CN1632200A - 棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维的制造方法，是从棉籽饼粕中提取分离出棉籽蛋白质，按一定比例加入氢氧化钠水溶液，保温搅拌，使棉籽蛋白质溶解，得到一定浓度的棉籽蛋白溶液。加入降解剂，在一定温度的棉籽蛋白溶液中加入引发剂，再按重量比加入PVA，在保温状态下搅拌均匀，接枝，共混/共聚，制备纺丝液。然后经过湿法纺丝工艺，使其形成棉籽蛋白质改性聚乙烯醇纤维。棉籽蛋白纤维属植物蛋白纤维，成本低，且同样具有棉花、蚕丝、羊毛的优点，是其良好的替代品。可使我国在不增加现有棉花种植面积的情况下，又增加了数百万吨优质纺织纤维材料，满足本国纺织工业的需求，还可以有相当数量的出口。

Description

棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维的制造方法

技术领域

本发明涉及一种环保型可再生的棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维的制造方法。

背景技术

我国是产棉的大国之一，棉田面积占世界棉田面积的16.6％，棉花产量占世界棉花总产量的24.4％，每年的棉籽饼粕产量约有数百万吨。棉籽饼粕中的蛋白质含量约占35％以上，人体所必须的氨基酸齐全，且价格低廉。完全脱壳的棉仁制成的棉仁饼粕粗蛋白可达40-44％，与大豆饼粕的粗蛋白质含量不相上下。而不脱壳的棉籽仁饼粕粗蛋白质含量仅为20-30％。如果将这数百万吨棉籽饼粕的一半用来提取蛋白质，则有百余万吨棉籽蛋白产品。若再将这百余万吨棉籽蛋白配成纺丝液，纺成丝，则可制成300-400万吨棉籽蛋白纤维。这相当于在不增加原来棉花种植面积的情况下。又增加了数百万吨纺织纤维材料。不仅满足了我国纺织工业对纺织纤维材料的需求，而且还有相当数量的出口。

棉籽蛋白的价格低廉，制成蛋白纤维的成本比大豆蛋白纤维和花生蛋白纤维的成本低。而且同样可以替代蚕丝纤维和羊毛纤维的使用。棉籽蛋白纤维的售价仅是蚕丝的1/5，是羊绒的1/16，利润空间相当大，获益丰厚。

棉籽蛋白纤维是植物蛋白纤维之一，同样集结了棉花、蚕丝、羊毛的优点，这给棉花副产品的深加工开拓了一条新路，也为解决粮棉争地的矛盾找到了新的解决方法。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种将价格低廉、原料丰富的棉籽仁饼粕进行深加工，制成集蚕丝的轻、柔、软，棉花的舒适、透气、吸湿，羊毛的保暖、挺括等性能于一体，易于加工，无污染、无三废的棉籽蛋白纤维。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

1、用一次碱提、两次酸沉的方法从棉籽饼粕中提取分离出棉籽蛋白。

2、按照棉籽蛋白干重的质量比加入温度为50-62℃，PH＝8-10，6-7倍于棉籽蛋白的浓度为15％的氢氧化钠水溶液，搅拌40-50分钟，得到棉籽蛋白溶液。

3、(1)向一定温度的棉籽蛋白液中加入化学助剂改性，将已经溶解的聚乙烯醇与改性的棉籽蛋白接枝，共混/共聚，制成含30-50％的棉籽蛋白和50-70％的聚乙烯醇混合纺丝液，再采用喷丝，湿法纺丝工艺，制成棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维。

(2)棉籽蛋白改性时使用的化学助剂加入量应为棉籽蛋白质干重的0.1-1％，引发剂采用过氧化氢或过氧甲酸，反应时间为10-15分钟，反应温度为80-85℃。

(3)接枝：共混/共聚时加入的氧化还原引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠，使用量为混合溶液的0.1-0.5％，温度为95-100℃，搅拌时间为60分钟。

(4)为了有利于改性接枝，必须向棉籽蛋白溶液中加入半胱氨酸或巯基乙醇，加入量为干重每千克棉籽蛋白10-15mg，PH＝12-13，温度为105℃，反应时间为60分钟。这时棉籽蛋白的分子量下降，双硫键展开，空间结构改变。

(5)棉籽蛋白质的凝固浴液为盐和酸的水溶液，其含盐量为415-435g/L，酸含量为0.25-0.6g/L，浴液温度为40℃，丝束在湿浴牵伸和干热牵伸中的总牵伸倍数为5-8倍，后期缩醛化工序中，棉籽蛋白质纤维缩醛化液温度为60-70℃，缩醛化溶液为含有醛、酸和无水硫酸钠的溶液，醛类含量为30-80g/L，酸含量为240-300g/L，无水硫酸钠的含量为120-200g/L，经过湿浴牵伸、烘干、干热牵伸和热定型、切断等程序。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明进行详细描述。

