專利名稱：一種蛋白質(zhì)保有量高的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域,它涉及一種蛋白質(zhì)保有量高的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維制備方法。
背景技術(shù)：
纖維素是自然界中最豐富的天然高分子材料，來源非常豐富，據(jù)估計，
全世界纖維素的年產(chǎn)量約為1500億噸。天然纖維素原料的來源包括棉、麻、木材、竹以及其他高等植物，如盧葦、秸稈、甘蔗渣等。棉花是自然界中純度最高的纖維素纖維，cx-纖維素含量可達92-95 %，木材中約一半是纖維素。這些纖維素原料經(jīng)過化學(xué)制漿或者生物制漿法可得到a-纖維素含量90 %以上的纖維素。纖維素可以通過光合作用由水和二氧化碳合成，又能被大自然中微生物完全降解，因此它是一種可再生資源和環(huán)境友好材料。目前，纖維素已廣泛應(yīng)用于紡織、塑料、造紙、食品、醫(yī)藥、建筑、生物和軍事等領(lǐng)域。纖維素纖維是自然界中最豐富的可再生聚合物，可生物降解，具有良好的生物相容性，將成為人類未來發(fā)展必不可少的高分子材料。然而，纖維素分子內(nèi)存在很多羥基，容易形成復(fù)雜的分子內(nèi)以及分子間的氫鍵，難以溶解在普通的溶劑中，而且難以對纖維素進行熔融加工。
近三十年來，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有很多溶劑可以制備纖維素溶液，如四氧化二氮/二甲基甲酰胺，四氧化二氮/二甲亞砜，多聚甲醛/二甲亞砜，濃磷酸，硫氰酸鈣水溶液或硫氰酸鋰水溶液，液氨/氯化銨等，但這些溶劑仍然存在著各種各樣的缺點，如溶劑毒性大、容易揮發(fā)、價格高、有副產(chǎn)物、纖維素易降解以及對設(shè)備要求高等問題。經(jīng)文獻檢索，美國專利US3236669采用的N甲基馬啉一N—氧化物是目前研究較多的纖維素溶劑，但由于溶劑昂貴，并非完全無毒，回收還存在一定問題，而且紡絲溫度高，容易爆炸，影響了其工業(yè)化生產(chǎn)。日本專利JP1777283以及美國專利US4634470采用氫氧化鈉水溶液來溶解纖維素，雖然具備成本低廉、無毒無污染的優(yōu)點卻因為溶解能力低而還未能進行規(guī)?；徑z生產(chǎn)。
采用中國專利CN1594680A所述的氫氧化鈉和尿素混合水溶液以及CN101100518A所述的氫氧化鈉和硫脲混合水溶液可以快速溶解纖維素，溶解過程無毒、無污染，通過這種物理溶解的方法制備的纖維素保持著天然纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，并具有較規(guī)整的空間結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶度接近天然纖維素，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于使用化學(xué)方法制備的纖維素，但其溶解能力有限，對聚合度大于1400的棉漿粕沒有溶解能力，對聚合度為600的棉短絨漿，所得纖維素溶液濃度小于6%，而且當(dāng)所制備的溶液濃度超過5%時，難以用一般的方法進行脫泡，溶液的可紡性差。
大豆蛋白質(zhì)是來源最豐富的植物蛋白之一，是一種來源充足、營養(yǎng)豐富、用途廣泛、產(chǎn)品及功能多樣化的可再生天然資源，對它進行深入和系統(tǒng)研究開發(fā)，具有重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用前景。采用中國專利CN1584147A所述的方法制備得到的的大豆蛋白/粘膠復(fù)合纖維，它兼具纖維素纖維和蛋白質(zhì)纖維的優(yōu)點，同時由于復(fù)合纖維外層基本上都是蛋白質(zhì)，而且蛋白質(zhì)的氨基酸中累積含量均較真絲對人類更為有利，因此,該制品對人體皮膚更具有保健作用。但是大豆蛋白/粘膠復(fù)合纖維生產(chǎn)中存在的主要問題是蛋白與粘膠共混性不好，從而導(dǎo)致添加到原料中的蛋白大量流失，這既浪費資源，又對環(huán)境造成污染。由于大豆蛋白質(zhì)和纖維基質(zhì)的共混性能較差，即使是結(jié)合到纖維上的蛋白質(zhì)，也有一部分在后續(xù)處理和使用過程中因洗滌而脫落。雖然已經(jīng)開發(fā)出通過甲醛進行后處理的工藝或者通過使用尿素對大豆蛋白在與粘膠溶液混合前進行
