CN109576816A - 一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，向回收得到的牛奶蛋白纤维原液中加入干酪素、丙烯腈及引发剂，控制反应温度为65～75℃，反应时间1～3h，完成对牛奶蛋白纤维原液的分子量调节。与现有技术相比，本发明实现关于“再生原料”+“循环再生”二种技术叠加于一种纤维上的首次突破，符合国际社会对化学纤维在低碳环保、循环经济趋势上的总要求，对促进传统化纤持久绿色发展有着重要的意义。

Description

一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺

技术领域

本发明涉及纤维处理工艺，尤其是涉及一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺。

背景技术

为满足人们对生活水平和环保意识的要求不断提高，业界近年来不断创造出健康、舒适、环保高技术含量的各种新型纺织新材料，并积极引进Oeko-Tex100，ISO14000等环保和生态标准加以规范。目前，国际最著名服装品牌H&M、ZARA等都非常注重环保意识，公开承诺：其品牌服装所用纤维每年必须有10％为可循环再生纤维，以避免过多耗用石油资源以及造成更多的白色污染。市场上主要的可循环纤维是指可循环PET纤维，除此之外，还包括玉米纤维、杜邦生物法SORONA纤维等，但这些纤维的吸湿透气及亲肤性能总是差强人意。

牛奶蛋白改性纤维，其亲肤性和吸湿透气性都可媲美棉或羊绒，生产工艺符合绿色环保要求，原料为废弃奶渣，完全具备继续开发的潜力。如何实现回收后的再利用是现在亟待解决的技术问题，如何能够实现“再生原料”+“循环再生”，则能够符合国际社会对化学纤维在低碳环保、循环经济趋势上的总要求，对促进传统化纤持久绿色发展有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，溶解后的牛奶蛋白纤维原液直接用作纺丝原液的过程中，会出现降解现象。可以通过以下方法提高纺丝液的分子量：向回收得到的牛奶蛋白纤维原液中加入干酪素、丙烯腈及引发剂，控制反应温度为65～75℃，反应时间1～3h，完成对牛奶蛋白纤维原液的分子量调节。

将含有牛奶蛋白纤维的纺织品经粉碎处理后置于水中，控制温度为20±2℃温度下进行剧烈震荡使切碎的纤维进一步分散，然后过滤，加入硫氰酸钠溶液，在65～75℃的水浴中震荡，使牛奶蛋白纤维充分溶解，过滤后获得牛奶蛋白纤维纺丝原液。

加入的干酪素为成品中牛奶蛋白纤维的2～5wt％。

所述干酪素与丙烯腈的质量比为1～4:6～9。

所述引发剂为偶氮二异丁腈。

所述引发剂的加入量为溶液总量的0.1～2wt％。

使用经多次回收后的原液进行纺丝时，有可能会导致纤维强力低、条干不匀、氨基酸成分流失等问题。因此处理多次回收后的原料也十分重要。由于原液中含有聚丙烯腈长链，水解后的聚丙烯腈小分子可以再作为吸水剂，重新被利用，可以采用以下方法：向完成分子量调节的溶液中加入次氯酸钠溶液，控制温度为20℃±2℃剧烈震荡处理，利用次氯酸钠溶液、清水和稀乙酸溶液依次冲洗絮状物，加入氢氧化钠溶液，升温至96-98℃反应3-5小时，得到水解后的聚丙烯腈小分子原液。

所述次氯酸钠溶液的浓度为0.9mol/L～1.1mol/L。

所述稀乙酸溶液的浓度为0.3～0.7vol.％。

所述氢氧化钠溶液的浓度为2～4wt％。

次氯酸钠溶液和氢氧化钠溶液可以分别溶解牛奶蛋白纤维中的牛奶蛋白和聚丙烯腈，且与其他纤维不发生反应，因此在上述处理过程中可以加入上述两种溶液。

对于与牛奶蛋白纤维一起回收的其他长度较短的纤维素纤维(如粘胶、莫代尔等)，可作为原料用来造纸、化学浆料、填料、高级涂料等。

对于其他化学纤维，经适当处理后可作填充絮料使用，如隔热、隔音层、鞋垫，特别是运动场上所用的聚酯泡沫塑料垫内加入适当纤维后，可大大增加其强度，延长使用寿命。此外，涤纶、锦纶等也可回收后重新进行熔融纺丝。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)再生资源、科技回收：原料来自废弃或淘汰的含牛奶纤维的纺织原料或纺织品，避免大量废弃奶渣的浪费，其生产加工成本低，且纤维产品符合生态纺织品的标准要求；

(2)可循环、再生产：运用创新的、环境友好型的、多学科交叉技术(物理+化学)的纤维回收可循环生产技术，减少废弃物对环境的污染，并能在一定程度上替代或减少石油的使用，合理利用废弃资源再生产；

(3)新技术，可持续性：本发明回收的是具有牛奶纤维的纺织品，未来可应用于含蚕丝、羊毛等其他蛋白类生物质的废弃纺织品，具有可持续发展的特性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，溶解后的牛奶蛋白纤维原液直接用作纺丝原液的过程中，会出现降解现象。可以通过以下方法提高纺丝液的分子量：

