CN1158416C - 角蛋白复合纤维及其制造方法 - Google Patents

Abstract

角蛋白复合纤维由按重量百分比毛发角蛋白20-50%、聚乙烯醇50-80%组成。制造方法是：(1)毛发角蛋白用Na₂S溶液处理，破坏二硫键使其变性；(2)变性的角蛋白溶解于pH为9-13.5的NaOH溶液中，使角蛋白重量百分比浓度为10-20%；聚乙烯醇经水洗、溶解配成10-20%的水溶液，加入接枝剂，再加入溶解的角蛋白溶液，使角蛋白与聚乙烯醇接技共聚，制成纺丝溶液，用维尼纶生产设备和工艺湿法纺丝。本发明中毛发角蛋白的来源广、价格低廉，可利用国内维尼纶厂现有的设备进行生产，方法简单，投资少，见效快。

Description

角蛋白复合纤维及其制造方法

技术领域    本发明涉及一种用毛发角蛋白和聚乙烯醇制造角蛋白复合纤维的方法。

背景技术    利用天然蛋白质再生蛋白质纤维，目前已经提出了多种方法。如日本东洋纺公司开发的叫做“ッノン”(欣侬)纤维的牛奶蛋白丝，是由约40wt％的牛奶酪蛋白和60wt％的丙烯腈共聚的复合纤维。又如我国已公开专利，申请号95111366.6、96116532.4、94114071.7中分别提供了以蚕蛹蛋白、牛奶蛋白和蚕丝蛋白与合成高分子原料丙烯腈、丙烯酰胺或聚丙烯腈的共混、共聚复合纤维的制造方法。另外还有以大豆球蛋白为原料生产大豆蛋白复合纤维的方法。

上述蛋白质复合纤维的蛋白质原料来源是蚕蛹、牛奶、大豆粕。这些蛋白质原料是人类和动物体重要的蛋白质来源，它们有着很高的使用价值和经济价值，将其用于蛋白质纤维的生产，不仅成本较高，也是对优良蛋白质原料资源的浪费。

发明内容    本发明提供一种以毛发角蛋白为原料，生产角蛋白复合纤维的方法。可利用动物毛(如：猪毛、马毛、牛毛、羊毛等)、禽类羽毛和人发为原料。原料价值低，来源广。可降低生产成本10-20％。

本发明涉及的制造角蛋白复合纤维的方法包括：(1)、毛发除杂净化；(2)、硫化处理使角蛋白变性；(3)、把变性角蛋白溶解于碱性水溶液中；(4)、角蛋白与聚乙烯醇接枝共聚制成可纺性的纺丝溶液；(5)、用湿法纺丝制成角蛋白复合纤维。

首先对原料毛发进行净化是必要的。用人工挑选或机械筛选，除去毛发中的沙石、金属及较大的植物性杂质；切断成3-5毫米；用5-10wt％的纯碱溶液在40-70℃条件下，按毛发与纯碱溶液重量比1∶10至1∶15混合，搅拌洗涤30-60分钟；过滤出毛发，用毛发重量2-3倍的水冲洗后甩干，得净化的毛发。

将净化的毛发加入反应容器中，按重量比1∶10至1∶15加入1-3wt％的Na₂S溶液；在20-50℃条件下，反应10分钟至4小时，使角蛋白分子中的二硫键、盐式键打开，生成硫化角蛋白，使角蛋白的网络结构被松解。用稀NaOH溶液调整混合液的PH为9-13.5，加热至60-80℃，搅拌反应30分钟至2小时，使毛发角蛋白完全溶解。用50、200、200、50目的四层不锈钢网进行过滤。滤液加入密闭容器中，在30-50℃下，边搅拌边慢慢加入烯盐酸，调整PH为4.5-5.0，使角蛋白在等电点下沉淀析出。同时溶液中的Na₂S在酸性条件下生成H2S气体，通过排气管导出，用NaOH溶液回收利用。生成的角蛋白沉淀静止2-4小时，排去上层清液，用二层细棉布过滤，离心甩干，得到再生角蛋白。

测定再生角蛋白的含水率，经计算加入去离子水，用稀NaOH溶液调成角蛋白含量为10-20wt％，PH为9-13.5的混合液，并加入适量的二硫键阻断剂，加热至60-100℃，搅拌至角蛋白完全溶解。其中可选用的二硫键阻断剂及其用量为半胱氨酸3-30mg/kg角蛋白或巯基乙醇4-400mg/kg角蛋白。

聚乙烯醇按照合成纤维领域已知的维尼纶生产工艺进行水洗、溶解、配制成10-20％的聚乙烯醇水溶液。

将溶解的聚乙烯醇溶液，经过滤，送入另一密闭反应器，搅拌并缓慢加入聚乙烯醇干重0.5-2％的溴化氰(BrCN)，反应10-30分钟。然后将上述角蛋白溶液按角蛋白和聚乙烯醇重量比为(20-50)∶(50-80)的比例，经过滤加入聚乙烯醇溶液中，搅拌并加热至98±2℃，继续搅拌1-2小时，使角蛋白与聚乙烯醇接枝共聚。反应式为：

将角蛋白与聚乙烯醇的共混、共聚溶液，经过滤送入脱泡桶，静止并保持温度98±2℃，脱泡6-10小时，制成可纺性的纺丝溶液。

上述过程中的过滤，在小规模实验时，可使用烛形滤器或碟形滤器；工业生产时使用板框式压滤机。其过滤材料使用三层维纶单面绒和一层细棉布。

脱泡后的纺丝溶液，可利用合成纤维领域已知的聚乙烯醇缩甲醛纤维的纺丝方法和设备进行纺丝、牵伸、干燥定型、缩醛化整理，制成角蛋白与聚乙烯醇复合纤维。

本发明的特点是：角蛋白原料价格低廉、来源广泛；生成的复合纤维具有良好的吸湿性、透气性和染色性，穿着舒适滑爽，亲肤性好；可充分利用国内维尼纶厂的生产设备，适当增加角蛋白溶解设备，改造后即可生产，投资少，见效快。