預(yù)處理來提高蛋白質(zhì)的保有量，但是在使用甲醛進行交聯(lián)處理時卻增加了污
水排放量以及操作的危險性，而通過尿素對大豆蛋白進行預(yù)處理后添加到粘
膠液中則存在生產(chǎn)過程復(fù)雜而且共混溶液中額外添加的尿素?zé)o法完全去除的
缺點。此外，由于粘膠纖維生產(chǎn)過程中存在的嚴(yán)重污染而使得大豆蛋白/粘膠
復(fù)合纖維發(fā)展前景黯淡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種蛋白質(zhì)保有量高的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維的制備方法，它克服了大豆蛋白/粘膠復(fù)合纖維生產(chǎn)過程中粘膠生產(chǎn)過程中的冗長復(fù)雜
且污染嚴(yán)重的問題；大豆蛋白在復(fù)合纖維中的保有量低的問題；不會改變大豆蛋白/纖維素共混溶液的溶劑組成也不會添加額外的物質(zhì)進入共混液。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種蛋白質(zhì)保有量高的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維制備方法，其特征是通過如下步驟實現(xiàn)的
步驟一配制500克含有重量百分比為7 10%氫氧化鈉，4.5 7%硫脲，1 10%尿素，73 87.5%水的混合溶液，溶液在冰箱中預(yù)冷至-8 -12'C，取10.2 61.2克聚合度為300 1200的棉纖維素迅速加入預(yù)冷溶液中，接著使用循環(huán)冷卻夾套將預(yù)冷溶液控溫在(TC條件下通過電動攪拌機以2000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速強力攪拌5 10分鐘，所得溶液在一個大氣壓下用400目的濾網(wǎng)過濾得到纖維素重量百分比為2 12%的纖維素溶液；
步驟二將26.3 125克蛋白含量在92%, PH值為7.0的大豆分離蛋白粉末加入到所配制的500克含有重量百分比為4.5 7 °/。硫脲/1 10 %尿素混合水溶液中得到5 20 °/。的大豆蛋白懸浮液，通過電動攪拌機在常溫下以2000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)5 60min，然后在所得懸浮液中加入重量百分比為 7 10%的氫氧化鈉，常溫條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)5 30 min，所得溶液在一個 大氣壓下用400目的濾網(wǎng)過濾后得到的大豆蛋白溶液放進冰箱冷卻至-5
20°C;
步驟三將上述通過步驟一和步驟二所得的兩種溶液按照大豆分離蛋白
與纖維素重量百分比為5 50%: 50 95%的比例混合配制成大豆蛋白/纖維素 混合溶液，通過電動攪拌機以1000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速在常溫下攪拌混合5 20min 后將混合溶液在0 2(TC溫度條件下置于過濾瓶中采用真空泵抽真空脫泡 30 200min，將所得大豆蛋白/纖維素混合溶液轉(zhuǎn)移到紡絲機的釜中；
