專利名稱：植物蛋白-腈綸-聚乙烯醇復(fù)合纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紡織纖維，更具體講，涉及一種植物蛋白-腈綸-聚乙烯醇復(fù)合纖維及其制造方法。
背景技術(shù)：
已知的人工合成蛋白質(zhì)纖維主要由動物蛋白纖維和植物蛋白纖維再加上與這些動物或植物蛋白的水溶液共混的聚乙烯醇水溶液制成紡絲原液，經(jīng)濕法紡絲凝固、牽伸等一系列加工工藝制得。動物蛋白纖維主要為牛奶和蠶絲蛋白纖維(CN-1030665C)，但這種動物蛋白纖維無論是牛奶纖維還是蠶絲纖維，因材料來源及價格因素而導(dǎo)致產(chǎn)品成本過高。由于我國是個農(nóng)業(yè)大國，有著豐富的油料作物資源，比如大豆、花生、棉籽等各種油料。在油料加工之后產(chǎn)生的餅渣含有大量的蛋白質(zhì)，為此人們嘗試用這些植物蛋白替代上述動物蛋白進行蛋白纖維的生產(chǎn)，并且已經(jīng)取代了一定成效，見專利申請CN 99116636.1和CN 02109966.9中所述的由植物纖維和聚丙烯醇形成的蛋白纖維絲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有優(yōu)良的保暖性、透氣性好、手感柔軟、光澤柔和以及優(yōu)異的染色性能的植物蛋白-聚丙烯腈-聚乙烯醇復(fù)合纖維及其制造方法。
本發(fā)明的植物蛋白-聚丙烯腈-聚乙烯醇復(fù)合纖維是由植物蛋白、腈綸和聚乙烯醇組成，其中植物蛋白占總重量的5～30％，聚丙烯腈占總重量的10～20％，聚乙烯醇占總重量的60～85％。
本發(fā)明是利用蛋白質(zhì)在一些無機鹽水溶液或有機溶劑中溶解的性能，以及聚乙烯醇溶于水和聚丙烯腈腈綸在無機鹽水溶液或有機溶劑中的特性，制成適合于紡絲的原液，進而通過常規(guī)的濕法紡絲工藝制得植物蛋白-聚丙烯腈-聚乙烯醇合成纖維。這種常規(guī)工藝包括將原液紡絲、牽伸、定型成為半成品、半成品縮醛化、水洗、上油、卷曲、定型、干燥等步驟。
所述植物蛋白質(zhì)可以是榨油后得到的大豆粕、花生粕、棉籽粕、油菜籽、蓖麻籽等餅粕中分離出的蛋白質(zhì)，也可以是直接從大豆、花生、棉籽、油菜籽以及玉米中提取出的分離蛋白質(zhì)或它們的混合物。這種分離蛋白質(zhì)系采用溶劑從含蛋白質(zhì)的植物渣粕中提取處理，提取溶劑可以為水、稀酸溶液或稀堿溶液。
然后將上述分離蛋白溶于一些無機鹽水溶液(如硫氰酸鈉、硫氰酸鉀、氯化鋅、硝酸鈉等水溶液或其混合水溶液，其中常用的無機鹽水溶液的濃度為20-60％)和有機溶劑如二甲亞砜、二甲基甲酰胺中制得的蛋白質(zhì)溶液，濃度可以為10-30％重量。
本發(fā)明所用的聚乙烯醇是以水溶液形式使用，即將聚乙烯醇加入水中，于50-95℃溫度范圍內(nèi)溶解1-5小時，制成濃度為15％-25％的水溶液。
本發(fā)明使用的聚丙烯腈是將纖維級聚丙烯腈溶于溶劑中獲得的，濃度為5-25％的重量。溶劑為無機鹽水溶液，如氯化鋅、硫氰酸鈉、硫氰酸鉀等，該無機鹽水溶液的濃度為15-35％重量。
1.紡絲原液的制備本發(fā)明的植物蛋白-聚丙烯腈-聚乙烯醇復(fù)合纖維是將按照上述配方比例的組分分別如上所述溶解，形成不同濃度的各組分溶液，進而共混，再經(jīng)過濾并于50℃-70℃下常壓靜止脫泡2-3小時，或者在室溫下真空脫泡，制得紡絲原液。
2.濕法紡絲利用普通的濕法噴絲頭，將上述混合漿料從噴絲孔出來的纖維進入紡絲浴中凝固牽伸。凝固浴液可以是硫酸鈉、硫酸銨或硫氰酸鈉的水溶液，凝固溶液中無機鹽的濃度為200-800g/L，浴液溫度20-70℃，牽伸倍數(shù)為2-7倍。
