CN109853078B - 一种小麦蛋白再生纤维素纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小麦蛋白再生纤维素纤维及其制备方法，所述的小麦蛋白再生纤维素纤维的干裂强度为3.1‑3.6cN/dtex，湿断裂强度为1.7‑2.0cN/dtex，干断裂伸长率为13‑15％，线密度1.67‑4.44dtex，蛋白质含量1‑8％。本发明采用的蛋白为经过特殊方法处理得到的小麦蛋白微粉，而不是水解蛋白质，不但避免了纺丝成型时水解蛋白的大量流失，而且制备的再生纤维素纤维的力学性能及柔软性较好，采用本发明纤维制备的纺织品具有较好的耐磨强度、弹性、抗褶皱、悬垂性；此外在制备小麦蛋白微粉共混粘胶时，将小麦蛋白微粉分散液采用纺前注射的方式添加到变性粘胶原液中，不污染整个纺丝系统。
Description
技术领域
本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种小麦蛋白再生纤维素纤维及其制备方法。
背景技术
小麦约含有13％的蛋白质，主要是由清蛋白(albumin)、球蛋白(globulin)、醇溶蛋白(gliadin)和麦谷蛋白(glutenin)组成，由于麦醇溶蛋白具有延展性，麦谷蛋白具有弹性，能与水形成网络结构，从而具有优良的黏弹性、延伸性、吸水性、吸脂乳化性、薄膜成型特性，还可以抑制高血压、提高机体免疫力、养心益脾、清热润燥、止血散血、治疗水肿、缓解运动疲劳等作用。鉴于小麦蛋白来源广泛、产量大、成本低廉、不含对人体有害物质等特点，特别适合于纺制成纤维。蛋白纤维属于功能性再生纤维素纤维的类别，该纤维手感柔软，穿着舒适，具有较好的吸湿性、透气性、悬垂性。特别适合制作内衣等贴身穿着衣物。
CN1811020A公开了一种大豆蛋白和粘胶共混纤维的制造方法，该方法采用湿法纺丝制取，并在纤维后处理中增加了缩醛工序，该申请的制造方法采用醛类物质处理造成了环境的污染，以及对蛋白质纤维的品质产生影响，制备的蛋白纤维的舒适性差。
现有的公开的蛋白纤维的制备，一般基体采用粘胶纤维或其它湿法纺丝合成纤维，先将动物或植物蛋白进行水解处理得到多肽或者氨基酸，破坏了蛋白质原有的结构，或者使用醛类物质进行缩醛化使用重金属铬盐进行变性固化，不但影响到了蛋白质纤维的品质，还造成环境的污染。
鉴于以上原因，特提出本发明。
发明内容
为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种小麦蛋白再生纤维素纤维及其制备方法，本发明采用小麦蛋白微粉作为制备纤维的蛋白质，而不使用水解蛋白质，避免了纺丝成型时水解蛋白的大量流失，采用纺前注射的方式添加，不需要在溶解时加入，工艺流程短，添加量不准确，不污染整个纺丝系统。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种小麦蛋白再生纤维素纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将粒径为1-2μm的小麦蛋白微粉加入到分散剂溶液中，充分搅拌，过滤得到小麦蛋白微粉分散液；
(2)以木纤维素浆粕为原料，经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化和溶解，得到含有甲种纤维素的粘胶原液，然后经过脱泡、过滤、熟成得到变性粘胶原液；
(3)将所述的小麦蛋白微粉分散液采用纺前注射的方式加入到所述的变性粘胶原液中，得到小麦蛋白微粉共混粘胶；
(4)将所述的小麦蛋白微粉共混粘胶引入凝固浴进行纺丝成型，然后经丝条牵伸和后处理，得到小麦蛋白再生纤维素纤维。
进一步的，步骤(1)中分散剂溶液为十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠的混合水溶液。
本发明人经过大量试验发现，当小麦蛋白微粉在十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠的混合水溶液分散时可以提高小麦蛋白微粉的网状结构，更好的分散在溶液体系中，提高蛋白的利用率，更好的添加到纤维上。
进一步的，十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠的质量比为1.5-2.5：1，优选的，质量比为2：1。
进一步的，十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠总质量与小麦蛋白微粉的质量比为1:50-100。
进一步的，步骤(1)中搅拌速率为100-200转/min。
进一步的，步骤(1)中所述的小麦蛋白微粉分散液中小麦蛋白微粉的质量分数为20-28％。