步驟四通過氮氣瓶對大豆蛋白/纖維素混合溶液加壓至O.lMpa使之通過 紡絲機計量泵、紡絲鵝頸管以及24孔孔徑為O.lmm的紡絲機噴絲帽，進入長 為100cm寬為20cm的第一道凝固浴槽中固化成絲條，并在第一道凝固浴槽 尾端通過可調(diào)速的第一牽伸輥對絲條進行預(yù)牽伸，第一道凝固浴配方是重量 百分比為8 25 %的醋酸水溶液或者3 15 %硫酸和3 15 %硫酸鈉的混合水 溶液，第一道凝固浴溫度通過循環(huán)水浴和保溫夾套控制在10 30°C，第一牽 伸輥對絲條的預(yù)牽伸比為50% 90%;
步驟五絲條經(jīng)上述第一道凝固浴預(yù)牽伸固化后經(jīng)引導(dǎo)進入長為150cm 寬為20cm的第二道凝固浴槽中進行充分固化，并在第二道凝固浴槽尾端通過 可調(diào)速的第二牽伸輥對絲條進行再次牽伸，第二道凝固浴配方是重量百分比 為3 15 %硫酸水溶液，第二道凝固浴溫度通過循環(huán)水浴和保溫夾套控制在 10 60°C，第二牽伸輥對絲條的牽伸比為90 140%;
步驟六經(jīng)過上述雙凝固浴固化牽伸的絲條經(jīng)引導(dǎo)進入長為200cm寬為 20cm的熱水槽中在8(TC的熱水中水洗，熱水槽尾端通過可調(diào)速的巻繞裝置控制絲條的水洗時間為lmin，然后進入帶有巻繞輥裝置的烘箱在7(TC條件下進 行烘干2min后接著再利用油劑進行上油，油劑配方的重量百分比為平滑劑
白油調(diào)節(jié)劑油酸皂滲透劑JFC:抱合劑SE-10:乳化劑OP-6:柔軟劑氨 基硅SF-318二30。/。 25%: 15%: 10%: 10%: 10°/。，最后通過巻繞機巻繞成筒 制得蛋白質(zhì)保有量高的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是
1. 該制備方法成本低廉、溶解過程迅速，無毒無污染，有利于環(huán)境保護和操作 人員安全，相比氫氧化鈉和尿素混合水溶液以及氫氧化鈉和硫脲混合水溶液， 可以溶解聚合度更高的纖維素，可以制備更高濃度的纖維素溶液；
2. 使用硫脲，尿素的混合水溶液預(yù)處理大豆分離蛋白并經(jīng)加入氫氧化鈉直接溶
解制備得到大豆分離蛋白溶液與纖維素溶液共混性能好，有利于制備蛋白質(zhì)
保有量高的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維；
3. 與額外添加尿素對大豆蛋白進行預(yù)處理后再經(jīng)與粘膠溶液共混制備得到的 大豆蛋白/粘膠復(fù)合溶液相比，本發(fā)明所用做預(yù)處理的尿素和硫脲以及用來溶 解大豆蛋白的氫氧化鈉，都是按照溶解纖維素的溶劑配比進行配制，不會改 變大豆蛋白/纖維素的混合溶液的溶劑配比也不會添加進入額外的物質(zhì)；
4. 通過雙凝固浴法制備大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維，可以充分固化絲條，通過 這種緩和、充分的固化，有利于提高再生絲條結(jié)構(gòu)的均勻性，同時通過雙凝 固浴的兩次牽伸，有助于紡絲過程中的纖維取向，再通過配制的復(fù)合油劑對 纖維進行上油后可以制備得到機械性能優(yōu)良的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維。
具體實施例方式
以下結(jié)合具體實施例對該發(fā)明做進一步的說明，但實施例僅用于說明，并不限制本發(fā)明的范圍。 實施例l
步驟一配制500克含有重量百分比為7。/。氫氧化鈉，4.5%硫脲，1%尿 素，87.5%水的混合溶液，溶液在冰箱中預(yù)冷至-8 。C，取10.2克聚合度為1200 的棉纖維素迅速加入預(yù)冷溶液中，接著使用循環(huán)冷卻夾套將預(yù)冷溶液控溫在 (TC條件下通過電動攪拌機以2000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速強力攪拌10分鐘，所得溶液在 一個大氣壓下用400目的濾網(wǎng)過濾得到纖維素重量百分比為2%的纖維素溶 液；
