环保”的呼声日渐高涨，再生蛋白纤维，以其出色的应用性能，越来越受到人们的重视。牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维，俗称牛奶蛋白纤维，是利用牛奶中提取的酪蛋白与聚丙烯腈共聚或共混后通过湿法纺丝而形成，符合“环保”、“生态”的理念。牛奶蛋白纤维又称“牛奶丝”或“牛奶蛋白纤维”，它是第一代天然纤维和第二代合成纤维之后的新一代纤维。利用生物工程的方法把牛奶酪蛋白纤维植入合成纤维中，具有二者优异的性能，这是纺织材料新的里程碑。随着石油资源的枯竭、人类健康水平的提高，牛奶蛋白纤维的研究和应用会进一步的加深和提高。牛奶蛋白纤维淡黄色，无积光，柔和、比重小，具有优雅的蚕丝般天然光泽。用高支纱织成的织物，纹路细腻、清晰，悬垂性极佳，牛奶蛋白纤维中蛋白含量高，含有十多种对人体有益的氨基酸，并含有蛋白质天然保湿因子，因此能起到营养肌肤、保健肌肤的作用，使皮肤更加柔润光滑。本发明以纯牛奶为主要原料制取大分子量蛋白质，加入硒纳米材料和PBST/ZSM-35纳米复合材料得到一种新型婴儿专用改性牛奶蛋白纤维材料。
发明内容
本发明目的是提供一种新型婴儿专用改性牛奶蛋白纤维的制备方法，本发明制备的牛奶蛋白纤维具有天然抗菌功效，不会引起皮肤任何过敏反应，因此具有很好的推广应用价值。
一种新型婴儿专用改性牛奶蛋白纤维的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1）用量筒量取1000重量份新鲜纯牛奶，将其置于蒸发器中减压蒸发12h后取出置于锥形瓶中，将锥形瓶放置在离心机中，离心机转速设定为1000r/min～2000r/min，离心4h后加入100～180重量份的NaOH水溶液，碱液中碱水摩尔比为1:20～1:25，调节pH在7.3；用1nm半透膜将碱化反应后乳浊液中的蛋白质分离出来，加入50重量份质量分数为3%的NaCl溶液，将析出的蛋白质收集于锥形瓶中，备用；
2）向锥形瓶中加入100重量份去离子水，56.7～66.7重量份硒纳米材料，送入震荡仪中以100rmp转速震荡12h，控制温度为60℃，同时加入1.78～2.78重量份PBST/ZSM-35纳米复合材料，经充分混匀成特别揉合流体后即可作为纺丝液；将纺丝液放置于纺丝罐中，设定温度为60℃条件下预热1h，纺丝液经过喷丝头温度控制在55℃，将纺丝液固化后的长丝在100℃下烘干8h后将长丝放置在温度为80℃～100℃的KTR010热延伸试验装置中拉伸6h后置于90℃下真空定形锅内12h，得到改性牛奶蛋白纤维。
有益效果：牛奶蛋白纤维中的蛋白质含有天然保湿因子和大量的轻基、氨基、羧基等亲水基团，且纤维横截面呈扁平状哑铃形或腰圆形，纵向表面呈现不明显的沟槽，使牛奶蛋白纤维具有天然纤维优良的吸湿性和合成纤维较好的导湿性，能快速吸收水分，并且吸湿后能迅速将水分导出。吸湿后不会象真丝或棉一样粘贴在身上，而又能保持真丝般的光滑和柔顺，不会有闷热的不舒适感，服装穿着滑爽、透气，易洗快干。PBST/ZSM-35纳米复合材料具有较大的比表面积、较好的力学强度以及热稳定性，而纳米硒可以起到保护肝脏、抑制肿瘤和提高免疫调节能力，是一种很好的免疫调节剂和抗氧化剂，具有防病抗病、延缓衰老等效用。
具体实施方式
实施例1
1）用量筒量取1000重量份新鲜纯牛奶，将其置于60～70℃，70kPa～80kPa的蒸发器中减压蒸发12h后取出置于锥形瓶中，将锥形瓶放置在离心机中，离心机转速设定为1000r/min～2000r/min，离心4h后加入180重量份的NaOH水溶液，碱液中碱水摩尔比为1:20～1:25，调节pH在7.3；用1nm半透膜将碱化反应后乳浊液中的蛋白质分离出来，加入50重量份质量分数为3%的NaCl溶液，将析出的蛋白质收集于锥形瓶中，备用；
2）向锥形瓶中加入100重量份去离子水，56.7重量份硒纳米材料，送入震荡仪中以100rmp转速震荡12h，控制温度为60℃，同时加入1.78重量份PBST/ZSM-35纳米复合材料，经充分混匀成特别揉合流体后即可作为纺丝液；将纺丝液放置于纺丝罐中，设定温度为60℃条件下预热1h，纺丝液经过喷丝头温度控制在55℃，将纺丝液固化后的长丝在100℃下烘干8h后将长丝放置在温度为80℃～100℃的KTR010热延伸试验装置中拉伸6h后置于90℃下真空定形锅内12h，得到改性牛奶蛋白纤维。
