CN110886025B - 一种溶剂法高湿模量蛋白纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种溶剂法高湿模量蛋白纤维及其制备方法，属于纺织领域。该方法包括步骤：(A)活化，浆粕经纤维素酶活化得到浆粥；(B)压榨，浆粥压榨脱水后得到含水纤维素；(C)预溶解，含水纤维素和N‑甲基吗啉‑N‑氧化物水溶液、蛋白质混合溶液混合得到预溶解浆；(D)溶解，预溶解浆在溶解机中溶解得到浆液；(E)纺丝，采用浆液进行纺丝，得到溶剂法高湿模量蛋白纤维。该方法操作简单、无工业污染生产、能耗低、安全性能高，适用于大规模工业化连续性生产。制得的溶剂法高湿模量蛋白纤维具有较高的湿模量，含有蛋白成分，且吸湿排汗性和透气性好，穿着舒适，手感柔软，利于连续染色，便于印染，利于生产高端织物。

Description

一种溶剂法高湿模量蛋白纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，具体地说是一种溶剂法高湿模量蛋白纤维及其制备方法。
背景技术
再生纤维素纤维发展形成了两大类产品，第一类是粘胶纤维，第二类是溶剂法再生纤维素纤维。粘胶纤维长期存在高能耗、高污染、工艺复杂等生产特性，因此不得不控制粘胶纤维的产量规模，且粘胶纤维具有湿模量、干强度、湿强度较低等劣势。溶剂法再生纤维素纤维的生产过程，采用N-甲基吗啉-N-氧化物为溶剂，其中还可以添加一些功能性材料，整个生产过程无化学反应，生产无工业污染、能耗低、工艺简单，且溶剂法生产的纤维绿色环保，具有高湿模量、干强度、湿强度高，及具有功能性效果的优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种溶剂法高湿模量蛋白纤维的制备方法。所述方法操作简单、无工业污染生产、能耗低、安全性能高，适用于大规模工业化连续性生产的溶剂法高湿模量蛋白纤维制造。
本发明的溶剂法高湿模量蛋白纤维的制备方法包括以下步骤：
(A)活化
将聚合度300～1500的浆粕加入到工艺水中，调节pH值至4～6，加入纤维素酶进行活化；然后加入碱调节pH值至9～13终止活化，得到浆粥；
(B)压榨
所述浆粥经压榨脱水，得到含水率为10～60wt％(本发明中“wt％”表示质量百分含量，下同)的含水纤维素；
(C)预溶解
所述含水纤维素与浓度50～88wt％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，以及蛋白质混合溶液混合得到预溶解浆；所述蛋白质混合溶液为含有5～10wt％蛋白质和5～10wt％蒙脱土的水溶液；
(D)溶解
将预溶解浆送入溶解机，加热抽真空，经脱水、溶解、匀化、脱泡后，得到浆液；
(E)纺丝
采用所述浆液进行纺丝，得到溶剂法高湿模量蛋白纤维。
关于步骤(A)，
本发明中的活化工艺流程简单，化工试剂添加少，整个流程1小时左右，耗时短，操作方便。流程具体如下：
调配工艺水→加入浆粕→调节pH值→加入纤维素酶→终止活化。
较佳的，所述工艺水的参数为：电导率<5μs/cm2，pH值6～8，温度20～80℃。所述工艺水可采用去离子水，电导率必须低，电导率低，说明金属离子低。本发明中，工艺水中的金属离子高会造成浆粕制成浆液后，聚合度会快速大幅度下降，使浆液质量不可控、难以成型拉丝。
较佳的，浆粕的聚合度优选400～800。原料浆粕的聚合度对纺丝成型和纤维成品指标性能有直接关系。原料浆粕聚合度过低，浆液到纺丝难以成型拉丝，所形成的纤维强度随聚合度降低而降低，低强度纤维易发生形变。原料浆粕聚合度过高，则用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液溶解浆粕效果差，且溶解后的浆液粘度非常高，造成流动性差，纺丝成型和纺丝状态差。
较佳的，浆粕可采用木浆粕、竹浆粕等常用浆粕。
