CN1566422A

CN1566422A - 一种立体卷曲蛋白质纤维及其制备方法

Info

Publication number: CN1566422A
Application number: CN 03129261
Authority: CN
Inventors: 许登堡
Original assignee: China Worldbest Group Co Ltd
Current assignee: China Worldbest Group Co Ltd
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2005-01-19

Abstract

本发明公开了一种立体卷曲蛋白质纤维及其制备方法。本发明的立体卷曲的蛋白质纤维，由甲、乙两片具有不相同的凝胶丝沸水收缩率的蛋白质材质半圆柱或半椭圆柱丝片相互复合构成。立体卷曲蛋白质纤维的制备方法包括如下步骤：分别制作较低S值和较高S值的纺丝浆，采用并列型双组份复合湿法纺丝方法加工制成立体卷曲纤维。检测结果表明，纤维纤度为1.55dtex，抗张强度为2.1cN/dtex以上，断裂伸长为27.3％以上。纤维螺旋数可达到200个/10cm以上。经切断、梳毛和纺纱，可以制得手感弹性和丰满、轻盈的纱线。由于纤维含有许多细小的卷曲波，对光线产生漫发射，所以纤维、纱线光泽柔和高雅，具有天然的毛感。

Description

一种立体卷曲蛋白质纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种蛋白质纤维及其该纤维的制备方法。

背景技术

蛋白质纤维是一种以动植物蛋白质和高分子聚合物制成的丝状物，在纺织领域有着十分广泛的应用。许多专利和文献公开了各自的技术。但是，目前的蛋白质纤维均为线性纤维，如中国专利申请号02155108.1所报道的技术，纤维无卷曲蓬松性，弹性较差，纱线不丰满，并具有一定的光泽，影响了该纤维的推广使用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是公开一种立体卷曲的蛋白质纤维，以克服现有技术存在的卷曲性不足和纱线不丰满及弹性差等缺点。

本发明另一个需要解决的技术问题是提供所述立体卷曲蛋白质纤维的制备方法。

本发明的技术方案：

一种立体卷曲的蛋白质纤维，为一种双组份复合纤维，每根纤维由甲、乙两片具有不相同的凝胶丝沸水收缩率的蛋白质材质半圆柱或半椭圆柱丝片相互复合构成。

术语“凝胶丝沸水收缩率”指的是在预张力0.02cN/dtex下量取凝胶丝长度L1(约1米)，置于纱布小包中，在沸水中煮沸十分钟，冷却。取出，于预张力0.02cN/dtex下，量取长度L2。

S＝(L1-L2)/L1×100％；

甲、乙两片蛋白质材质半圆柱或半椭圆柱丝片的凝胶丝沸水收缩率的差值，即(S_乙-S_甲)的值决定立体卷曲蛋白质纤维的卷曲性能、手感和弹性。一般(S_乙-S_甲)的值应在2～30％范围内，而以3～26％为宜。(S_乙-S_甲)差值小于2％，复合纤维的卷曲程度不够；(S_乙-S_甲)差值大于30％，复合纤维手感粗糙，且收缩率大。S_甲或S_乙自身数值不宜大于55％，最好不大于48％，否则复合纤维手感差，收缩大。

甲、乙两片蛋白质材质半圆柱或半椭圆柱丝片均为动物蛋白质与含碳-碳双键单体的共聚物，共聚物分子量为10,000～300,000。为获得不同的凝胶丝沸水收缩率，两片蛋白质材质半圆柱或半椭圆柱丝片必须具有各自的化学组分，其中，甲片蛋白质材质半圆柱或半椭圆柱丝片中，动物蛋白质的含量以纤维总量计为45～66％；乙片蛋白质材质半圆柱或半椭圆柱丝片中动物蛋白质的含量与甲片之差为0.1～2％。

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；

上述立体卷曲蛋白质纤维的制备方法包括如下步骤：

(1)工序甲：制作标准S值纺丝浆液，即较低S值(S_甲)的纺丝浆方法。可按中国专利申请号02155108.1所报道的技术进行制备，具体步骤如下：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)工序乙：制作较高S值，即S_乙的纺丝浆液。按工序甲所述制作纺丝尚未结束，温度仍在50～80℃时加入工序甲蛋白质量1～10％的溶剂水溶液，再加入引发剂及共聚单体，其数量为工序甲所用重量的1～10％，继续在50～80℃温度下反应1～5小时。如此可制得S值提高的纺丝浆液。S值可提高10～50％，足可供纺制并列型复合纤维广用。