步驟二將125克蛋白含量在92%, PH值為7.0的大豆分離蛋白粉末加 入到所配制的500克含有重量百分比為4.5%硫脲/1%尿素混合水溶液中得 到20 %的大豆蛋白懸浮液，通過電動攪拌機在常溫下以2000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速攪 拌反應(yīng)60min，然后在所得懸浮液中加入重量百分比為7%的氫氧化鈉，常溫 條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)30 min，所得溶液在一個大氣壓下用400目的濾網(wǎng)過濾 后得到的大豆蛋白溶液放進冰箱冷卻至-5°。；
步驟三將上述通過步驟一和步驟二所得的兩種溶液按照大豆分離蛋白 與纖維素重量百分比為50%: 50%的比例混合配制成大豆蛋白/纖維素混合溶 液，通過電動攪拌機以1000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速在常溫下攪拌混合5min后將混合溶 液在0。C溫度條件下置于過濾瓶中采用真空泵抽真空脫泡30min，將所得大豆 蛋白/纖維素混合溶液轉(zhuǎn)移到紡絲機的釜中；
步驟四通過氮氣瓶對大豆蛋白/纖維素混合溶液加壓至0.1Mpa使之通過 紡絲機計量泵、紡絲鵝頸管以及24孔孔徑為O.lmm的紡絲機噴絲帽，進入長 為100cm寬為20cm的第一道凝固浴槽中固化成絲條，并在第一道凝固浴槽 尾端通過可調(diào)速的第一牽伸輥對絲條進行預(yù)牽伸，第一道凝固浴配方是重量百分比為8%的醋酸水溶液，第一道凝固浴溫度通過循環(huán)水浴和保溫夾套控制 在1(TC，第一牽伸輥對絲條的預(yù)牽伸比為50%;
步驟五絲條經(jīng)上述第一道凝固浴預(yù)牽伸固化后經(jīng)引導(dǎo)進入長為150cm 寬為20cm的第二道凝固浴槽中進行充分固化，并在第二道凝固浴槽尾端通過 可調(diào)速的第二牽伸輥對絲條進行再次牽伸，第二道凝固浴配方是重量百分比 為3 %硫酸水溶液，第二道凝固浴溫度通過循環(huán)水浴和保溫夾套控制在l(TC， 第二牽伸輥對絲條的牽伸比為90%;
步驟六經(jīng)過上述雙凝固浴固化牽伸的絲條經(jīng)引導(dǎo)進入長為200cm寬為 20cm的熱水槽中在8(TC的熱水中水洗，熱水槽尾端通過可調(diào)速的巻繞裝置控 制絲條的水洗時間為lmin，然后進入帶有巻繞輥裝置的烘箱在7(TC條件下進 行烘干2min后接著再利用油劑進行上油，油劑配方的重量百分比為平滑劑 白油調(diào)節(jié)劑油酸皂滲透劑JFC:抱合劑SE-10:乳化劑OP-6:柔軟劑氨 基硅SF-318=30%: 25%: 15%: 10°/。 10°/。 10%,最后通過巻繞機巻繞成筒 制得蛋白質(zhì)保有量高的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維。
由電子拉力實驗機測得本發(fā)明蛋白質(zhì)保有量高的復(fù)合纖維的強度為
1.39cN/dtex。采用GB/T5009.5-2003標(biāo)準(zhǔn)測得復(fù)合纖維中大豆蛋白保有量為
31.2%。
實施例2
步驟一配制500克含有重量百分比為10%氫氧化鈉，7%硫脲，10%尿 素，73水的混合溶液，溶液在冰箱中預(yù)冷至-12"C，取61.2克聚合度為300 的棉纖維素迅速加入預(yù)冷溶液中，接著使用循環(huán)冷卻夾套將預(yù)冷溶液控溫在 (TC條件下通過電動攪拌機以2000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速強力攪拌5分鐘，所得溶液在 一個大氣壓下用400目的濾網(wǎng)過濾得到纖維素重量百分比為12%的纖維素溶液；