较佳的，所述纤维素酶为液态纤维素酶。可采用供应商BIOPRACT提供的产品，名称为
Figure BDA0002321824540000021
AL70，产品编号IPL 5B06610。
步骤(A)活化过程中，首先调节pH值在4～6是因为纤维素酶在该条件下活性最好，更利于浆粕中纤维素之间的化学分子键打开。待纤维素活化完成，调节碱液至pH值9～13，是为了使纤维素酶失去活性，不再继续打开纤维素之间的分子键。
关于步骤(B)，
较佳的，可采用真空脱水压榨，提高脱水效率。
较佳的，脱水完成后，在步骤(C)溶解之前，所述含水纤维素可先作粉碎处理；粉碎后的含水纤维素颗粒大小优选为3cm*3cm。
在压榨阶段控制纤维素的含水率及控制纤维素大小状态都是为了在下一工段制得较稳定和均匀的预溶解浆液，只有预溶解浆均匀稳定，才能形成稳定的纺丝浆液。如果含水率太高，则会造成蒸汽能耗的增加，含水纤维素大小过大，会造成预溶解浆不均匀，浆液质量不稳定，影响纺丝成型。
关于步骤(C)，
本发明特别地增加了预溶解这一步骤，不但有利于稳定浆液质量，同时也有利于溶解，浆液质量得到提高，才能做出高质量的纤维。
较佳的，所述含水纤维素与所述50～88wt％N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的质量比为1∶2～12，优选1∶3～5，更优选3.5～4。采用质量百分比50～88％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，不但有利于浆粕溶胀，更利于溶解的均匀和浆液的稳定。浆液质量提高，才能做出高质量的成品。如果采用50％以下N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液水溶液，会造成下工段溶解时，溶解设备负担大，超过设备设计能力，无法溶解浆液，且低浓度造成溶解时电量、蒸汽能耗的增加。88％以上浓度的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液水溶液，现国内外还没有这个技术力量可以达到。同时比例也需要控制，含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比高于1∶2，造成浆液不能完全溶解，含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比低于1∶12，造成浆液粘度低，无法纺丝成型。
步骤(3)中添加的所述蛋白质混合液含有蛋白质，而蛋白质为功能性物质，富含氨基酸，具有良好的护肤性能，抑菌性能持久，含有蛋白质的织物具有羊绒般的手感且光泽好。
本发明采用所述蛋白质混合液而非蛋白质本身与含水纤维素混合，是利于形成纤维素混合相态，利于纤维的成型加工。添加的蒙脱土起到稳定蛋白质和纤维素的作用，避免蛋白质流失。
较佳的，所述含水纤维素与所述蛋白质混合溶液的质量比为1∶0.1～0.5，优选1∶0.2～0.3，更优选1∶0.2～0.25。蛋白质可选水溶性蛋白质和固体颗粒蛋白质，比如可采用制造商秦皇岛展华科技开发有限公司生产的产品。
较佳的，步骤(C)制得的所述预溶解浆的纤维素含量为8～12wt％。纤维素含量低于8wt％，造成浆液粘度低，纺丝成型状态不佳，纤维素质量含量高于12wt％，造成浆液粘度高，纺丝成型状态不佳。
较佳的，步骤(C)制得的所述预溶解浆的pH值为8～12。pH值低于8时，造成N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液易分解，产生副产物，使纤维素不能正常溶解。
较佳的，步骤(C)制得的所述预溶解浆在步骤(D)送入溶解机时的温度为50～90℃。所述预溶解浆温度低于50℃，造成下工段溶解时，蒸汽能耗成倍的增加；所述预溶解浆温度高于90℃，造成下工段溶解时提前溶解，溶解时间过长，浆液溶解过度，浆液变成不可用于纺丝的废料。