进一步的，步骤(2)中在溶解的过程中加入质量分数占甲种纤维素1.0-2.0％的变性剂，优选的，所述的变性剂为脂肪胺聚氧乙烯醚。
进一步的，步骤(3)中小麦蛋白微粉分散液中小麦蛋白微粉占甲种纤维素质量的1-10％。
进一步的，步骤(4)中的凝固浴为含有硫酸90-110g/L、硫酸锌30-60g/L和硫酸钠160-200g/L的水溶液。
本发明人经过大量试验发现，采用上述的凝固浴中各组分的比例下，制备的纤维强度高，力学性能好，本发明的凝固浴只适用于高强度纤维的制备。
进一步的，所述的小麦蛋白微粉的制备方法如下：
(a)将面粉加水和成面团，醒发面团，洗涤，搅拌，得到湿面筋，撕碎，干燥；
(b)将干燥后的面筋粉碎，加入到pH为3.5-4.5的盐酸溶液中，在温度为68-72℃下静置45-55min，然后离心分离；
(c)将离心后的小麦蛋白在40-50℃的水中进行水洗，然后在65-71℃烘干，粉碎粒径至1-2μm，得到所述的小麦蛋白微粉。
本发的小麦蛋白采用上述的制备方法，其中，离心分离的目的是增加其乳化能力，提高了制备成纤维的强度。本发明人经过大量试验发现，当干面筋在盐酸溶液处理后制备的小麦蛋白可以增加蛋白再生纤维素纤维的柔软性及力学性能，而在碱性条件处理时，会破坏小麦蛋白原有的结构，使得制备的再生纤维素纤维手感及力学性能降低。
进一步的，步骤(b)中面筋与盐酸溶液的质量比为1:8-20。
本发明还提供了一种所述的小麦蛋白再生纤维素纤维的制备方法制备的小麦蛋白再生纤维素纤维，所述的小麦蛋白再生纤维素纤维的干裂强度为3.1-3.6cN/dtex，湿断裂强度为1.7-2.0cN/dtex，干断裂伸长率为13-15％，线密度1.67-4.44dtex，蛋白质含量1-8％。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明采用的蛋白为经过特殊方法处理得到的小麦蛋白微粉，而不是水解蛋白质，不但避免了纺丝成型时水解蛋白的大量流失，而且制备的再生纤维素纤维的力学性能及柔软性较好，采用本发明的再生纤维素纤维制备的纺织品具有较好的耐磨强度、弹性、抗褶皱、悬垂性等；此外在制备小麦蛋白微粉共混粘胶时，将小麦蛋白微粉分散液采用纺前注射的方式添加到变性粘胶原液中，不需要在溶解时加入，工艺流程短，添加量准确，不污染整个纺丝系统；
(2)本发明制备的小麦蛋白再生纤维素纤维不需要对蛋白液在碱性条件下使用醛类物质进行缩醛化或者使用重金属铬盐进行变性固化交联处理，避免了对环境的污染和对蛋白纤维品质的影响，生产的小麦蛋白再生纤维素纤维纺织加工和服用性能更佳。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例的一种小麦蛋白再生纤维素纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将粒径为1μm的小麦蛋白微粉加入到十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠的混合水溶液中，其中，十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠的质量比为1.5:1，十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠总质量与小麦蛋白微粉的质量比为1:100，将上述混合溶液放入调配桶中，调配桶为带摆线针轮式可调搅拌器，搅拌叶为螺旋搅拌叶，上下翻动搅拌，搅拌速率为100转/min，在温度为30℃下搅拌60min，使蛋白粉快速分散在溶液中，经板框过滤机过滤得到质量分数为20％的小麦蛋白微粉的分散液；
(2)以木纤维素浆粕为原料，经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化和溶解，得到含有甲种纤维素的粘胶原液，其中，在溶解的过程中加入质量分数占甲种纤维素1.0％的脂肪胺聚氧乙烯醚，然后经过脱泡、过滤、熟成得到变性粘胶原液；
(3)将所述的小麦蛋白微粉分散液采用纺前注射的方式加入到所述的变性粘胶原液中，小麦蛋白微粉分散液中小麦蛋白微粉占甲种纤维素质量的1.5％，得到小麦蛋白微粉共混粘胶；
(4)将所述的小麦蛋白微粉共混粘胶引入凝固浴进行纺丝成型，凝固浴为含有硫酸90g/L、硫酸锌40g/L和硫酸钠180g/L的水溶液，然后经丝条牵伸和后处理，得到小麦蛋白再生纤维素纤维。
本实施例的小麦蛋白微粉的制备方法，包括如下步骤：
(a)将面粉加水和成面团，醒发面团，洗涤，搅拌，得到湿面筋，撕碎，干燥；
(b)将干燥后的面筋粉碎，加入到pH为3.5的盐酸溶液中，面筋与盐酸溶液的质量比为1:8，在温度为68℃下静置45min，然后离心分离；
