專利名稱：一種再生角蛋白功能纖維的加工技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料與工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的一種再生角蛋白功纖維加工技術(shù)。
背景技術(shù)：
用高分子材料制造化學(xué)纖維是世界上普遍通行的做法，當(dāng)代利用人造纖維加工的各種紡織品，在市場上也隨處可見。近年來，利用蛋白加工的牛奶纖維、大豆纖維也初具規(guī)模。本發(fā)明則是從天然角蛋白質(zhì)原料資源生產(chǎn)出具有功能性的角蛋白質(zhì)再生纖維。目前，國內(nèi)已有堿性方法制取角蛋白纖維技術(shù)。經(jīng)檢索，與本發(fā)明最接近的是《角蛋白再生纖維的技術(shù)》(專利申請?zhí)?9116699，公開號1293266)，該發(fā)明是從角蛋白原料中提取蛋白并加工為蛋白再生纖維的制造方法。該專利主要工藝流程為原料→脫脂去雜→溶解→蛋白質(zhì)的交聯(lián)→封閉游離氨基→蛋白紡絲液→紡絲→蛋白再生纖維。其特征在于用各種動(dòng)物毛(包括毛紡廠下腳毛、豬毛、雞鴨毛、牛毛等)、廢蠶絲、廢皮革等各種角蛋白作為蛋白纖維原料；對羊毛等角蛋白纖維的溶解方式采用堿性(NaOH)溶液溶解并采用還氧氯丙烷、甲醛做交聯(lián)劑。但所獲得的多肽不僅分子量低、制成率低，而且都存在有纖維中角蛋白質(zhì)含量低、經(jīng)過交聯(lián)后蛋白質(zhì)已變性、產(chǎn)業(yè)化成本較高等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
在我國，上述所列的角蛋白質(zhì)資源規(guī)模相當(dāng)可觀，然而長期以來由于技術(shù)的局限性，這一資源并沒有得到充分利用。這些下腳毛或者是因?yàn)槔w維平均長度短、長度離散度大，或者是由于質(zhì)地粗硬、纖維短而不能直接供紡織使用，被作為廢品來處理。因此如果能夠使這些原料得到充分利用，轉(zhuǎn)變成具有抗菌除臭、抗靜電等不同功能的功能性再生角蛋白質(zhì)纖維，必將造福于人類，并為我國纖維工業(yè)增添一類新型的功能性纖維，推動(dòng)新纖維的發(fā)展。針對前述背景技術(shù)中所存在的技術(shù)不足，本發(fā)明生產(chǎn)的角蛋白質(zhì)功能纖維含有高比例的角蛋白質(zhì)，不僅具有天然羊絨纖維、羊毛纖維的一些優(yōu)良特性，而且又具有抗菌防臭、抗靜電等不同的多種功能。
本發(fā)明的意義在于本發(fā)明致力于全國每年數(shù)以萬噸計(jì)的毛紡行業(yè)產(chǎn)生的下腳原料、畜牧業(yè)形成的大量粗硬角蛋白質(zhì)原料的充分利用，并得到具有抗菌除臭、抗靜電等功能的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的角蛋白質(zhì)功能纖維，為我國人造纖維工業(yè)制造一類新型的功能再生角蛋白質(zhì)纖維提供了關(guān)鍵技術(shù)。本發(fā)明采用酸性法溶解角蛋白質(zhì)原料并制備成溶液(專利申請?zhí)?2155362.9)，該溶液具有角蛋白質(zhì)含量高、制成率高的特點(diǎn)；角蛋白質(zhì)功能纖維中含有高比例的角蛋白質(zhì)；纖維應(yīng)用特點(diǎn)不僅表現(xiàn)出羊毛、羊絨纖維的一些優(yōu)良特性，同時(shí)又具有抗菌防臭、抗靜電等諸多功能。角蛋白質(zhì)功能纖維的發(fā)明和工程化及產(chǎn)業(yè)化推廣，既能緩解和彌補(bǔ)山羊絨資源的短缺與市場需求的矛盾，又可推動(dòng)具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