上述各预溶解步骤的参数均是下工段制得稳定浆液的基础。比如含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比高于1∶2，造成浆液不能完全溶解，含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比低于1∶12，造成浆液粘度低，无法纺丝成型。预溶解浆出口温度低于50℃，造成下工段溶解时，蒸汽能耗成倍的增加，出口温度高于90℃，造成下工段溶解时提前溶解，溶解时间过长，浆液溶解过度，浆液变成不可用于纺丝的废料。纤维素质量含量低于8％，造成浆液粘度低，纺丝成型状态不佳，纤维素质量含量高于12％，造成浆液粘度高，纺丝成型状态不佳。pH值低于8时，造成N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液易分解，产生副产物，使纤维素不能正常溶解。
关于步骤(D)，
较佳的，溶解机参数设为真空度1.0kpa～15kpa，温度60～120℃。这些参数也均为制得稳定浆液的基础。真空度低于1kpa，也是可以生产的，只是南方地区，海拔较低，设备很难达这么低的真空度。真空度高于15kpa，造成浆液溶解不完全，纺丝无法成型。温度低于60℃，需增加纤维素溶解成浆液的时间周期，使产能下降，单位时间成本就增加。温度高于120℃，造成生产过程危险性增加，长时间浆液静止状态，且高温，易发生爆炸。
较佳的，步骤(D)制得的所述浆液的纤维素含量为11～15wt％。此参数为浆液用于纺丝成型的关键指标。纤维素质量含量低于11％，造成浆液粘度低，纺丝成型状态不佳，纤维素质量含量高于15％，造成浆液粘度高，纺丝成型状态不佳。
关于步骤(E)，
较佳的，步骤(E)具体为：所述浆液经过增压泵输送，进入计量泵后，通过喷丝板喷出，采用干湿法纺丝成型，得到溶剂法高湿模量蛋白纤维；纺丝速度为35～100m/min，纺丝气隙为5～50mm，纺丝吹风温度为10～30℃，纺丝吹风流量为100～500L/H，吹风相对湿度为50～80％，凝固浴浓度为10～30％，凝固浴的温度为5～30℃。这些参数为该工段纺丝成型的技术包参数，必须相互结合，缺任何一个技术参数，好的浆液质量也无法纺丝成型好、纤维的物理指标好。
进一步的，所述浆液送入增压泵之前可先送至过滤机，去除浆粕原料中的杂质。
以上步骤(A)活化到步骤(E)纺丝为本发明的关键步骤，本发明所述方法创新点在于：使用这些步骤生产出的产品，生产过程路线更安全、生产出的产品质量指标稳定。上述步骤缺一不可，比如缺少步骤(A)活化过程时，在步骤(D)溶解时就无法溶解成能用于纺丝成型的浆液，也生产不出溶剂法高湿模量蛋白纤维，通俗的讲就是溶解的浆液不合格的，属于废料。原因为浆粕在步骤(A)活化，会打开纤维素分子与分子之间的化学分子键，这使得在步骤(C)预溶解时，50～88wt％N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液能够均匀进入纤维分子内部，配合步骤(D)溶解的工艺，才能制成用于纺丝的浆液。实验结果，本发明在生产线上已多次试验，也是通过反复参数调整以及摸索优化，最终才纺出了溶剂法高湿模量蛋白纤维。
本发明的一些较佳实施例中，所述方法还包括步骤：
(F)水洗
将纺丝成型的溶剂法高湿模量蛋白纤维输送至20～80℃水洗浴中进行洗涤。
较佳的，可采用去离子水进行洗涤。纤维经过水清洗后，可回收溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物，提高溶剂的回收率。
本发明的一些较佳实施例中，所述方法还包括步骤：
(G)上油
水洗后的溶剂法高湿模量蛋白纤维上油处理，油剂循环浓度0.5～5wt％，油剂循环pH值6～9，油剂循环温度20～80℃。