(c)将离心后的小麦蛋白在40℃的水中进行水洗，然后在65℃烘干，粉碎粒径至1μm，得到所述的小麦蛋白微粉。
本实施例制备的小麦蛋白再生纤维素纤维的干裂强度为3.2cN/dtex，湿断裂强度为1.75cN/dtex，干断裂伸长率为14％，线密度1.67dtex，蛋白质含量1％。
实施例2
本实施例的一种小麦蛋白再生纤维素纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将粒径为1.5μm的小麦蛋白微粉加入到十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠的混合水溶液中，其中，十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠的质量比为2:1，十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠总质量与小麦蛋白微粉的质量比为1:75，将上述混合溶液放入调配桶中，调配桶为带摆线针轮式可调搅拌器，搅拌叶为螺旋搅拌叶，上下翻动搅拌，搅拌速率为150转/min，在温度为30℃下搅拌60min，使蛋白粉快速分散在溶液中，经板框过滤机过滤得到质量分数为24％的小麦蛋白微粉的分散液；
(2)以木纤维素浆粕为原料，经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化和溶解，得到含有甲种纤维素的粘胶原液，其中，在溶解的过程中加入质量分数占甲种纤维素1.5％的脂肪胺聚氧乙烯醚，然后经过脱泡、过滤、熟成得到变性粘胶原液；
(3)将所述的小麦蛋白微粉分散液采用纺前注射的方式加入到所述的变性粘胶原液中，小麦蛋白微粉分散液中小麦蛋白微粉占甲种纤维素质量的6％，得到小麦蛋白微粉共混粘胶；
(4)将所述的小麦蛋白微粉共混粘胶引入凝固浴进行纺丝成型，凝固浴为含有硫酸100g/L、硫酸锌35g/L和硫酸钠195g/L的水溶液，然后经丝条牵伸和后处理，得到小麦蛋白再生纤维素纤维。
本实施例的小麦蛋白微粉的制备方法，包括如下步骤：
(a)将面粉加水和成面团，醒发面团，洗涤，搅拌，得到湿面筋，撕碎，干燥；
(b)将干燥后的面筋粉碎，加入到pH为4的盐酸溶液中，面筋与盐酸溶液的质量比为1:14，在温度为70℃下静置45min，然后离心分离；
(c)将离心后的小麦蛋白在45℃的水中进行水洗，然后在68℃烘干，粉碎粒径至1.5μm，得到所述的小麦蛋白微粉。
本实施例制备的小麦蛋白再生纤维素纤维的干裂强度为3.4cN/dtex，湿断裂强度为1.85cN/dtex，干断裂伸长率为13.5％，线密度2.22dtex，蛋白质含量4.5％。
实施例3
本实施例的一种小麦蛋白再生纤维素纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将粒径为2μm的小麦蛋白微粉加入到十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠的混合水溶液中，其中，十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠的质量比为2.5:1，十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠总质量与小麦蛋白微粉的质量比为1:50，将上述混合溶液放入调配桶中，调配桶为带摆线针轮式可调搅拌器，搅拌叶为螺旋搅拌叶，上下翻动搅拌，搅拌速率为200转/min，在温度为30℃下搅拌60min，使蛋白粉快速分散在溶液中，经板框过滤机过滤得到质量分数为28％的小麦蛋白微粉的分散液；
(2)以木纤维素浆粕为原料，经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化和溶解，得到含有甲种纤维素的粘胶原液，其中，在溶解的过程中加入质量分数占甲种纤维素2.0％的脂肪胺聚氧乙烯醚，然后经过脱泡、过滤、熟成得到变性粘胶原液；
(3)将所述的小麦蛋白微粉分散液采用纺前注射的方式加入到所述的变性粘胶原液中，小麦蛋白微粉分散液中小麦蛋白微粉占甲种纤维素质量的10％，得到小麦蛋白微粉共混粘胶；
(4)将所述的小麦蛋白微粉共混粘胶引入凝固浴进行纺丝成型，凝固浴为含有硫酸92g/L、硫酸锌58g/L和硫酸钠175g/L的水溶液，然后经丝条牵伸和后处理，得到小麦蛋白再生纤维素纤维。
本实施例的小麦蛋白微粉的制备方法，包括如下步骤：
(a)将面粉加水和成面团，醒发面团，洗涤，搅拌，得到湿面筋，撕碎，干燥；
(b)将干燥后的面筋粉碎，加入到pH为4.5的盐酸溶液中，面筋与盐酸溶液的质量比为1:20，在温度为72℃下静置55min，然后离心分离；