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。

所说的引发剂、共聚单体和蛋白质均在中国专利申请号02155108.1中进行了详细的描述，有关专业人员可参照实施。

(3)采用并列型双组份复合湿法纺丝方法加工制成立体卷曲纤维：

上述纺丝浆S_甲与纺丝浆S_乙分别经计量泵压过各自的滤件，同时经各自的入口进入复合纺丝组件。在上述组件中，纺丝浆S_甲与S_乙经过分配板，分成各自的小股。上述纺丝浆S_甲与S_乙各半合成的。上述复合浆流如中国专利中国专利申请号02155108.1所述，经过凝固浴凝固成形，水洗，拉伸形成复合凝胶丝束，经热处理致密化成复合纤维；

(4)将上述致密化复合纤维经汽蒸或热水煮炼，致使立体卷曲充分显示出来。汽蒸压力为0.01～0.3Mpa，汽蒸时间为0.5～60分钟，以汽蒸时间1～40分钟为宜。或在温度为80～99℃的热水中煮沸0.5～60分钟，较合理的时间为1～30分钟，即获得本发明的纤维。

所用的两种纺丝浆液的落球粘度要求接近。一般，甲乙两种纺丝浆液落球粘度的比值应符合下式范围：

V_甲∶V_乙＝1∶Y

Y应在0.5～2之间，最好在0.7～1.5之间。V_甲或V_乙自身的落球粘度不宜低于60秒，亦不宜高于400秒，最好在90～300秒之间。纺丝浆液粘度低于60秒，流变性差，复合纤维不易形成细小的卷曲；纺丝浆液的粘度高于400秒，喷丝帽承受的压力太大，容易变形突出而缩短工作寿命。

所说的落球粘度V是这样测定的：

于温度25℃时，直径3毫米钢珠(0.110±0.001克)在盛有被测液体的内径25.5mm玻管内沉降254毫米所需的时间(秒)，即为该被测液体的落球粘度V。

采用GB/T14335、GB/T14337标准对本发明所述的纤维进行检测，结果表明，纤维纤度为1.55dtex，抗张强度为2.1cN/dtex以上，断裂伸长为27.3％以上。

本发明所述的立体卷曲程度以零张力下计数10cm纤维的小螺旋数，它分为五级：ABCDE，A级相当于螺旋数10个/10cm以下；B级相当于螺旋数50个/10cm以下；C级相当于螺旋数100个/10cm以下；D级相当于螺旋数200个/10cm以下；E级相当于螺旋数200个/10cm以上。本发明的纤维螺旋数可达到200个/10cm以上，为E级产品。

由于本发明的并列型复合纤维是由两片不同热缩率的材质组成的丝片合在一起的，当经受一定的热处理加工时，因两片丝片的长度差异致使整根纤维发生立体卷曲，即整束热处理后的并列型复合纤维是由一串串细小的螺旋，密密麻麻地抱合起来。这种立体卷曲纤维经切断、梳毛和纺纱，可以制得手感弹性和丰满、轻盈的纱线。由于纤维含有许多细小的卷曲波，对光线产生漫发射，所以纤维、纱线光泽柔和高雅，具有天然的毛感。

附图说明

图1为立体卷曲蛋白质纤维结构示意图。

实施例1

在15升反应釜内，于14.5kg的57.20％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80℃。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。其落球粘度V为145秒，凝胶丝沸水收缩率S＝31.20％。

实施例2

按实施例1制得的纺丝浆15Kg(尚未过滤和冷却)，保持在80℃。于该纺丝浆中加入含角蛋白质0.10Kg的氯化锌浓溶液(氯化锌浓度为57.2％)0.75Kg。然后，该浆液保持80℃，加入偶氮二异丁腈0.003Kg，丙烯腈0.140Kg，不断搅拌。反应持续3小时，冷却。所得浆液被过滤，脱除残余单体和气泡，备用。纺丝浆乙由此制成，其改性角蛋白质含量7.91％，其凝胶丝缩率S＝41.23％，落球粘度168秒，可供纺制立体卷曲纤维。