凝固浴可以為一級或多級，例如2-3級。
然后將濕牽伸后的共混纖維在150-250℃溫度下進行熱定型處理，定型成為半成品，繼而進行縮醛化處理，縮醛化溫度應(yīng)為40-70℃?？s醛化溶液為含有醛、酸和硫酸銨的溶液，其中醛可以為甲醛、苯甲醛、乙醛等，其含量為5-50克/升，酸為硫酸，含量為150-300克/升，硫酸銨含量為70-150克/升。
將縮醛后的絲束經(jīng)水洗、上油、烘干后進行卷曲，卷曲溫度為70-120℃。卷曲后再進行熱定型，定型在70-200℃的溫度下進行。最后進行成品干燥，干燥在80-180℃下進行。
本發(fā)明得到的這種三組分纖維，與先前公開的植物蛋白和聚乙烯醇二組分形成的纖維相比，除具有這種二組分纖維所具有的吸濕性好、透氣好、手感好的優(yōu)點外，還具有腈綸纖維原有的優(yōu)點，如染色性好，但又克服了腈綸易起靜電的缺點。這種復(fù)合纖維充分利用了榨油后的廢料，做到了變廢為寶。同時在生產(chǎn)過程中也無需對原有聚合設(shè)備進行過多改進。因此這種纖維具有極大的社會效益或商業(yè)利益。


圖1是本發(fā)明的一種植物蛋白-腈綸-聚乙烯醇復(fù)合纖維的生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實施方案本發(fā)明參照下列實施例進一步說明，但并不局限于此。
實施例1將油菜籽餅粕和10倍量的pH為9的NaOH溶液混合，常溫浸泡2-3小時，分離出不溶解物。將分離出的不溶物再與上述NaOH溶液按同樣比例混合，浸泡1-2小時，棄去殘渣，合并濾液。用鹽酸調(diào)節(jié)合并濾液的pH至4.5，進行酸沉。然后減壓抽干濾液，得到分離蛋白質(zhì)，其中含有15％的水。
將上述蛋白質(zhì)溶解在濃度為25％的Na2SCN水溶液中，使蛋白質(zhì)濃度為20％。將纖維級聚丙烯腈溶解在20％硫氰酸鈉水溶液中，形成濃度為18％的聚丙烯腈溶液。
將聚乙烯醇溶于水中，加熱到85℃，使其溶解，制成濃度為20％聚乙烯醇水溶液。
將上述蛋白質(zhì)溶液、聚丙烯腈溶液和聚乙烯醇溶液按照蛋白質(zhì)∶聚丙烯腈∶聚乙烯醇為10％∶15％∶75％的比例混合，形成紡絲漿液，靜置脫泡，然后過濾，得到紡絲原液。
將紡絲原液經(jīng)計量泵由噴絲頭進行第一凝固浴，凝固液微微500g/升的硫酸銨，浴溫40℃。拉伸率為2倍。再經(jīng)100℃蒸氣拉伸，拉伸率達(dá)到7倍。隨后在200℃熱處理1-2小時進行半定型。接著在60℃進行縮醛化處理，所用縮醛化溶液為含有甲醛、硫酸和硫酸銨的溶液，其中甲醛含量為30克/升，硫酸含量為200克/升，硫酸銨含量為100克/升?？s醛后的絲束進行水洗，而后上油，在溫度為110℃的條件下干燥。干燥纖維在100℃卷曲，后在150℃熱定型，在160℃干燥得到蛋白-腈綸-聚乙烯醇纖維成品。
實施例2將大豆餅粕和8倍量的pH為9的NaOH溶液混合，常溫浸泡2-3小時，分離出不溶解物。將分離出的不溶物再與上述NaOH溶液按同樣比例混合，浸泡1-2小時，棄去殘渣，合并濾液。用鹽酸調(diào)節(jié)合并濾液的pH至4.5，進行酸沉。然后減壓抽干濾液，得到分離蛋白質(zhì)，其中含有15％的水。
將上述蛋白質(zhì)溶解在濃度為40％的Na2SCN水溶液中，使蛋白質(zhì)濃度為25％。將纖維級聚丙烯腈溶解在30％硫氰酸鈉水溶液中，形成濃度為20％的聚丙烯腈溶液。
將聚乙烯醇溶于水中，加熱到85℃，使其溶解，制成濃度為22％聚乙烯醇水溶液。
