CN1508303A

CN1508303A - 一种动物蛋白质纤维及其制备方法

Info

Publication number: CN1508303A
Application number: CNA021551081A
Authority: CN
Inventors: 许登堡
Original assignee: China Worldbest Group Co Ltd
Current assignee: China Worldbest Group Co Ltd
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2004-06-30

Abstract

本发明公开了一种动物蛋白质纤维及其制备方法。本发明的动物蛋白质纤维为一种动物蛋白质与含碳－碳双键单体的共聚物，其分子量为10,000～300,000，动物蛋白质的含量以纤维总量计为10～75％，蛋白质为单纯的角蛋白质或其与酪蛋白质或胶原蛋白质的共混物。制备方法包括纺丝浆液的合成、纺丝浆液的后处理、湿法纺丝、纤维的凝固和纤维纺丝的拉伸上油致密化定型处理。本发明的动物蛋白纤维为一种以动物蛋白质为资源的低成本高品质的纤维可使同一纤维截面上含有不同缩率蛋白质的几率大大提高，在热处理时导致纤维卷曲蓬松性增加。本发明的纤维的纤度为1.0～3dtex，抗张强度为0.8～3.5CN/dtex，断裂伸长为15～45％。

Description

一种动物蛋白质纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种动物蛋白质纤维，以及该纤维的制备方法。

背景技术

动物蛋白质是宝贵的天然资源，由于历史原因，它的价值尚未得到充分开发。同时，由于人类活动的失控，造成资源浪费和环境恶化。有待开发的废弃资源有屠宰场废弃粗禽羽、猪毛，牦牛毛，山羊绒加工厂副产粗山羊毛渣，以及角、蹄碎屑等所含的角蛋白质；制革工业的下脚皮屑所含的胶原蛋白质；不符合食品要求的牛奶中所含的酪蛋白质。因此，将动物蛋白质加工为可用于制作纺织品的纤维，成为众多科技人员所十分关注的课题。但是目前已经工业化的纤维依然存在着加工性能差和产生成本高的缺陷。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是公开一种动物蛋白质纤维，以克服现有技术存在的加工性能差和生产成本高的缺陷，可制作内衣和外衣，以使动物蛋白质获得充分的利用；

本发明另一个需要解决的技术问题是提供所述蛋白质纤维的制备方法。

本发明的技术方案：

本发明的动物蛋白质纤维为一种动物蛋白质与含碳-碳双键单体的共聚物，其分子量为10,000～300,000；其中，动物蛋白质的含量以纤维总量计为10～75％；

所述及的含碳-碳双键的单体为丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、依康酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯、丁二烯或异戊二烯中的一种或一种以上。

所说的蛋白质为单纯的角蛋白质，或角蛋白质、酪蛋白质和胶原蛋白质的共混物。角蛋白质与酪蛋白质共混加工能改善酪蛋白质纤维的蓬松性或酪蛋白质能提高角蛋白质纤维的价值。当采用角蛋白质与酪蛋白质和胶原蛋白质的共混物时，优选的重量比为：

角蛋白质∶酪蛋白质∶胶原蛋白质＝1∶0～3∶0～2；

更优选的比例为：

角蛋白质∶酪蛋白质∶胶原蛋白质＝1∶0.1～2∶0.1～1.5；

上述的动物蛋白质纤维的制备方法包括如下步骤：

(1)纺丝浆液的合成：将含有溶剂的水溶液、一种或一种以上的动物蛋白质搅拌混合，在0～40℃搅拌3～15小时，加入引发剂和单体，在50～80℃的条件下反应3～9小时，获得含有改性蛋白质的粘稠纺丝浆液；

(2)采用湿法纺丝法加工制成纤维。

所用的引发剂包括过硫酸铵-亚硫酸钠为代表的氧化还原体系或偶氮二异丁腈为代表的裂解游离基。引发剂的加入量为单体重量的0.05～1.5％；

所用的溶剂包括硫氰酸钠水溶液、氯化锌水溶液或二甲基甲酰胺等中的一种。硫氰酸钠水溶液的浓度为40～62wt％，而以47～57wt％为宜。氯化锌水溶液的浓度为40～72wt％，而以50～68wt％为宜。

蛋白质和单体在溶剂中的含量可依据不同的溶剂而不同，一般为4～20wt％。在氯化锌水溶液中，其浓度为4～12wt％，而以5～9wt％为宜。在硫氰酸钠水溶液中，其浓度为6～20wt％，而以9～15wt％为宜。在二甲基甲酰胺中，其浓度为10～30wt％，而以15～25wt％为宜。浆液中蛋白质和单体含量过高，则使反应生成的改性蛋白质含量过高，粘度升高，流变性差，不利于纺丝成形。含量过低，生产成本增加。