较佳的，油剂可选自制造商CLARIANT生产的LeminOR，LeminWG和LeminAN中的一种或两种或两种以上。该三种油剂在pH值不在6～9范围内，会产生变质，使有效成分降低。温度不能大于80℃，大于80℃以上会产生变质和有效成分降低。油剂的质量浓度是根据客户对纤维含油的要求进行添加。
本发明的一些较佳实施例中，所述方法还包括步骤：
(H)烘干
较佳的，烘干的温度为80～150℃。
将上油后的纤维，通过加热，达到要求的纤维含水率。本发明的一些较佳实施例中使用了4个烘箱串联，每个烘箱单独控制温度，该烘干的温度是保证产品含水率达到要求。
本发明的另一目的在于提供一种采用上述任一种方法制备而成的溶剂法高湿模量蛋白纤维，该蛋白纤维具有较高的湿模量，含有蛋白成分，且吸湿排汗性和透气性好，穿着舒适，手感柔软，利于连续染色，便于印染，利于生产高端织物。
本发明的优点主要体现在以下几方面：
1、采用本发明制备方法，操作简单、无工业污染生产、能耗低、安全性能高，适用于大规模工业化连续性生产的溶剂法高湿模量蛋白纤维制造；
2、采用本发明制备方法，不会破坏纤维的天然特性，依据本方法制备的蛋白纤维，能够有效保持其原有弹性、吸湿性、柔软性，且没有有害的化学残留物，同时还含有一定的蛋白质成分；
3、采用本发明制备的溶剂法高湿模量蛋白质纤维，具有较高的湿模量，其湿模量≥14cn/dtex，采用本发明制备的溶剂法高湿模量蛋白质纤维所制成品含有一定的蛋白成分，且吸湿排汗性好、透气性好、穿着舒适、手感柔软、利于连续染色、便于印染，利于生产高端织物。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但是本发明不局限于以下实施例，凡是基于本发明的技术基本思想所做的修改、替换或变更所实现的技术方案均属于本发明的范围。
一种溶剂法高湿模量蛋白纤维的制备方法，包括以下步骤：
(A)活化
此活化工艺流程简单，化工试剂添加少，整个流程1小时左右，耗时短，操作方便。流程如下：
调配工艺水→加入浆粕→调节pH值→加入纤维素酶→终止活化。
其中，调配工艺水：工艺水采用去离子水；参数要求：电导率<5μs/cm2，pH值6～8，温度20～80℃。
加入浆粕：采用木浆粕或竹浆粕，聚合度为300～1500。
调节pH值：用酸碱调节pH至4～6。
加入纤维素酶：采用液态纤维素酶，可选市售商品名称
Figure BDA0002321824540000071
Figure BDA0002321824540000072
AL70，产品编号IPL 5B06610，供应商BIOPRACT。
终止活化：加入碱调节pH至9～13。
(B)压榨
浆粥经过真空脱水压榨后，得到工艺要求的含水率后再粉碎得到含水纤维素；
参数：含水纤维素的含水量为10～60wt％，粉碎后大小为3cm*3cm。
(C)预溶解
在本发明中特别地增加了预溶解这一步骤，不但有利于稳定浆液质量，同时也有利于溶解。浆液质量得到提高，才能做出高质量的纤维。其步骤具体如下：将上述含水纤维素与浓度50～88wt％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液、蛋白质混合溶液混合，得到预溶解浆；含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1∶2～12，含水纤维素与蛋白质混合溶液质量比1∶0.1～0.5，蛋白质混合溶液为含有5～10wt％的蛋白质和5～10wt％的蒙脱土的水溶液，蛋白质选秦皇岛展华科技开发有限公司生产的水溶性蛋白质或固体颗粒蛋白质。
参数：预溶解浆出口温度50～90℃，纤维素含量为8～12wt％，pH8～12。
(D)溶解
经预溶解后的预溶解浆进入溶解机，经过加热抽真空，脱水、溶解、匀化、脱泡后达到琥珀色透明均质的浆液。参数：真空度1.0kpa～15.0kpa，温度60～120℃，浆液组成：纤维素含量为11～15wt％。