本發(fā)明是一種再生角蛋白功能纖維的制造技術(shù)，其特征在于以山羊毛、駝毛、牦牛毛、豬毛、雞鴨羽毛等動(dòng)物粗毛以及無紡織利用價(jià)值的羊毛和皮屑、廢皮革、動(dòng)物蹄殼等角蛋白質(zhì)材料為原料，選擇有效的溶劑及獨(dú)創(chuàng)的溶解工藝，得到適合于紡絲的角蛋白溶液(申請?zhí)?2155362.9)，選擇由具有抗菌除臭、抗靜電、干燥感、熱遲滯性能、高吸濕性等功能的金屬氧化物、有機(jī)金屬化合物、甲殼素、殼聚糖、環(huán)糊精、聚醚、聚丙烯酸等制備得到的納米級功能分散液，加入到適合于紡絲的角蛋白溶液中，通過濕法紡絲或者干濕法紡絲生產(chǎn)出具有抗菌除臭、抗靜電、干燥感、熱遲滯性能、高吸濕性等等不同功能的或者是多種功能組合的再生角蛋白功能纖維；其主要工藝流程為角蛋白溶液→共混高聚物→過濾→穩(wěn)定→脫泡→注射法混入功能性分散液→紡絲→凝固浴→初生纖維→拉伸→卷曲→干燥→切斷→烘干→再生角蛋白功能纖維→成品；或者角蛋白溶液→共混高聚物→共混功能性分散液→過濾→穩(wěn)定→脫泡→紡絲→凝固浴→初生纖維→拉伸→卷曲→干燥→切斷→烘干→再生角蛋白功能纖維→成品。
以下對本發(fā)明的關(guān)鍵工藝作進(jìn)一步的詳細(xì)描述(一)、共混高聚物溶液的制備1、制取角蛋白質(zhì)溶液若干千克，備用。
2、配制溶劑系統(tǒng)(20-35％)氯化鋅+(0-20％)氯化鈣+(80-45％)水。
3、制備共混高聚物溶液將聚丙烯腈、聚乙烯醇等加入上述溶劑系統(tǒng)中，在下述所列出的條件下溶解；加入備用的角蛋白質(zhì)溶液混合，形成共混高聚物溶液。
(1)聚丙烯腈共混物溶解(共聚物或均聚物)聚丙烯腈 10-18％溶解溫度 40-80℃時(shí)間 2-3小時(shí)(2)聚乙烯醇共混物的溶解聚乙烯醇 10-20％
溶解溫度 40-80℃時(shí)間 2-3小時(shí)(二)甲殼素及殼聚糖分散液的制備甲殼素、殼聚糖及環(huán)糊精可以直接溶解在如(一)所述的溶劑系統(tǒng)中。
甲殼素或殼聚糖或環(huán)糊精 10-30％溫度 40-80℃時(shí)間 1-2小時(shí)(三)聚醚溶液的制備聚醚可以直接溶解在如(一)所述的溶劑系統(tǒng)中。
聚醚 20-40％溫度 40-60℃時(shí)間 1-2小時(shí)(四)功能性分散液的制備功能性金屬氧化物在分散劑MF、NNO等表面活性劑的作用下通過球磨機(jī)在如(一)中所述的溶劑系統(tǒng)中充分分散得到功能性分散液。
金屬氧化物 1-15％分散劑MF、NNO及表面活性劑的用量為功能性金屬氧化物0.5％-3％溫度 30-40時(shí)間 30-50小時(shí)(五)濕法紡絲及后處理由上面(一)所得到的共混高聚物溶液或者與(二)、(三)、(四)中制得的功能溶液混合，經(jīng)紡絲機(jī)濕法或者干濕法紡絲得到初生纖維；或者在帶有紡前注射裝置的紡絲機(jī)上注入(二)、(三)、(四)中制得的功能溶液進(jìn)行濕法或者干濕法紡絲得到初生纖維，而后，再經(jīng)拉伸、水洗、烘干得到成品纖維。
1、紡絲條件紡絲液濃度 10-20％紡絲液溫度 50-80℃凝固浴組成 0-30％硫酸鈉水溶液凝固浴溫度 20-30℃紡絲速度20-60米/分鐘2、拉伸及后處理?xiàng)l件拉伸浴組成0-2％雙氧水或過醋酸拉伸浴溫度 90-95℃拉伸倍數(shù) 1.8-2.5倍水洗溫度 40-50℃烘干溫度 110-120℃具體實(shí)施方式
[實(shí)施例1]本實(shí)例可以獲得一種抗菌防霉功能纖維。