实施例3

按实施例1所述配制纺丝浆液甲，按实施例二所述配制纺丝浆液乙。在纺丝浆液甲内，改性角蛋白质含量7.02％，氯化锌浓度57.20％，该浆的落球粘度V_甲＝145秒；凝胶丝沸水收缩率S_甲＝31.20％。纺丝浆液乙内改性角蛋白质含量7.91％，氯化锌浓度57.03％，该浆液的落球粘度V_乙＝168秒，凝胶丝沸水收缩率S_乙＝41.32％。上述两种纺丝浆液用计量泵压入滤件后，分别进入复合纺丝组件。经过分配板分流的纺丝浆液甲与纺丝浆液乙从0.08mm孔径的2000孔喷丝帽喷出。每一喷丝孔都有浆液甲和浆液乙通过。由此挤出的双组份复合浆液细流进入凝固浴液成形。凝固浴液含23％氯化锌水溶液，温度维持7℃。由此形成的丝束再经第二凝固浴。第二凝固浴液为12％氯化锌水溶液，温度维持25℃。丝束然后在40℃温水浴中拉伸2.8倍，再在沸水浴中拉伸8倍。此后，丝束上油后，在102℃热风中松弛致密化制成复合纤维。该纤维仅显少量大波浪卷曲，还需在蒸汽中，即在表压0.005Mpa蒸汽中松弛热处理显体10分钟。由此制得立体卷曲纤维，纤维纤度1.55dtex，抗张强度2.1CN/dtex，断裂伸长27.3％。螺旋卷曲数215个/10cm，为E级。

Claims

1.一种立体卷曲蛋白质纤维，其特征在于，为一种双组份复合纤维，每根纤维由甲、乙两片具有不相同的凝胶丝沸水收缩率的蛋白质材质半圆柱或半椭圆柱丝片相互复合构成。

2.根据权利要求1所述的立体卷曲蛋白质纤维，其特征在于，甲、乙两片蛋白质材质半圆柱或半椭圆柱丝片的凝胶丝沸水收缩率的差值，即(S_乙-S_甲)为2～30％。

3.根据权利要求2所述的立体卷曲蛋白质纤维，其特征在于，(S_乙-S_甲)为3～26％。

4.根据权利要求1、2或3所述的立体卷曲蛋白质纤维，其特征在于，甲、乙两片蛋白质材质半圆柱或半椭圆柱丝片均为动物蛋白质与含碳-碳双键单体的共聚物，其中，甲片蛋白质材质半圆柱或半椭圆柱丝片中，动物蛋白质的含量以纤维总量计为45～66％；乙片蛋白质材质半圆柱或半椭圆柱丝片中动物蛋白质的含量与甲片之差为0.1～2％。

5.根据权利要求1～4任一项所述的立体卷曲蛋白质纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)工序甲：制作较低S值(S_甲)的纺丝浆：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)工序乙：制作较高S值(S_乙)的纺丝浆液：按工序甲所述制作纺丝尚未结束，在温度为50～80℃时加入工序甲蛋白质量1～10％的含有溶剂的溶液，再加入引发剂及共聚单体，其数量为工序甲所用重量的1～10％，继续在50～80℃温度下反应1～5小时，制得S值提高的纺丝浆液；

(3)上述纺丝浆S_甲与纺丝浆S_乙分别计量后压过各自的滤件，同时经各自的入口进入复合纺丝组件，纺丝浆S_甲与S_乙经过分配板，分成各自的小股，上述复合浆流经过凝固浴凝固成形，水洗，拉伸形成复合凝胶丝束，经热处理致密化成复合纤维。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述致密化复合纤维用汽蒸或热水煮炼。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，汽蒸压力为0.01～0.3Mpa，汽蒸时间为0.5～60分钟，或在温度为？～？℃的热水中煮沸0.5～60分钟。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，汽蒸时间1～40分钟。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在温度为80～99℃的热水中煮沸1～30分钟。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，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中的一种。