(E)纺丝
浆液输送至过滤机，过滤去除浆粕原料中的杂质后，通过增压泵输送，进入计量泵后，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型；参数：纺丝速度35～100m/min，纺丝气隙5～50mm，纺丝吹风温度10～30℃，纺丝吹风流量100～500L/H，吹风相对湿度50～80％，凝固浴浓度10～30％，凝固浴的温度5～30℃。
(F)水洗
纤维经过水清洗后，回收溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物，提高溶剂的回收率；参数：水洗温度20～80℃。
(G)上油
纤维经过上油后，达到要求的上油率；参数：油剂循环浓度0.5～5％，油剂循环pH值6～9，油剂循环温度20～80℃；油剂选自制造商：CLARIANT生产的LeminOR，LeminWG和LeminAN。
(H)烘干
将上油后的纤维，通过加热，达到要求的纤维含水率；参数：烘干温度80～150℃。
实施例1
将聚合度500的浆粕，加入到电导率<5μs/cm2，pH值：6.8，温度：50℃的工艺水中，调节pH值在5，加入纤维素酶活化一小时，加入氢氧化钠终止活化，调节pH值在10.5；终止活化后的浆粥经过真空脱水压榨后，控制含水纤维素的含水量为48wt％，粉碎为3cm*3cm的颗粒；然后加入蛋白质混合溶液和81wt％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，所述蛋白质混合溶液为含有5～10wt％蛋白质和5～10wt％蒙脱土的水溶液；其中含水纤维素与蛋白质混合溶液质量比为1∶0.22，含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1∶3.8，浆粕溶胀后得到预溶解浆；预溶解浆出口温度70℃，预溶解浆组成：纤维素9.9％，pH 9.5。预溶解浆进入溶解机，控制真空度4.0kpa；溶解得到的浆液组成：纤维素12％，蛋白质0.4％，蒙脱土0.4％。
浆液输送至过滤机，过滤去除浆粕原料中的杂质后经过增压泵输送，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，纺丝速度50m/min，纺丝气隙10mm，纺丝吹风温度14℃，纺丝吹风流量250L/H，吹风相对湿度50％，凝固浴浓度15％，凝固浴温度10℃，将纤维经过水清洗后，水洗温度60℃；水洗后的纤维上油，油剂循环浓度1.0％，油剂循环pH值6.5，油剂循环温度50℃；将上油后的纤维100℃烘干，得成品纤维。
其功能性测试结果如下：
纤度在1.67dtex，干断裂强度3.70cN/dtex，湿断裂强度3.00cN/dtex，干断裂伸长率15.8％，湿断裂伸长率18.2％，湿模量15.4cN/dtex，干强变异系数10％，白度68％，含油0.23％，回潮11.2％，蛋白质含量：3.1％。
实施例2
将聚合度550的浆粕，加入到电导率<5μs/cm2，pH值：6.0，温度：50℃的工艺水中，调节pH值在4.5，加入纤维素酶活化一小时，加入氢氧化钠终止活化，调节pH值在11；终止活化后的浆粥经过真空脱水压榨后，控制含水纤维素的含水量为53wt％，粉碎为3cm*3cm的颗粒；然后加入蛋白质混合溶液和85wt％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，所述蛋白质混合溶液为含有5～10wt％蛋白质和5～10wt％蒙脱土的水溶液；其中含水纤维素与蛋白质混合溶液质量比为1∶0.2，含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1∶3.3，浆粕溶胀后得到预溶解浆；预溶解浆出口温度68℃，预溶解浆组成：纤维素10％，pH 9.0。预溶解浆进入溶解机，控制真空度3.0kpa；溶解得到的浆液组成：纤维素12％，蛋白质0.4％，蒙脱土0.4％。