步驟二將26.3克蛋白含量在92%， PH值為7.0的大豆分離蛋白粉末加 入到所配制的500克含有重量百分比為7 %硫脲/10 %尿素混合水溶液中得 到5 %的大豆蛋白懸浮液，通過電動攪拌機在常溫下以2000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速攪拌 反應(yīng)5min，然后在所得懸浮液中加入重量百分比為10%的氫氧化鈉，常溫條 件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)5min，所得溶液在一個大氣壓下用400目的濾網(wǎng)過濾后得 到的大豆蛋白溶液放進冰箱冷卻至20°C;
步驟三將上述通過步驟一和步驟二所得的兩種溶液按照大豆分離蛋白 與纖維素重量百分比為5%: 95%的比例混合配制成大豆蛋白/纖維素混合溶 液，通過電動攪拌機以1000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速在常溫下攪拌混合20min后將混合溶 液在2(TC溫度條件下置于過濾瓶中采用真空泵抽真空脫泡200min，將所得大 豆蛋白/纖維素混合溶液轉(zhuǎn)移到紡絲機的釜中；
步驟四通過氮氣瓶對大豆蛋白/纖維素混合溶液加壓至O.lMpa使之通過 紡絲機計量泵、紡絲鵝頸管以及24孔孔徑為O.lmm的紡絲機噴絲帽，進入長 為100cm寬為20cm的第一道凝固浴槽中固化成絲條，并在第一道凝固浴槽 尾端通過可調(diào)速的第一牽伸輥對絲條進行預(yù)牽伸，第一道凝固浴配方是重量 百分比為3%硫酸和3%硫酸鈉的混合水溶液，第一道凝固浴溫度通過循環(huán)水 浴和保溫夾套控制在30°C，第一牽伸輥對絲條的預(yù)牽伸比為90%;
步驟五絲條經(jīng)上述第一道凝固浴預(yù)牽伸固化后經(jīng)引導(dǎo)進入長為150cm 寬為20cm的第二道凝固浴槽中進行充分固化，并在第二道凝固浴槽尾端通過 可調(diào)速的第二牽伸輥對絲條進行再次牽伸，第二道凝固浴配方是重量百分比 為15 %硫酸水溶液，第二道凝固浴溫度通過循環(huán)水浴和保溫夾套控制在601:， 第二牽伸輥對絲條的牽伸比為140%;步驟六經(jīng)過上述雙凝固浴固化牽伸的絲條經(jīng)引導(dǎo)進入長為200cm寬為 20cm的熱水槽中在80。C的熱水中水洗，熱水槽尾端通過可調(diào)速的巻繞裝置控 制絲條的水洗時間為lmin，然后進入帶有巻繞輥裝置的烘箱在70。C條件下進 行烘干2min后接著再利用油劑進行上油，油劑配方的重量百分比為平滑劑 白油調(diào)節(jié)劑油酸皂滲透劑JFC:抱合劑SE-10:乳化劑OP-6:柔軟劑氨 基硅SF-318:30。/。 25%: 15%: 10%: 10%: 10°/。，最后通過巻繞機巻繞成筒 制得蛋白質(zhì)保有量高的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維。
由電子拉力實驗機測得本發(fā)明蛋白質(zhì)保有量高的復(fù)合纖維的強度為
1.82cN/dtex。采用GB/T5009.5-2003標(biāo)準(zhǔn)測得復(fù)合纖維中大豆蛋白保有量為 3.2%。
實施例3
步驟一配制500克含有重量百分比為8 %氫氧化鈉，6.5%硫脲，8%尿 素，77.5%水的混合溶液，溶液在冰箱中預(yù)冷至-l(TC，取31.9克聚合度為 620的棉纖維素迅速加入預(yù)冷溶液中，接著使用循環(huán)冷卻夾套將預(yù)冷溶液控溫 在(TC條件下通過電動攪拌機以2000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速強力攪拌8分鐘，所得溶液 在一個大氣壓下用400目的濾網(wǎng)過濾得到纖維素重量百分比為6%的纖維素溶 液；