将含有牛奶蛋白纤维的纺织品经粉碎处理后置于水中，控制温度为20±2℃温度下进行剧烈震荡使切碎的纤维进一步分散，然后过滤，加入硫氰酸钠溶液，在65～75℃的水浴中震荡，使牛奶蛋白纤维充分溶解，过滤后获得牛奶蛋白纤维纺丝原液；

向回收得到的牛奶蛋白纤维原液中加入干酪素、丙烯腈及偶氮二异丁腈引发剂，加入的干酪素为成品中牛奶蛋白纤维的2～5wt％，干酪素与丙烯腈的质量比为1～4:6～9，引发剂的加入量为溶液总量的0.1～2wt％，控制反应温度为65～75℃，反应时间1～3h，完成对牛奶蛋白纤维原液的分子量调节。

向完成分子量调节的溶液中加入浓度为0.9mol/L～1.1mol/L次氯酸钠溶液，控制温度为20℃±2℃剧烈震荡处理，利用次氯酸钠溶液、清水和浓度为0.3～0.7vol.％稀乙酸溶液依次冲洗絮状物，加入浓度为2～4wt％氢氧化钠溶液，升温至96-98℃反应3-5小时，得到水解后的聚丙烯腈小分子原液。次氯酸钠溶液和氢氧化钠溶液可以分别溶解牛奶蛋白纤维中的牛奶蛋白和聚丙烯腈，且与其他纤维不发生反应，因此在上述处理过程中可以加入上述两种溶液。

对于其他化学纤维，经适当处理后可作填充絮料使用，如隔热、隔音层、鞋垫，特别是运动场上所用的聚酯泡沫塑料垫内加入适当纤维后，可大大增加其强度，延长使用寿命。此外，涤纶、锦纶等也可回收后重新进行熔融纺丝。例如将回收后的涤纶用甲醇醇解，制得对苯二甲酸二甲酯，经水解或酸解，制得乙二醇和对苯二甲酸、或经碱解，制得对苯二甲酸的钠盐和乙二醇，所得产品精制后作为原料重新纺丝。

以下是更加详细的实施案例，通过以下实施案例进一步说明本发明的技术方案以及所能够获得的技术效果。

实施例1

将5克回收的纺织品面料(成分：100％牛奶蛋白纤维)切断粉碎成5mm长的纤维，加入500ml水溶液中，在20℃水浴上剧烈震荡40分钟，使切碎的纤维进一步分散过滤；过滤后的混合物加入500ml，36％的硫氰酸钠溶液，在70℃的水浴中震荡30分钟，使牛奶蛋白纤维充分溶解过滤。过滤后的液体即为牛奶蛋白纤维纺丝原液。为调节分子量，加入新鲜干酪素0.15克、新鲜丙烯腈0.35克，再加入溶液总量的0.5wt％偶氮二异丁腈，反应温度65℃，反应时间2小时。经调节后，分子量可由原来的5万增加至6万～7万，从而有助于增加纤维强力。调节分子量后，溶液中的酪蛋白及聚丙烯腈分子均达到正常纺丝的要求，经湿法纺丝后，干燥、定型、打包重新得到牛奶蛋白纤维。

实施例2

将5克回收的纺织品面料(成分：70％牛奶蛋白纤维30％涤纶)切断粉碎成3mm长的纤维，加入400ml水溶液中，在22℃水浴上剧烈震荡40分钟，使切碎的纤维进一步分散过滤；过滤后的混合物加入500ml，55％的硫氰酸钠溶液，在75℃的水浴中震荡30分钟，使牛奶蛋白纤维充分溶解过滤。过滤后的液体即为牛奶蛋白纤维纺丝原液。为调节分子量，加入新鲜干酪素0.1克、新鲜丙烯腈0.23克，再加入溶液总量的1wt％偶氮二异丁腈，反应温度70℃，反应时间3小时。经调节后，分子量可由原来的5万增加至6万～7万，从而有助于增加纤维强力。调节分子量后，溶液中的酪蛋白及聚丙烯腈分子均达到正常纺丝的要求，经湿法纺丝后，干燥、定型、打包重新得到牛奶蛋白纤维。回收的涤纶纤维经醇解精制后重新进行作为原料进行熔融纺丝。

实施例3

一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，溶解后的牛奶蛋白纤维原液直接用作纺丝原液的过程中，会出现降解现象。可以通过以下方法提高纺丝液的分子量：

将含有牛奶蛋白纤维的纺织品经粉碎处理后置于水中，控制温度为20℃温度下进行剧烈震荡使切碎的纤维进一步分散，然后过滤，加入硫氰酸钠溶液，在65～75℃的水浴中震荡，使牛奶蛋白纤维充分溶解，过滤后获得牛奶蛋白纤维纺丝原液；