硒纳米材料的制备方法为：取0.35重量份SeO2加入50重量份的蒸馏水得到亚硒酸储备液，然后添加5重量份氨水，放入超声波振动仪搅拌混合均匀，得到亚硒酸氨碱性溶液；称取0.6重量份六水硫代硫酸钠加入10重量份蒸馏水制备硫代硫酸钠溶液，配置质量分数为2%的蔗糖储备液，把亚硒酸氨碱性溶液和40重量份蔗糖储备液混合均匀，然后加入1.1重量份上述硫代硫酸钠溶液，超声搅拌40min后，转入聚四氟乙烯高压釜中，加热到180℃，保温30h后取出得到灰黑色悬浮液，用超滤膜过滤出所得到的物质，用蒸馏水洗涤3~5次，干燥，得到硒纳米材料。
PBST/ZSM-35纳米复合材料的制备方法为：将11.5重量份的ZSM-35纳米颗粒分散在24重量份的1，4—丁二醇中，超声波震荡1h后转移至四口烧瓶中，加入11.7重量份的对苯二甲酸，3.6重量份的丁二酸，0.2重量份的钛酸四异丙酯于50~55℃下反应6h得到PBST/ZSM-35纳米复合材料。
实施例2
与实施例1完全相同，不同在于：加入170重量份NaOH水溶液，57.7重量份硒纳米材料，1.88重量份PBST/ZSM-35纳米复合材料。
实施例3
与实施例1完全相同，不同在于：加入160重量份NaOH水溶液，58.7重量份硒纳米材料，1.98重量份PBST/ZSM-35纳米复合材料。
实施例4
与实施例1完全相同，不同在于：加入150重量份NaOH水溶液，59.7重量份硒纳米材料，2.08重量份PBST/ZSM-35纳米复合材料。
实施例5
与实施例1完全相同，不同在于：加入140重量份NaOH水溶液，60.7重量份硒纳米材料，2.18重量份PBST/ZSM-35纳米复合材料。
实施例6
与实施例1完全相同，不同在于：加入130重量份NaOH水溶液，61.7重量份硒纳米材料，2.28重量份PBST/ZSM-35纳米复合材料。
实施例7
与实施例1完全相同，不同在于：加入120重量份NaOH水溶液，62.7重量份硒纳米材料，2.38重量份PBST/ZSM-35纳米复合材料。
实施例8
与实施例1完全相同，不同在于：加入110重量份NaOH水溶液，63.7重量份硒纳米材料，2.48重量份PBST/ZSM-35纳米复合材料。
实施例9
与实施例1完全相同，不同在于：加入100重量份NaOH水溶液，64.7重量份硒纳米材料，2.58重量份PBST/ZSM-35纳米复合材料。
对比例1
与实施例1完全相同，不同在于：将步骤1）中离心机转速设定为500r/min，离心时间为1h。
对比例2
与实施例1完全相同，不同在于：碱液中碱水摩尔比为1:30。
对比例3
与实施例1完全相同，不同在于：不加入硒纳米材料。
对比例4
与实施例1完全相同，不同在于：不加入PBST/ZSM-35纳米复合材料。
对比例5
与实施例1完全相同，不同在于：不加入硒纳米材料和PBST/ZSM-35纳米复合材料。
对比例6
与实施例1完全相同，不同在于：蒸发器内压力为90kPa。
对比例7
与实施例1完全相同，不同在于：不调节pH。
对比例8
与实施例1完全相同，不同在于：加入纳米银材料而不是纳米硒材料。
按下述方法对本发明实施例1～9与对比例1～8制备的改性牛奶蛋白纤维进行吸湿性和保暖性测试：
吸湿性测试:利用吸收法测试吸湿性，采用LLY-11吸湿杯，根据GB/T12704—1991织物吸湿量测定方法，把封有每个上述测试样牛奶蛋白纤维的吸湿杯放置于32℃和50%湿度的密封环境中，根据6h后吸湿杯的质量对比吸湿性（吸湿质量=6h后吸湿杯质量-吸湿杯质量）。
保暖性测试:
采用YG606型平板式织物保暖仪进行织物保暖性测试，试验尺寸为30cm×30cm。环境温湿度控制在(12±2)℃，相对湿度为(42±2)％。其他试验测试条件按照GB／T11048--1989(纺织品保暖性能的试验方法》要求：试验板、保护板、底板的温度(标准为上限36℃，下限35．9℃)；预热时间标准为30rain；循环次数为5次，取平均值计算保暖率Q=(Q1-Q2)／Q1x100％ 式中：Q1为无试样时散热量W／℃；Q2为有试样时散热量，W／℃