按以下步驟進(jìn)行操作1、取山羊毛角蛋白質(zhì)溶液120g備用。
2、配制溶劑將分子量為5.6萬聚丙烯腈(20g)在35％的氯化鋅、20％氯化鈣、45％H2O所組成的溶劑(200g)中于80℃下攪拌2小時(shí)完全溶解，制成溶液。
3、配制殼聚糖溶液用分子量為20萬的殼聚糖(3g)在35％的氯化鋅、20％氯化鈣、45％H2O所組成的水溶液(30g)中，于溫度80℃下，攪拌2小時(shí)，得到殼聚糖溶液。
4、制備紡絲溶液將上述三種溶液攪拌混合均勻，在60℃下放置2小時(shí)，并抽真空脫泡2小時(shí)，得到紡絲溶液，等待紡絲使用。
5、采用干濕法紡絲機(jī)紡絲。
噴絲孔孔數(shù) 50紡絲溶液溫度 60℃凝固浴組成 25％硫酸鈉水溶液凝固浴溫度 30℃紡絲速度 40米/分鐘拉伸浴組成 1％雙氧水拉伸浴(水)溫度 90-95℃拉伸倍數(shù) 2水洗溫度 50℃烘干溫度 120℃。
本實(shí)例可以獲得抗靜電功能纖維。
按以下步驟進(jìn)行操作1、將山羊毛角蛋白質(zhì)溶液120g2、將分子量為5.6萬聚丙烯腈(20g)在35％的氯化鋅、20％氯化、45％H2O所組成的水溶液(200g)中于80℃下攪拌2小時(shí)完全溶解。
3、功能性金屬氧化物(FUMAT-A600抗靜電粉體)4g用1％的分散劑MF在40℃下通過球磨機(jī)在35％的氯化鋅、20％氯化鈣、45％H2O所組成的溶液(40g)中充分分散40小時(shí)得到功能性分散液，待紡前注射用。
4、將角蛋白質(zhì)溶液和聚丙烯腈溶液攪拌混合均勻，在60℃下放置2小時(shí)，并抽真空脫泡2小時(shí)，得到紡絲溶液，等待紡絲使用。
5、采用干濕法紡絲機(jī)紡絲，并通過紡前注射裝置注入功能性分散液。
噴絲孔孔數(shù) 50紡絲溶液溫度 60℃凝固浴組成 25％硫酸鈉水溶液凝固浴溫度 30℃紡絲速度 40米/分鐘拉伸浴組成 1％雙氧水拉伸浴(水)溫度 90～95℃拉伸倍數(shù) 2水洗溫度 50℃烘干溫度 120℃。
本實(shí)例可以獲得除臭角蛋白功能纖維按以下步驟進(jìn)行操作1、取山羊毛角蛋白質(zhì)溶液150g備用。
2、配制溶劑將分子量為5.6萬聚丙烯腈均聚物(30g)在35％的氯化鋅、20％氯化鈣、45％H2O所組成的溶劑(200g)中于80℃下攪拌2小時(shí)完全溶解，制成溶液。
3、配制環(huán)糊精溶液環(huán)糊精(5g)在35％的氯化鋅、20％氯化鈣、45％H2O所組成的水溶液(30g)中，于溫度50℃下，攪拌2小時(shí)，得到環(huán)糊精溶液。
4、制備紡絲溶液將上述三種溶液攪拌混合均勻，在60℃下放置2小時(shí)，并抽真空脫泡2小時(shí)，得到紡絲溶液，等待紡絲使用。
5、采用干濕法紡絲機(jī)紡絲。
噴絲孔孔數(shù) 30紡絲溶液溫度 60℃凝固浴組成 25％硫酸鈉水溶液凝固浴溫度 25℃紡絲速度 40米/分鐘拉伸浴組成 1％雙氧水拉伸浴(水)溫度 90～95℃拉伸倍數(shù) 2水洗溫度 50℃烘干溫度 110℃。
本實(shí)例可以獲得遠(yuǎn)紅外角蛋白功能纖維按以下步驟進(jìn)行操作1、將山羊毛角蛋白質(zhì)溶液 120g2、將聚乙烯醇(20g)在35％的氯化鋅、20％氯化鈣、45％H2O所組成的水溶液(200g)中于80℃下攪拌2小時(shí)完全溶解。
3、功能性金屬氧化物二氧化鈦5g用1％的分散劑MF在40℃下通過球磨機(jī)在50g上述聚乙烯醇的溶液中充分分散40小時(shí)得到功能性分散液，待紡前注射用。
4、將角蛋白質(zhì)溶液和剩下的聚乙烯醇溶液攪拌混合均勻，在60℃下放置2小時(shí)，并抽真空脫泡2小時(shí)，得到紡絲溶液，等待紡絲使用。