(c)将离心后的小麦蛋白在50℃的水中进行水洗，然后在71℃烘干，粉碎粒径至2μm，得到所述的小麦蛋白微粉。
本实施例制备的小麦蛋白再生纤维素纤维的干裂强度为3.6cN/dtex，湿断裂强度为1.95cN/dtex，干断裂伸长率为14％，线密度4.44dtex，蛋白质含量8％。
对比例1
本对比例的小麦蛋白再生纤维素纤维的制备方法与实施例2相同，不同之处，小麦蛋白微粉的制备过程中，采用将小麦蛋白干燥后的面筋粉碎后用质量分数为10％的氢氧化钠溶液进行处理。
本对比例制备的小麦蛋白再生纤维素纤维的干裂强度为1.8cN/dtex，湿断裂强度为0.9cN/dtex，干断裂伸长率为19％，线密度2.5dtex，蛋白质含量4.5％。
通过以上分析可以小麦蛋白微粉在碱性条件下处理，得到的纤维的力学性能明显下降。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种小麦蛋白再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将粒径为1-2μm的小麦蛋白微粉加入到分散剂溶液中，充分搅拌，过滤得到小麦蛋白微粉分散液；所述分散剂溶液为十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠的混合水溶液，十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠的质量比为1.5-2.5：1；
（2）以木纤维素浆粕为原料，经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化和溶解，得到含有甲种纤维素的粘胶原液，然后经过脱泡、过滤、熟成得到变性粘胶原液；
（3）将所述的小麦蛋白微粉分散液采用纺前注射的方式加入到所述的变性粘胶原液中，得到小麦蛋白微粉共混粘胶；
（4）将所述的小麦蛋白微粉共混粘胶引入凝固浴进行纺丝成型，然后经丝条牵伸和后处理，得到小麦蛋白再生纤维素纤维；
所述的小麦蛋白微粉的制备方法如下：
（a）将面粉加水和成面团，醒发面团，洗涤，搅拌，得到湿面筋，撕碎，干燥；
（b）将干燥后的面筋粉碎，加入到pH为3.5-4.5的盐酸溶液中，在温度为68-72℃下静置45-55min，然后离心分离；
（c）将离心后的小麦蛋白在40-50℃的水中进行水洗，然后在65-71℃烘干，粉碎粒径至1-2μm，得到所述的小麦蛋白微粉。
2.根据权利要求1所述的小麦蛋白再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，步骤（1）中搅拌速率为100-200转/min。
3.根据权利要求1所述的小麦蛋白再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的小麦蛋白微粉分散液中小麦蛋白微粉的质量分数为20-28%。
4.根据权利要求1所述的小麦蛋白再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠的质量比为2：1。
5.根据权利要求1所述的小麦蛋白再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，步骤（2）中在溶解的过程中加入质量分数占甲种纤维素1.0-2.0%的变性剂。
6.根据权利要求5所述的小麦蛋白再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，所述的变性剂为脂肪胺聚氧乙烯醚。
7.根据权利要求1所述的小麦蛋白再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，步骤（4）中的凝固浴为含有硫酸90-110g/L、硫酸锌30-60g/L和硫酸钠160-200g/L的水溶液。
8.根据权利要求1所述的小麦蛋白再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，步骤（b）中面筋与盐酸溶液的质量比为1:8-20。
9.一种权利要求1-8任意一项所述的小麦蛋白再生纤维素纤维的制备方法制备的小麦蛋白再生纤维素纤维，其特征在于，所述的小麦蛋白再生纤维素纤维的干裂强度为3.1-3.6cN/dtex，湿断裂强度为1.7-2.0cN/dtex，干断裂伸长率为13-15%，线密度1.67-4.44dtex，蛋白质含量1-8%。
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| CN109853078A (zh) | 2019-06-07 |
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