1、提取分离棉籽蛋白质

(1)棉籽仁饼粕粉碎后，浸于60℃，PH＝8-10，6-7倍于棉籽仁饼粕的浓度为15％的氢氧化钠水溶液，搅拌浸提40-50分钟，然后离心(或过滤)分离出棉籽蛋白质溶液。(2)边搅拌，边向棉籽蛋白溶液中缓缓加入稀盐酸，第一次调节PH＝6.6-6.7，这时棉籽贮藏蛋白质沉淀析出，离心(或过滤)分离，水洗得纯度在90％以上的棉籽贮藏蛋白。离心(或过滤)分离后的溶液，再缓缓滴加稀烟酸，第二次调节PH＝3.8-3.9，同时有棉籽非贮藏蛋白质沉淀析出，再离心(或过滤)分离，水洗，得纯度为90％以上的棉籽非贮藏蛋白。将两次沉淀析出得到的纯度在90％以上的棉籽蛋白质混合在一起。

2、纺丝液的制备

(1)分离棉籽蛋白加软水至浓度为7％，每千克干蛋白质加入巯基乙醇或半胱氨酸10-12mg，搅匀，用氢氧化钠溶液调节PH＝12-13，搅拌均匀，升温到105℃，溶解反应60-90分钟，过滤到另一反应器，棉籽蛋白质分子的双硫键展开，空间结构改变。

(2)棉籽蛋白溶液降温至80℃，加入棉籽蛋白干重的0.1-1％的引发剂(过氧化氢或过氧甲酸)，搅拌反应15分钟。

(3)将2.5倍于棉籽蛋白干重的聚乙烯醇(PVA)浸水，PVA与水的比例为1∶10，水温为30-35℃，浸泡40-50分钟，至PVA的膨润度达190％，离心分离，水洗两遍。

(4)将步骤(3)水洗过的PVA加入到步骤(2)中，根据对纤维的要求，调节PVA的含量为60％，棉籽蛋白的含量为40％，加入混合溶液量的0.1-0.5％的过硫酸铵或亚硫酸氢钠，升温到98℃，搅拌溶解60分钟，所得纺丝液中含棉籽蛋白和PVA的总浓度为15％。

(5)将纺丝液过滤两遍，真空脱泡10小时以上，保温96-98℃，粘度为40-180mm/s。

3湿法纺丝：

真空脱泡后的棉籽蛋白纺丝液，保温在98℃，压力泵送入纺织机纺丝，以喷丝速度为20m/min以下为宜，最好控制在15m/min。凝固溶液为盐和酸的水溶液，其食盐含量为420-430g/L，乙酸含量为0.2-0.5g/L，凝固浴液温度为40℃，丝束在湿浴牵伸和和干热牵伸中的总牵伸倍数为4-9倍。在后期的缩醛化工序中，棉籽蛋白纤维的缩醛化温度为60-70℃，缩醛化溶液含有戊二醛(GA)30-80g/L，乙酸240-300g/L，无水硫酸钠120-200g/L。经过湿浴集束牵伸、烘干，干热牵伸和热定型、卷绕、切断等工序，制得棉籽蛋白纤维。该纤维的性能似丝非丝，类羊绒非羊绒，可以成为蚕丝和羊绒的替代原料使用。

棉籽蛋白系天然产物，与人体皮肤亲和性好，有保健作用，有利于人体健康。

Claims (7)

1、一种棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维的制造方法，其特征在于：是采用一次碱提、两次调整等电点酸沉法，从棉籽饼粕中提取分离出棉籽蛋白；具体为：按照棉籽蛋白干重的质量比加入温度为50-62℃，PH＝8-10，6-7倍于棉籽蛋白的浓度为15％的氢氧化钠水溶液，搅拌40-50分钟，得到棉籽蛋白溶液；再向棉籽蛋白液中加入化学助剂使棉籽蛋白改性，将已经溶解的聚乙烯醇与改性的棉籽蛋白接枝，共混/共聚，制成含有棉籽蛋白和聚乙烯醇的混合纺丝液，再采用喷丝，湿法纺丝工艺，制成棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维。

2、根据权利要求1所述的棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维的制造方法，其特征在于：所述的棉籽蛋白改性时使用的化学助剂加入量应为棉籽蛋白质干重的0.1-1％引发剂，该引发剂采用过氧化氢或过氧甲酸，反应时间为10-15分钟，反应温度为80-85℃。

3、根据权利要求1所述的棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维的制造方法，其特征在于：棉籽蛋白改性后与聚乙烯醇接枝，共混/共聚，制成含有30-50％的棉籽蛋白及含有50-70％的聚乙烯醇的混合纺丝液，再采用喷丝，湿法纺丝工艺，制成棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维。

4、根据权利要求1所述的棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维的制造方法，其特征在于：在接枝、共混/共聚时需加入的氧化还原引发剂，采用过硫酸铵和亚硫酸氢钠，使用量为混合溶液的0.1-0.5％，温度为80-100℃，搅拌时间为60分钟。

5、根据权利要求1所述的棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维的制造方法，其特征在于：需向棉籽蛋白溶液中加入半胱氨酸或巯基乙醇，加入量为干重每千克棉籽蛋白10-15mg，PH＝12-13，温度为105℃，反应时间为60分钟。

6、根据权利要求1所述的棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维的制造方法，其特征在于：棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维的凝固浴液为盐和酸的水溶液，其含盐量为415-435g/L，酸含量为0.25-0.6g/L，浴液温度为40℃。

7、根据权利要求1所述的棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维的制造方法，其特征在于：在后期的缩醛化工序中，棉籽蛋白质纤维缩醛化液为含有醛、酸和无水硫酸钠的溶液，其中醛类含量为30-80g/L，酸含量为240-300g/L，无水硫酸钠的含量为120-200g/L。