向回收得到的牛奶蛋白纤维原液中加入干酪素、丙烯腈及偶氮二异丁腈引发剂，加入的干酪素为成品中牛奶蛋白纤维的2wt％，干酪素与丙烯腈的质量比为1:9，引发剂的加入量为溶液总量的0.1wt％，控制反应温度为65℃，反应时间3h，完成对牛奶蛋白纤维原液的分子量调节。

向完成分子量调节的溶液中加入浓度为0.9mol/L次氯酸钠溶液，控制温度为20℃剧烈震荡处理，利用次氯酸钠溶液、清水和浓度为0.3vol.％稀乙酸溶液依次冲洗絮状物，加入浓度为2wt％氢氧化钠溶液，升温至96℃反应5小时，得到水解后的聚丙烯腈小分子原液。

实施例4

一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，溶解后的牛奶蛋白纤维原液直接用作纺丝原液的过程中，会出现降解现象。可以通过以下方法提高纺丝液的分子量：

将含有牛奶蛋白纤维的纺织品经粉碎处理后置于水中，控制温度为18℃温度下进行剧烈震荡使切碎的纤维进一步分散，然后过滤，加入硫氰酸钠溶液，在70℃的水浴中震荡，使牛奶蛋白纤维充分溶解，过滤后获得牛奶蛋白纤维纺丝原液；

向回收得到的牛奶蛋白纤维原液中加入干酪素、丙烯腈及偶氮二异丁腈引发剂，加入的干酪素为成品中牛奶蛋白纤维的3wt％，干酪素与丙烯腈的质量比为3:7，引发剂的加入量为溶液总量的1wt％，控制反应温度为70℃，反应时间2h，完成对牛奶蛋白纤维原液的分子量调节。

向完成分子量调节的溶液中加入浓度为1mol/L次氯酸钠溶液，控制温度为18℃剧烈震荡处理，利用次氯酸钠溶液、清水和浓度为0.5vol.％稀乙酸溶液依次冲洗絮状物，加入浓度为3wt％氢氧化钠溶液，升温至97℃反应4小时，得到水解后的聚丙烯腈小分子原液。

实施例5

一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，溶解后的牛奶蛋白纤维原液直接用作纺丝原液的过程中，会出现降解现象。可以通过以下方法提高纺丝液的分子量：

将含有牛奶蛋白纤维的纺织品经粉碎处理后置于水中，控制温度为22℃温度下进行剧烈震荡使切碎的纤维进一步分散，然后过滤，加入硫氰酸钠溶液，在75℃的水浴中震荡，使牛奶蛋白纤维充分溶解，过滤后获得牛奶蛋白纤维纺丝原液；

向回收得到的牛奶蛋白纤维原液中加入干酪素、丙烯腈及偶氮二异丁腈引发剂，加入的干酪素为成品中牛奶蛋白纤维的5wt％，干酪素与丙烯腈的质量比为4:6，引发剂的加入量为溶液总量的2wt％，控制反应温度为75℃，反应时间1h，完成对牛奶蛋白纤维原液的分子量调节。

向完成分子量调节的溶液中加入浓度为1.1mol/L次氯酸钠溶液，控制温度为22℃剧烈震荡处理，利用次氯酸钠溶液、清水和浓度为0.7vol.％稀乙酸溶液依次冲洗絮状物，加入浓度为4wt％氢氧化钠溶液，升温至98℃反应3小时，得到水解后的聚丙烯腈小分子原液。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，其特征在于，该方法向回收得到的牛奶蛋白纤维原液中加入干酪素、丙烯腈及引发剂，控制反应温度为65～75℃，反应时间1～3h，完成对牛奶蛋白纤维原液的分子量调节。

2.根据权利要求1所述的一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，其特征在于，所述牛奶蛋白纤维原液为将回收粉碎的牛奶蛋白纤维经硫氰酸钠溶液混合震荡处理后过滤所得的原液。

3.根据权利要求1所述的一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，其特征在于，加入的干酪素为成品中牛奶蛋白纤维的2～5wt％。

4.根据权利要求1所述的一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，其特征在于，所述干酪素与丙烯腈的质量比为1～4:6～9。

5.根据权利要求1所述的一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈。

6.根据权利要求1或5所述的一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，其特征在于，所述引发剂的加入量为溶液总量的0.1～2wt％。

7.根据权利要求1所述的一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，其特征在于，向完成多次分子量调节并无法再重新纺丝的溶液中加入次氯酸钠溶液，控制温度为20℃±2℃剧烈震荡处理，利用次氯酸钠溶液、清水和稀乙酸溶液依次冲洗絮状物，加入氢氧化钠溶液，升温至96-98℃反应3-5小时，得到水解后的聚丙烯腈小分子原液。

8.根据权利要求7所述的一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，其特征在于，所述次氯酸钠溶液的浓度为0.9mol/L～1.1mol/L。

9.根据权利要求7所述的一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，其特征在于，所述稀乙酸溶液的浓度为0.3～0.7vol.％。

10.根据权利要求7所述的一种回收牛奶蛋白纤维的处理工艺，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为2～4wt％。