步驟二將55.6克蛋白含量在92%， PH值為7.0的大豆分離蛋白粉末加 入到所配制的500克含有重量百分比為6.5%硫脲/8%尿素混合水溶液中得 到10 %的大豆蛋白懸浮液，通過電動攪拌機在常溫下以2000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速攪 拌反應(yīng)30min，然后在所得懸浮液中加入重量百分比為8%的氫氧化鈉，常溫 條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)20 min，所得溶液在一個大氣壓下用400目的濾網(wǎng)過濾 后得到的大豆蛋白溶液放進冰箱冷卻至l(TC;步驟三將上述通過步驟一和步驟二所得的兩種溶液按照大豆分離蛋白 與纖維素重量百分比為20%: 80%的比例混合配制成大豆蛋白/纖維素混合溶 液，通過電動攪拌機以1000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速在常溫下攪拌混合10min后將混合溶 液在l(TC溫度條件下置于過濾瓶中采用真空泵抽真空脫泡100min，將所得大 豆蛋白/纖維素混合溶液轉(zhuǎn)移到紡絲機的釜中；
步驟四通過氮氣瓶對大豆蛋白/纖維素混合溶液加壓至O.lMpa使之通過 紡絲機計量泵、紡絲鵝頸管以及24孔孔徑為O.lmm的紡絲機噴絲帽，進入長 為100cm寬為20cm的第一道凝固浴槽中固化成絲條，并在第一道凝固浴槽 尾端通過可調(diào)速的第一牽伸輥對絲條進行預(yù)牽伸，第一道凝固浴配方是重量 百分比為15%硫酸和15%硫酸鈉的混合水溶液，第一道凝固浴溫度通過循環(huán) 水浴和保溫夾套控制在20°C ，第一牽伸輥對絲條的預(yù)牽伸比為80%;
步驟五絲條經(jīng)上述第一道凝固浴預(yù)牽伸固化后經(jīng)引導(dǎo)進入長為150cm 寬為20cm的第二道凝固浴槽中進行充分固化，并在第二道凝固浴槽尾端通過 可調(diào)速的第二牽伸輥對絲條進行再次牽伸，第二道凝固浴配方是重量百分比 為5 %硫酸水溶液，第二道凝固浴溫度通過循環(huán)水浴和保溫夾套控制在30°C ， 第二牽伸輥對絲條的牽伸比為100%;
步驟六經(jīng)過上述雙凝固浴固化牽伸的絲條經(jīng)引導(dǎo)進入長為200cm寬為 20cm的熱水槽中在8(TC的熱水中水洗，熱水槽尾端通過可調(diào)速的巻繞裝置控 制絲條的水洗時間為lmin，然后進入帶有巻繞輥裝置的烘箱在7(TC條件下進 行烘干2min后接著再利用油劑進行上油，油劑配方的重量百分比為平滑劑 白油調(diào)節(jié)劑油酸皂滲透劑JFC:抱合劑SE-10:乳化劑OP-6:柔軟劑氨 基硅SF-318二30。/。 25%: 15%: 10%: 10°/。 10%,最后通過巻繞機巻繞成筒 制得蛋白質(zhì)保有量高的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維。由電子拉力實驗機測得本發(fā)明蛋白質(zhì)保有量高的復(fù)合纖維的強度為
2.04cN/dtex。采用GB/T5009.5-2003標(biāo)準(zhǔn)測得復(fù)合纖維中大豆蛋白保有量為
15.30/0。
實施例4
步驟一配制500克含有重量百分比為9%氫氧化鈉，5%硫脲，3%尿 素，83%水的混合溶液，溶液在冰箱中預(yù)冷至-9r:，取20.8克聚合度為800 的棉纖維素迅速加入預(yù)冷溶液中，接著使用循環(huán)冷卻夾套將預(yù)冷溶液控溫在 (TC條件下通過電動攪拌機以2000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速強力攪拌6分鐘，所得溶液在 一個大氣壓下用400目的濾網(wǎng)過濾得到纖維素重量百分比為4%的纖維素溶 液；