下面的实例将进一步描述本发明，但不能认为是限定发明的范围。在这些实例中，份量和百分比是以重量计，除非有另外的说明。

具体实施方式  实例一

人工挑选除去羊毛中的沙石、金属及较大的植物性杂质。称取1kg羊毛，切断成5毫米，加入5％的纯碱溶液15升，在60℃条件下，搅拌洗涤60分钟，过滤出羊毛，用3升水冲洗后甩干，得净化的羊毛。

将净化的羊毛加入反应容器中，加入1.5％的Na₂S溶液15升，在室温下反应2小时，使角蛋白分子中的二硫键、盐式键打开，生成硫化角蛋白，使角蛋白的网络结构被松解。用稀NaOH溶液调整混合液的PH为11-12，加热至60℃，搅拌反应1小时，使毛发角蛋白完全溶解。用50、200、200、50目的四层不锈钢网进行过滤。滤液加入密闭容器中，在30-50℃下，边搅拌边慢慢加入稀盐酸，调整PH为4.5-5.0，使角蛋白在等电点下沉淀析出。同时溶液中的Na₂S在酸性条件下生成H₂S气体，通过排气管导出，用NaOH溶液回收利用。生成的角蛋白沉淀静止2小时，排出上层清液，用二层细棉布过滤，离心甩干，得到再生角蛋白2.3kg，经测定平均含水率为68±2％。

经计算向2.3kg角蛋白中加入2.3kg去离子水，调成角蛋白含量为16％的混合液，用稀NaOH溶液调PH为11-12，加入二硫键阻断剂半胱氨酸7mg，加热至95±5℃，搅拌至角蛋白完全溶解，制成15-16％的角蛋白溶液。

称取1.87kg聚乙烯醇，按照合成纤维领域已知的维尼纶生产工艺进行水洗、溶解、配制成15-16％的聚乙烯醇水溶液。

将聚乙烯醇溶液，经过滤，送入另一密闭反应器，搅拌并缓慢加入25克的溴化氰(BrCN)，反应30分钟。然后将上述角蛋白溶液经过滤加入聚乙烯醇溶液中，搅拌30分钟，加热至98±2℃，继续搅拌1小时，使角蛋白与聚乙烯醇接枝共聚。再经过滤送入脱泡桶，静止并保持温度98±2℃，脱泡8小时，制成可纺性的纺丝溶液。其中角蛋白含量约为30％，聚乙烯醇含量约为70％。

脱泡后的纺丝溶液，可利用合成纤维领域已知的聚乙烯醇缩甲醛纤维的纺丝方法和设备进行纺丝、牵伸、干燥定型、缩醛化整理，制成角蛋白与聚乙烯醇复合纤维。其主要性能指标为：单丝纤度0.5-2.0dtex，干断裂强度3.0-4.0CN/dtex，干断裂伸长率15-20％，标准回潮率7-12％，染色性优于蚕丝和聚乙烯醇，耐热水性达到115℃以上。

实列二

称取除去杂质的猪毛1kg，切断成5毫米，加入3％的Na₂S溶液10升，在室温下反应4小时，使角蛋白分子中的二硫键、盐式键打开，生成硫化角蛋白。其它过程与实例一相同。

本实例与实例一不同的是以猪毛为原料。根据毛发品种的不同，可适当调整Na₂S溶液的浓度，反应温度和时间。

实例三

本实例与实例一不同的是，使角蛋白溶液与聚乙烯醇溶液的混合比例为50∶50，即在复合纤维中角蛋白含量50％，聚乙烯醇含量50％。其它过程与实例一相同。

与实例一的产品相比，由于蛋白质含量的提高，纤维的吸湿性、染色性进一步得到改善，但纤维的干断裂强度下降为2.0-3.0CN/dtex。

Claims (8)

1、角蛋白复合纤维，其特征在于它由毛发角蛋白原料与聚乙烯醇原料接枝共聚而成，按重量百分比以上两原料各占如下比例：角蛋白20-50、聚乙烯醇50-80。

2、根据权利要求1所述的角蛋白复合纤维，其特征在于毛发角蛋白原料包括：猪毛、马毛、牛毛、羊毛、家禽羽毛和人发。

3、角蛋白复合纤维的制造方法，其特征在于：净化后的毛发角蛋白经硫化处理使角蛋白变性；在二硫键阻断剂保护下把变性角蛋白溶解于碱性水溶液中；角蛋白与聚乙烯醇接枝共聚；用湿法纺丝制成角蛋白复合长丝或短纤维。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：硫化变性过程中，使用重量百分比浓度为1-3％的硫化钠水溶液，使角蛋白的盐式键和二硫键打开，破坏角蛋白的网络结构，使其松解。

5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：碱性水溶液使用NaOH，调整PH为9-13.5。

6、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：二硫键阻断剂使用巯基乙醇，用量为4-400mg/kg角蛋白。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于：二硫键阻断剂使用半胱氨酸代替巯基乙醇，用量为3-30mg/kg角蛋白。

8、根据权利要求3所述的方法，其特征在于角蛋白与聚乙烯醇接枝共聚中使用溴化氰作为接枝共聚剂，用量为聚乙烯醇干重的0.5-2％。