新型改性牛奶蛋白纤维吸湿性、保暖性测试结果
由上述测试分析可以看出，随着实施例1~9中三种物质加质量的改变，实施例2-9具有一定的保温率以吸湿性以及保温率，但效果不显著，可能的原因是NaOH水溶液质量的减小，使得牛奶中一部分脂肪未能完全分解，牛奶中蛋白质不纯；硒纳米材料和PBST/ZSM-35纳米复合材料都具有胶体稳定性，不纯净的蛋白质不能使硒纳米材料和PBST/ZSM-35纳米复合材料起到稳定的作用，整体作用就被降低；纤维的不纯净也导致了保温效果的降低。对比例1转速和时间对牛奶蛋白纤维的影响较小，对比例2碱水摩尔比主要是影响了脂肪的存在，从而影响牛奶蛋白纤维的质量。对比例3~5中两种物质的缺少，使得牛奶蛋白纤维性能降低的原因可能是硒纳米材料和PBST/ZSM-35纳米复合材料具有较大的比表面积、较好的力学强度以及热稳定性，在受热过程中保护了蛋白质不受到温度因子破坏，使得形成的纤维更加稳定。对比例6~8制备该新型新型改性牛奶蛋白纤维条件的选择对其剂性能有突出影响。

Claims (5)

1.一种新型婴儿专用改性牛奶蛋白纤维的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1）用量筒量取1000重量份新鲜纯牛奶，将其置于蒸发器中减压蒸发12h后取出置于锥形瓶中，将锥形瓶放置在离心机中，离心机转速设定为1000r/min～2000r/min，离心4h后加入100～180重量份的NaOH水溶液，碱液中碱水摩尔比为1:20～1:25，调节pH在7.3；用1nm半透膜将碱化反应后乳浊液中的蛋白质分离出来，加入50重量份质量分数为3%的NaCl溶液，将析出的蛋白质收集于锥形瓶中，备用；
2）向锥形瓶中加入100重量份去离子水，56.7～66.7重量份硒纳米材料，送入震荡仪中以100rmp转速震荡12h，控制温度为60℃，同时加入1.78～2.78重量份PBST/ZSM-35纳米复合材料，经充分混匀成特别揉合流体后即可作为纺丝液；将纺丝液放置于纺丝罐中，设定温度为60℃条件下预热1h，纺丝液经过喷丝头温度控制在55℃，将纺丝液固化后的长丝在100℃下烘干8h后将长丝放置在温度为80℃～100℃的KTR010热延伸试验装置中拉伸6h后置于90℃下真空定形锅内12h，得到改性牛奶蛋白纤维。
2.根据权利要求1中一种新型婴儿专用改性牛奶蛋白纤维的制备方法，其特征在于步骤1）中控制蒸发器的温度为60～70℃，压力为70kPa～80kPa。
3.根据权利要求1中一种新型婴儿专用改性牛奶蛋白纤维的制备方法，其特征在于步骤1）中每100重量份的NaOH以40滴/min滴完，并用pH计进行检测。
4.根据权利要求1中一种新型婴儿专用改性牛奶蛋白纤维的制备方法，其特征步骤2）中硒纳米材料的制备方法为：取0.35重量份SeO2加入50重量份的蒸馏水得到亚硒酸储备液，然后添加5重量份氨水，放入超声波振动仪搅拌混合均匀，得到亚硒酸氨碱性溶液；称取0.6重量份六水硫代硫酸钠加入10重量份蒸馏水制备硫代硫酸钠溶液，配置质量分数为2%的蔗糖储备液，把亚硒酸氨碱性溶液和40重量份蔗糖储备液混合均匀，然后加入1.1重量份上述硫代硫酸钠溶液，超声搅拌40min后，转入聚四氟乙烯高压釜中，加热到180℃，保温30h后取出得到灰黑色悬浮液，用超滤膜过滤出所得到的物质，用蒸馏水洗涤3~5次，干燥，得到硒纳米材料。
5.根据权利要求1中一种新型婴儿专用改性牛奶蛋白纤维的制备方法，其特征步骤2）中PBST/ZSM-35纳米复合材料的制备方法为：将11.5重量份的ZSM-35纳米颗粒分散在24重量份的1，4—丁二醇中，超声波震荡1h后转移至四口烧瓶中，加入11.7重量份的对苯二甲酸，3.6重量份的丁二酸，0.2重量份的钛酸四异丙酯于50~55℃下反应6h得到PBST/ZSM-35纳米复合材料。
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