5、采用干濕法紡絲機(jī)紡絲，并通過紡前注射裝置注入二氧化鈦的聚乙烯醇溶液。
噴絲孔孔數(shù) 30
紡絲溶液溫度 60℃凝固浴組成 25％硫酸鈉水溶液凝固浴溫度 30℃紡絲速度 40米/分鐘拉伸浴組成 1％雙氧水拉伸浴(水)溫度 90～95℃拉伸倍數(shù) 2水洗溫度 50℃烘干溫度 110℃。
本實(shí)例可以獲得熱遲滯性角蛋白功能纖維按以下步驟進(jìn)行操作1、將山羊毛角蛋白質(zhì)溶液500g2、將聚乙烯醇(100g)在35％的氯化鋅、20％氯化鈣、45％H2O所組成的水溶液(800g)中于80℃下攪拌2小時(shí)完全溶解。
3、將聚乙烯醇(5g)、聚乙二醇(分子量10000、20g)在35％的氯化鋅、20％氯化、45％H2O所組成的水溶液(100g)中于60℃下攪拌2小時(shí)完全溶解，待紡前注射用。
4、將角蛋白質(zhì)溶液和聚乙烯醇溶液攪拌混合均勻，在60℃下放置2小時(shí)，并抽真空脫泡2小時(shí)，得到紡絲溶液，等待紡絲使用。
5、采用干濕法紡絲機(jī)紡絲，并通過紡前注射裝置注入聚乙烯醇和聚乙二醇共混溶液。
噴絲孔孔數(shù)30紡絲溶液溫度60℃凝固浴組成25％硫酸鈉水溶液凝固浴溫度 30℃紡絲速度 40米/分鐘拉伸浴組成 1％雙氧水拉伸浴(水)溫度 90～95℃拉伸倍數(shù) 2水洗溫度 50℃烘干溫度 100℃。
權(quán)利要求
1.一種再生角蛋白功能纖維的加工技術(shù)，其特征是，以山羊毛、駱駝毛、牦牛毛、豬毛、雞鴨羽毛等動(dòng)物粗毛、羽毛以及無紡織利用價(jià)值的羊毛和皮屑、廢皮革、動(dòng)物蹄殼等角蛋白質(zhì)材料為原料，選擇有效的溶劑及獨(dú)創(chuàng)的溶解工藝，得到適合于紡絲的角蛋白溶液(專利申請?zhí)?2155362.9)；在適合于紡絲的角蛋白溶液中加入由具有抗菌除臭、抗靜電、干燥感、熱遲滯性、高吸濕性等不同功能的金屬氧化物、有機(jī)金屬化合物、甲殼素、殼聚糖、環(huán)糊精、聚醚、聚丙烯酸等制備得到的納米級功能分散液，通過濕法紡絲或者干濕法紡絲生產(chǎn)出具有抗菌除臭、抗靜電、干燥感、熱遲滯性能、高吸濕性等不同功能或者是多種功能組合的再生角蛋白功能纖維，其主要工藝流程為角蛋白溶液→共混高聚物→過濾→穩(wěn)定→脫泡→注射法混入功能性分散液→紡絲→凝固浴→初生纖維→拉伸→卷曲→干燥→切斷→烘干→再生角蛋白功能纖維→成品；或者角蛋白溶液→共混高聚物→共混功能性分散液→過濾→穩(wěn)定→脫泡→紡絲→凝固浴→初生纖維→拉伸→卷曲→干燥→切斷→烘干→再生角蛋白功能纖維→成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種再生角蛋白功能纖維的加工技術(shù)，其特征是，紡絲溶液的溶劑系統(tǒng)為金屬鹽溶液，可選用氯化鋅、氯化鈣、硫氰酸納、溴化鋰等其中的一種或兩種金屬鹽，并與水共溶后制成一定濃度的溶劑系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的一種再生角蛋白功能纖維的加工技術(shù)，其特征是，制備共混高聚物溶液，將聚丙烯腈、聚乙烯醇等加入上述溶劑系統(tǒng)中，在一定的條件下溶解，然后加入備用的角蛋白質(zhì)溶液混合，形成共混高聚物溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種再生角蛋白功能纖維的加工技術(shù)，其特征是，選擇由具有抗菌除臭、抗靜電、干燥感、熱遲滯性能、高吸濕性等不同功能的金屬氧化物、有機(jī)金屬化合物、甲殼素、殼聚糖、環(huán)糊精、選擇聚醚、聚丙烯酸等制備得到的納米級功能分散液，其功能性金屬氧化物可選用二