所说的湿法纺丝包括如下步骤：

先对上述的纺丝浆液其进行处理，以脱除未反应的单体，过滤去杂质，脱泡；

所用的湿法纺丝喷丝帽采用微孔直径为0.05～0.15mm，而以0.06～0.12mm为宜。喷丝孔径过低则流动阻力增大，容易发生断头及喷丝帽凸出变形。孔径过大则需相应的流量以维持成形，不能维持细的纤度；

然后将经湿法纺丝所获得的纤维浸渍于凝固浴进行凝固，凝固液为含有溶剂的水溶液，溶剂的重量百分比浓度为10～66wt％。对硫氰酸钠溶剂，其凝固浴液浓度为10～30wt％，而以12～18wt％为宜。对氯化锌溶剂，凝固浴液为10～36wt％，而以20～27wt％为宜。对二甲基甲酰胺，凝固浴液为40～72wt％，而以55～66％为宜。如用于纺制细纤度纤维还可增加第二凝固浴，其浓度作相应稀释。凝固浴液浓度过低，则凝固过于剧烈，纤维皮层发脆，纤维多空洞，性能很差。浓度过高，则凝固过于缓和，加工能力低下，设备过于庞大，导致成本上升。

按照本发明，凝固温度为0～20℃，温度过高凝固太快，成形不佳。温度过低则成形太慢，且能耗上升。

将凝固处理后的纤维纺丝进行拉伸、水洗、热水拉伸、沸水拉伸、上油、致密化及定型处理，即获得本发明的动物蛋白纤维。拉伸采用多段拉伸，总拉伸倍率为8～48倍，以10～36倍为宜。纤维致密化以90℃以上热风松弛或紧张处理加工。纤维定型可在蒸汽或过热蒸汽中实施。

本发明的动物蛋白纤维为一种以动物蛋白质为资源的低成本高品质的纤维。目前有待开发的山羊粗毛、牦牛毛、禽羽、含皮屑猪毛等数量庞大的资源正是本发明针对开发的目标。本发明通过有限混和不同沸水收缩率，改善了蛋白质纤维的卷曲蓬松性，可使同一纤维截面上含有不同缩率蛋白质的几率大大提高，在热处理时导致纤维卷曲蓬松性增加。

采用GB/T14335和GB/T14337标准对本发明的纤维进行测试，结果表明：纤维纤度为1.0～3dtex，抗张强度为0.8～3.5cN/dtex，断裂伸长为15～45％。本发明还可改善蛋白质纤维的卷曲蓬松性，可使同一纤维截面上含有不同缩率蛋白质的几率大大提高，在热处理时导致纤维卷曲蓬松性增加。采用GB/T14338进行测试，纤维卷曲数可达19个/10cm，而常规的仅为13个/10cm。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

参见图1，本发明的方法依次包括如下步骤：

纺丝浆液的合成1：将含有溶剂的水溶液、一种或一种以上动物蛋白质搅拌混合，加入引发剂和单体，反应，获得粘稠纺丝浆液；

纺丝浆液的后处理2：对上述的纺丝浆液进行处理，以脱除未反应的单体，过滤去杂质后，脱泡；

纺丝3：采用湿法纺丝加工制成纤维；

纤维的凝固4：将所获得的纤维浸渍通过凝固浴进行凝固；

纤维纺丝的拉伸5：包括沸水拉伸和蒸汽拉伸；

上油致密化处理6：纤维致密化以90℃以上热风松弛或紧张处理加工；

定型处理7：纤维定型可在蒸汽或过热蒸汽中实施，即获得本发明的动物蛋白纤维。

以下将通过实施例对本发明的有关内容进行进一步的说明，但实施例不限制本发明权利要求保护的范围。

实施例1

在10升反应釜内，于14.5kg的63.5％氯化锌水溶液中分20次等量加入80目干酪素粉末0.70kg，明胶粉末0.20kg，边加边搅拌。温度保持15℃以下搅拌10小时。1小时后升温至73℃。在40分钟内分十次等量加入含偶氮二异丁腈0.0088kg的丙烯腈1.20kg，维持此温度范围搅拌6小时。按此制成的粘稠浆液在真空度100pa下脱除未反应的丙烯腈，以400目筛网为过滤介质，滤去杂质后，真空脱泡备用。

此浆液落球粘度220秒^*，水可凝固体物含量9.70％，宜于纺丝。

^*于25℃温度时，直径3毫米钢珠(0.110±0.001克)在内径25.5mm玻管内沉降254毫米所需时间(秒)

实施例2

按实施例1所述配制纺丝浆液。浆液以63.5％氯化锌水溶液为溶剂，含改性蛋白质6.3％，其中角蛋白质占73.6％，酪蛋白质26.4％，以丙烯腈单体接枝共聚，配成纺丝浆液。浆液经过滤脱泡后用2000孔、微孔直径0.08mm喷丝帽湿法纺丝，于10℃含22％氯化锌水溶液的凝固浴中凝固成形，经40℃温水洗涤，拉伸2.8倍，再在沸水浴中拉伸8倍。丝束上油后在105℃热风中松弛致密化，然后在蒸汽中松弛定型5分钟制成纤维。纤维纤度1.75dtex，抗张强度1.5cN/dtex，断裂伸长25.1％。可进行纺纱织造。