浆液输送至过滤机，过滤去除浆粕原料中的杂质后经过增压泵输送，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，纺丝速度40m/min，纺丝气隙20mm，纺丝吹风温度16℃，纺丝吹风流量350L/H，吹风相对湿度60％，凝固浴浓度15％，凝固浴温度10℃，将纤维经过水清洗后，水洗温度40℃；水洗后的纤维上油，油剂循环浓度1.8％，油剂循环pH值7.0，油剂循环温度50℃；将上油后的纤维100℃烘干，得成品纤维。
其功能性测试结果如下：
纤度在2.20dtex，干断裂强度3.45cN/dtex，湿断裂强度2.88cN/dtex，干断裂伸长率16.4％，湿断裂伸长率17.4％，湿模量14.3cN/dtex，干强变异系数12％，白度65％，含油0.25％，回潮10.5％，蛋白质含量：3.0％。
实施例3
将聚合度600的浆粕，加入到电导率<5μs/cm2，pH值：7.3，温度：50℃的工艺水中，调节pH值在5.2，加入纤维素酶活化一小时，加入氢氧化钠终止活化，调节pH值在11.5；终止活化后的浆粥经过真空脱水压榨后，控制含水纤维素的含水量为50wt％，粉碎为3cm*3cm的颗粒；然后加入蛋白质混合溶液和60wt％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，所述蛋白质混合溶液为含有5～10wt％蛋白质和5～10wt％蒙脱土的水溶液；其中含水纤维素与蛋白质混合溶液质量比为1∶0.21，含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1∶5，浆粕溶胀后得到预溶解浆；预溶解浆出口温度68℃，预溶解浆组成：纤维素7.8％，pH 10。预溶解浆进入溶解机，控制真空度5.0kpa；溶解得到的浆液组成：纤维素12％，蛋白质0.4％，蒙脱土0.4％。
浆液输送至过滤机，过滤去除浆粕原料中的杂质后经过增压泵输送，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，纺丝速度35m/min，纺丝气隙35mm，纺丝吹风温度18℃，纺丝吹风流量500L/H，吹风相对湿度68％，凝固浴浓度23％，凝固浴温度13℃，将纤维经过水清洗后，水洗温度50℃；水洗后的纤维上油，油剂循环浓度3.0％，油剂循环pH值7.9，油剂循环温度55℃；将上油后的纤维100℃烘干，得成品纤维。
其功能性测试结果如下：
纤度在3.33dtex，干断裂强度3.38cN/dtex，湿断裂强度2.78cN/dtex，干断裂伸长率14.4％，湿断裂伸长率18.8％，湿模量12.8cN/dtex，干强变异系数15％，白度60％，含油0.3％，回潮11％，蛋白质含量：3.0％。
对比例1
将聚合度500的浆粕，加入到电导率<5μs/cm2，pH值：6.8，温度：50℃的工艺水中，调节pH值在5，加入纤维素酶活化一小时，加入氢氧化钠终止活化，调节pH值在10.5；终止活化后的浆粥经过真空脱水压榨后，控制含水纤维素的含水量为48wt％，粉碎为3cm*3cm的颗粒；然后加入81wt％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1∶3.8，浆粕溶胀后得到预溶解浆；预溶解浆出口温度70℃，预溶解浆组成：纤维素10.8％，pH 9.5。预溶解浆进入溶解机，控制真空度4.0kpa；溶解得到的浆液组成：纤维素含量12.8％。