將上述蛋白質(zhì)溶液、聚丙烯腈溶液和聚乙烯醇溶液按照蛋白質(zhì)∶聚丙烯腈∶聚乙烯醇為15％∶8％∶77％的比例混合，形成紡絲漿液，靜置脫泡，然后過濾，得到紡絲原液。
將紡絲原液經(jīng)計量泵由噴絲頭進行第一凝固浴，凝固液為450g/升的硫酸銨，浴溫40℃。拉伸率為2.2倍。再經(jīng)110℃蒸氣拉伸，拉伸率達(dá)到7倍。隨后在200℃熱處理1-2小時進行半定型。接著在50℃進行縮醛化處理，所用縮醛化溶液為含有甲醛、硫酸和硫酸銨的溶液，其中甲醛含量為35克/升，硫酸含量為250克/升，硫酸銨含量為120克/升?？s醛后的絲束進行水洗，而后上油，在溫度為110℃的條件下干燥。干燥纖維在100℃卷曲，后在150℃熱定型，在160℃干燥得到蛋白-腈綸-聚乙烯醇纖維成品。
權(quán)利要求
1.一種植物蛋白-腈綸-聚乙烯醇復(fù)合纖維，由植物蛋白質(zhì)、聚丙烯腈和聚乙烯醇組成，其中按重量計，植物蛋白占總重量的5～30％，聚丙烯腈占總重量的10～20％，聚乙烯醇占總重量的60～85％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合纖維，其特征在于，所述植物蛋白質(zhì)是榨油后剩余的大豆、花生、棉籽、油菜籽和蓖麻籽的餅粕中提取得到蛋白質(zhì)或它們的混合物，或者是由上述植物中直接獲得的蛋白質(zhì)。
3.制備權(quán)利要求1所述復(fù)合纖維的方法，該方法包括將提取得到的蛋白溶于無機鹽水溶液或有機溶劑中，形成10-30％重量的蛋白質(zhì)溶液；將聚乙烯醇溶于水中，制成濃度15％-25％的水溶液；將聚丙烯腈溶于無機鹽水溶液中形成濃度為5-25％重量的聚丙烯腈溶液；然后按照權(quán)利要求1中所述組成比例共混這三種組分，形成紡絲漿液，經(jīng)濕法紡絲，牽伸、定型成為半成品、半成品縮醛化、水洗、上油、卷曲、定型、干燥步驟得到所述復(fù)合纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中用于溶解蛋白質(zhì)的無機鹽水溶液為硫氰酸鈉、硫氰酸鉀、氯化鋅、硝酸鈉的水溶液或其混合水溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述牽伸是在凝固浴中進行，凝固浴液是硫酸鈉、硫酸銨或硫氰酸鈉的水溶液，浴液溫度20-70℃，牽伸倍數(shù)為2-7倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述卷曲是在70-120℃的溫度下進行，卷曲后進行熱定型，熱定型在70-200℃的溫度下進行。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中最后進行的成品干燥是在80-180℃下進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種植物蛋白－腈綸－聚乙烯醇的復(fù)合纖維，是由由植物蛋白質(zhì)、聚丙烯腈和聚乙烯醇組成，其中按重量計，植物蛋白占總重量的5～30％，聚丙烯腈占總重量的10～20％，聚乙烯醇占總重量的60～85％。將這三種組分分別配制成溶液，然后按比例共混形成紡絲漿液，經(jīng)濕法紡絲凝固、牽伸、半定型、縮醛化、水洗、上油、卷曲、定型、干燥步驟得到所述復(fù)合纖維。這種復(fù)合纖維具有良好的吸濕性、透氣性和手感以及良好的著色性和抗靜電性。
文檔編號D01F8/00GK1544729SQ20031011355
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月17日
發(fā)明者閻子鵬 申請人:閻子鵬