实施例3

按实施例1所述配制纺丝浆液，浆液含有改性蛋白质中角蛋白质占86.8％，明胶占13.2％。用丙烯腈接枝共聚，浆液用实施例2所述的纺丝方法制成纤维。纤维纤度1.65dtex，抗张强度2.0cN/dtex，断裂伸长22.5％。

实施例4

在62℃的温度下，于含有角蛋白质6.45％的浓氯化锌水溶液中(氯化锌浓度为63.5％)加入丙烯腈1.00Kg，甲基丙烯酸甲酯0.14Kg，偶氮二异戊腈0.0068Kg，维持65℃，反应5小时。此时，粘稠液体形成，其溶球粘度(测试方法见实施例1)189秒，水可凝固物含量6.49％，经真空脱除未反应单体，过滤，脱泡，待用。

Claims

1.一种动物蛋白质纤维，其特征在于，为一种动物蛋白质与含碳-碳双键单体的共聚物，分子量为10,000～300,000。

2.根据权利要求1所述的动物蛋白质纤维，其特征在于，动物蛋白质的含量以纤维总量计为10～75％。

3.根据权利要求1所述的动物蛋白质纤维，其特征在于，所述及的含碳-碳双键的单体为丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、依康酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯、丁二烯或异戊二烯中的一种或一种以上。

4.根据权利要求1所述的动物蛋白质纤维，其特征在于，所述及的蛋白质为单纯的角蛋白质或其与酪蛋白质或胶原蛋白质的共混物。

5.根据权利要求4所述的动物蛋白质纤维，其特征在于，角蛋白质∶酪蛋白质∶胶原蛋白质＝1∶0～3∶0～2，重量比。

6.根据权利要求5所述的动物蛋白质纤维，其特征在于，角蛋白质∶酪蛋白质∶胶原蛋白质＝1∶0.1～2∶0.1～1.5。

7.根据权利要求1～6任一项所述的动物蛋白质纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)纺丝浆液的合成：将含有溶剂的水溶液、动物蛋白质和明胶搅拌混合，在0～40℃搅拌3～15小时，加入引发剂和单体，在50～80℃的条件下反应3～9小时，获得含改性蛋白质的粘稠纺丝浆液；

(2)采用湿法纺丝法加工制成纤维。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于引发剂包括过硫酸铵-亚硫酸钠为代表的氧化还原体系或偶氮二异丁腈为代表的裂解游离基。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于引发剂的加入量为单体重量的0.05～1.5％。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于溶剂包括硫氰酸钠水溶液、氯化锌水溶液或二甲基甲酰胺等中的一种。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于硫氰酸钠水溶液的浓度为40～62wt％。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于硫氰酸钠水溶液的浓度为47～57wt％。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于氯化锌水溶液的浓度为40～72wt％。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于氯化锌水溶液的浓度为50～68wt％。

15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于蛋白质和单体在溶剂中的含量为4～30wt％。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于氯化锌水溶液中，蛋白质和单体的含量为5～9wt％。

17.根据权利要求10所述的方法，其特征在于在硫氰酸钠水溶液中，蛋白质和单体的含量为6～20wt％。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于在硫氰酸钠水溶液中，蛋白质和单体的含量为9～15wt％。

19.根据权利要求10所述的方法，其特征在于在二甲基甲酰胺中，蛋白质和单体的含量为10～30wt％。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于在二甲基甲酰胺中，蛋白质和单体的含量为15～25wt％。

21.根据权利要求7所述的方法，其特征在于湿法纺丝法加工制成纤维包括如下步骤：

(1)采用常规的方法对上述的纺丝浆液其进行后处理，以脱除未反应的单体，过滤去杂质后，脱泡；

(2)将其经湿法纺丝加工制成纤维；

(3)将步骤(2)所获得的纤维浸渍通过凝固浴进行凝固，凝固温度为0～20℃；

(4)对步骤(3)获得的纤维纺丝进行拉伸、水洗、热水拉伸、沸水拉伸、上油、致密化及定型处理，即获得本发明的动物蛋白纤维。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，湿法纺丝喷丝帽采用微孔直径为0.05～0.15mm。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，湿法纺丝喷丝帽采用微孔直径为0.06～0.12mm。

24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，凝固液为含有溶剂的水溶液，溶剂的重量百分比浓度为10～66wt％。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述的溶剂为硫氰酸钠、氯化锌或对二甲基甲酰胺。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，还可增加第二凝固浴。