浆液输送至过滤机，过滤去除浆粕原料中的杂质后经过增压泵输送，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，纺丝速度50m/min，纺丝气隙10mm，纺丝吹风温度14℃，纺丝吹风流量250L/H，吹风相对湿度50％，凝固浴浓度15％，凝固浴温度10℃，将纤维经过水清洗后，水洗温度60℃；水洗后的纤维上油，油剂循环浓度1.0％，油剂循环pH值6.5，油剂循环温度50℃；将上油后的纤维100℃烘干，得成品纤维。
其纤维物理指标测试结果如下：
纤度在1.56dtex，干断裂强度3.9cN/dtex，湿断裂强度3.2cN/dtex，干断裂伸长率16.8％，湿断裂伸长率19.2％，湿模量18.4cN/dtex，干强变异系数8％，白度70％，含油0.23％，回潮11.2％。
对比例2
将聚合度500的浆粕，加入到电导率<5μs/cm2，pH值：6.8，温度：50℃的工艺水中，调节pH值在5，加入纤维素酶活化一小时，加入氢氧化钠终止活化，调节pH值在10.5；终止活化后的浆粥经过真空脱水压榨后，控制含水纤维素的含水量为48wt％，粉碎为3cm*3cm的颗粒；然后加入蛋白质混合溶液和81wt％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，所述蛋白质混合溶液为含有5～10wt％蛋白质和5～10wt％蒙脱土的水溶液；其中含水纤维素与蛋白质混合溶液质量比为1∶0.10，含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1∶3.8，浆粕溶胀后得到预溶解浆；预溶解浆出口温度70℃，预溶解浆组成：纤维素10.5％，pH 9.5。预溶解浆进入溶解机，控制真空度4.0kpa；溶解得到的浆液组成：纤维素12.5％，蛋白质0.18％，蒙脱土0.18％。
浆液输送至过滤机，过滤去除浆粕原料中的杂质后经过增压泵输送，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，纺丝速度50m/min，纺丝气隙10mm，纺丝吹风温度14℃，纺丝吹风流量250L/H，吹风相对湿度50％，凝固浴浓度15％，凝固浴温度10℃，将纤维经过水清洗后，水洗温度60℃；水洗后的纤维上油，油剂循环浓度1.0％，油剂循环pH值6.5，油剂循环温度50℃；将上油后的纤维125℃烘干，得成品纤维。
其功能性测试结果如下：
纤度在1.56dtex，干断裂强度3.50cN/dtex，湿断裂强度3.00cN/dtex，干断裂伸长率16.8％，湿断裂伸长率19.2％，湿模量16.8cN/dtex，干强变异系数12％，白度70％，含油0.23％，回潮11.2％，蛋白质含量：1.5％。
对比例3
将聚合度500的浆粕，加入到电导率<5μs/cm2，pH值：6.8，温度：50℃的工艺水中，调节pH值在5，加入纤维素酶活化一小时，加入氢氧化钠终止活化，调节pH值在10.5；终止活化后的浆粥经过真空脱水压榨后，控制含水纤维素的含水量为48wt％，粉碎为3cm*3cm的颗粒；然后加入蛋白质混合溶液和81wt％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，所述蛋白质混合溶液为含有5～10wt％蛋白质的水溶液；其中含水纤维素与蛋白质混合溶液质量比为1∶0.22，含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1∶3.8，浆粕溶胀后得到预溶解浆；预溶解浆出口温度70℃，预溶解浆组成：纤维素9.9％，pH 9.5。预溶解浆进入溶解机，控制真空度4.0kpa；溶解得到的浆液组成：纤维素12％，蛋白质0.4％。
浆液输送至过滤机，过滤去除浆粕原料中的杂质后经过增压泵输送，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，纺丝速度50m/min，纺丝气隙10mm，纺丝吹风温度14℃，纺丝吹风流量250L/H，吹风相对湿度50％，凝固浴浓度15％，凝固浴温度10℃，将纤维经过水清洗后，水洗温度60℃；水洗后的纤维上油，油剂循环浓度1.0％，油剂循环pH值6.5，油剂循环温度50℃；将上油后的纤维100℃烘干，得成品纤维。