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋅、氧化鈣等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的一種再生角蛋白功能纖維的加工技術(shù)，其特征是，纖維典型的組成成分為角蛋白質(zhì)(45-75％)，共混高聚物(50-20％)，金屬氧化物(1-5％)或甲殼素或殼聚糖或環(huán)糊精(1-5％)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的一種再生角蛋白功能纖維的加工技術(shù)，其特征是，其典型的功能通過選用金屬氧化物(1-5％)體現(xiàn)為抗靜電、干燥感、涼爽感、遠(yuǎn)紅外等一種或者多種功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的角蛋白再生功能性纖維制造技術(shù)，其特征是，其功能性通過選用甲殼素、殼聚糖、環(huán)糊精等體現(xiàn)出抗菌、吸濕、防臭、保健等一種或者多種功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的一種再生角蛋白功能纖維的加工技術(shù)，其特征是，其功能性通過選用聚醚等體現(xiàn)熱遲滯性、高吸濕性等等一種或者多種功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種再生角蛋白功能纖維的加工技術(shù)，其特征是，制備功能性金屬氧化物分散液，其制造方法為功能性金屬氧化物在分散劑MF、NNO等表面活性劑的作用下，通過球磨機(jī)使其在本發(fā)明溶劑系統(tǒng)中充分分散得到功能性分散液。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種再生角蛋白功能纖維的加工技術(shù)，其特征是，功能性分散液通過共混或紡前注射法混入紡絲液，并通過濕法或干濕法紡絲制成角蛋白質(zhì)功能纖維的初生纖維。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種再生角蛋白功能纖維的加工技術(shù)，其特征是，其凝固浴選擇水或金屬鹽如氯化鈉、硫酸鈉的水溶液。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種再生角蛋白功能纖維的加工技術(shù)，其特征是，雙氧水、過醋酸等其中一種過氧化物的水溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種再生角蛋白功能纖維的制造技術(shù)，其特征在于以山羊毛、駝毛、牦牛毛、豬毛等動(dòng)物粗毛和雞鴨等羽毛，以及無紡織利用價(jià)值的羊毛、皮屑、廢皮革和動(dòng)物蹄殼等角蛋白質(zhì)材料制成的角蛋白質(zhì)溶液為原料，加入具有抗靜電、抗菌除臭、干燥感、熱遲滯性能、高吸濕性等功能的金屬氧化物、有機(jī)金屬化合物、甲殼素、殼聚糖、環(huán)糊精、聚醚、聚丙烯酸等其中的一種或數(shù)種，制備得到納米級的功能分散液，通過濕法紡絲或者干濕法紡絲生產(chǎn)出具有抗菌除臭、抗靜電、干燥感、熱遲滯性能、高吸濕性等等不同功能的或者是多種功能組合的再生角蛋白功能纖維。
文檔編號D01F4/00GK1435516SQ0215540
公開日2003年8月13日 申請日期2002年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者陳博文, 姚金波, 張志 , 張梅榮, 欒尊國, 焦曉寧, 何榮環(huán), 田俊英 申請人:內(nèi)蒙古鄂爾多斯羊絨集團(tuán)有限責(zé)任公司