其功能性测试结果如下：
纤度在1.89dtex，干断裂强度2.60cN/dtex，湿断裂强度2.10cN/dtex，干断裂伸长率16.6％，湿断裂伸长率19.7％，湿模量9.8cN/dtex，干强变异系数18％，白度70％，含油0.23％，回潮10％，蛋白质含量：1.2％。
实施例1～3生产的溶剂法高湿模量蛋白纤维以及对比例1-3制得的纤维的功能性测试结果归纳比较见下表1。
表1实施例1～3及对比例1-3产品的功能性测试结果
Figure BDA0002321824540000121
由上述数据可以看出采用本发明制备的溶剂法高湿模量蛋白纤维，纤维中蛋白成分能稳定在3％，且具有较高的湿模量，其湿模量≥14cN/dtex。纤维的干断裂强度和湿断裂强度高。
对比例1因为没有加入功能性物质蛋白质，所以纤维其功能性未体现。对比例2因为蛋白质混合液加入量减少，则蛋白质含量减少，其功能性效果降低。对比例3中所添加的蛋白质水溶液中不含蒙脱土，未能有效减少蛋白质的流失，最终导致纤维中蛋白质含量有所降低，功能性效果也有所降低。

Claims (2)

1.一种溶剂法高湿模量蛋白纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（A）活化
将聚合度300~1500的浆粕加入到工艺水中，调节pH值至4~6，加入纤维素酶进行活化；然后加入碱调节pH值至9~13终止活化，得到浆粥；
浆粕采用木浆粕或竹浆粕；
（B）压榨
所述浆粥经压榨脱水，得到含水率为10~60wt%的含水纤维素；
（C）预溶解
所述含水纤维素与浓度50~88wt%的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，以及蛋白质混合溶液混合得到预溶解浆；所述蛋白质混合溶液为含有5~10wt%蛋白质和5~10wt%蒙脱土的水溶液；
（D）溶解
将预溶解浆送入溶解机，加热抽真空，经脱水、溶解、匀化、脱泡后，得到浆液；
（E）纺丝
采用所述浆液进行纺丝，得到溶剂法高湿模量蛋白纤维；
步骤（A）中，所述工艺水的参数为：电导率<5µs/cm2，pH值6~8，温度20~80℃；
步骤（C）中，所述含水纤维素与所述N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的质量比为1∶2~12；所述含水纤维素与所述蛋白质混合溶液的质量比1∶0.1~0.5；
步骤（C）制得的所述预溶解浆的纤维素含量为8~12wt%，pH值为8~12；
步骤（C）制得的所述预溶解浆在步骤（D）送入溶解机时的温度为50~90℃；步骤（D）中，溶解机参数设为：真空度1.0kPa~15kPa，温度60~120℃；
步骤（D）制得的所述浆液的纤维素含量为11~15wt%；
步骤（E）具体为：所述浆液经过增压泵输送，进入计量泵后，通过喷丝板喷出，采用干湿法纺丝成型，得到溶剂法高湿模量蛋白纤维；纺丝参数为：纺丝速度35~100m/min，纺丝气隙5~50mm，纺丝吹风温度10~30℃，纺丝吹风流量100~500L/h，吹风相对湿度50~80%，凝固浴浓度10~30%，凝固浴的温度5~30℃；
制备方法还包括：
（F）水洗
将纺丝成型的溶剂法高湿模量蛋白纤维输送至20~80℃水洗浴中进行洗涤；
（G）上油
水洗后的溶剂法高湿模量蛋白纤维上油处理，油剂循环浓度0.5~5wt%，油剂循环pH值6~9，油剂循环温度20~80℃；
（H）烘干
烘干的温度为80~150℃。
2.一种溶剂法高湿模量蛋白纤维，其特征在于，采用权利要求1所述的方法制备而成。
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