步驟二將68.2克蛋白含量在92%， PH值為7.0的大豆分離蛋白粉末加 入到所配制的500克含有重量百分比為5%硫脲/3%尿素混合水溶液中得到 12 %的大豆蛋白懸浮液，通過電動攪拌機在常溫下以2000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速攪拌反 應(yīng)25min,然后在所得懸浮液中加入重量百分比為9%的氫氧化鈉，常溫條件 下繼續(xù)攪拌反應(yīng)15 min，所得溶液在一個大氣壓下用400目的濾網(wǎng)過濾后得 到的大豆蛋白溶液放進冰箱冷卻至0°C;
步驟三將上述通過步驟一和步驟二所得的兩種溶液按照大豆分離蛋白 與纖維素重量百分比為30%: 70%的比例混合配制成大豆蛋白/纖維素混合溶 液，通過電動攪拌機以1000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速在常溫下攪拌混合15min后將混合溶 液在5'C溫度條件下置于過濾瓶中采用真空泵抽真空脫泡150min，將所得大 豆蛋白/纖維素混合溶液轉(zhuǎn)移到紡絲機的釜中；
步驟四通過氮氣瓶對大豆蛋白/纖維素混合溶液加壓至O.lMpa使之通過 紡絲機計量泵、紡絲鵝頸管以及24孔孔徑為O.lmm的紡絲機噴絲帽，進入長為100cm寬為20cm的第一道凝固浴槽中固化成絲條，并在第一道凝固浴槽 尾端通過可調(diào)速的第一牽伸輥對絲條進行預(yù)牽伸，第一道凝固浴配方是重量 百分比為25 %的醋酸水溶液，第一道凝固浴溫度通過循環(huán)水浴和保溫夾套控 制在20°C ，第一牽伸輥對絲條的預(yù)牽伸比為65%;
步驟五絲條經(jīng)上述第一道凝固浴預(yù)牽伸固化后經(jīng)引導(dǎo)進入長為150cm 寬為20cm的第二道凝固浴槽中進行充分固化，并在第二道凝固浴槽尾端通過 可調(diào)速的第二牽伸輥對絲條進行再次牽伸，第二道凝固浴配方是重量百分比 為12 %硫酸水溶液，第二道凝固浴溫度通過循環(huán)水浴和保溫夾套控制在35°C ， 第二牽伸輥對絲條的牽伸比為120%;
步驟六經(jīng)過上述雙凝固浴固化牽伸的絲條經(jīng)引導(dǎo)進入長為200cm寬為 20cm的熱水槽中在8(TC的熱水中水洗，熱水槽尾端通過可調(diào)速的巻繞裝置控 制絲條的水洗時間為lmin，然后進入帶有巻繞輥裝置的烘箱在7(TC條件下進 行烘干2min后接著再利用油劑進行上油，油劑配方的重量百分比為平滑劑 白油調(diào)節(jié)劑油酸皂滲透劑JFC:抱合劑SE-10:乳化劑OP-6:柔軟劑氨 基硅SF-318=30%: 25%: 15%: 10%: 10%: 10%，最后通過巻繞機巻繞成筒 制得蛋白質(zhì)保有量高的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維。
由電子拉力實驗機測得本發(fā)明蛋白質(zhì)保有量高的復(fù)合纖維的強度為
1.76cN/dtex。采用GB/T5009.5-2003標(biāo)準(zhǔn)測得復(fù)合纖維中大豆蛋白保有量為
20.6%。
實施例5
步驟一配制500克含有重量百分比為7.5%氫氧化鈉，4.5%硫脲，4%尿 素，84%水的混合溶液，溶液在冰箱中預(yù)冷至-l(TC，取43.5克聚合度為500
的棉纖維素迅速加入預(yù)冷溶液中，接著使用循環(huán)冷卻夾套將預(yù)冷溶液控溫在(TC條件下通過電動攪拌機以2000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速強力攪拌10分鐘，所得溶液 在一個大氣壓下用400目的濾網(wǎng)過濾得到纖維素重量百分比為8%的纖維素溶 液；
步驟二將88.2克蛋白含量在92%， PH值為7.0的大豆分離蛋白粉末加 入到所配制的500克含有重量百分比為4.5%硫脲/4%尿素混合水溶液中得 到15 %的大豆蛋白懸浮液，通過電動攪拌機在常溫下以2000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速攪 拌反應(yīng)40min，然后在所得懸浮液中加入重量百分比為7。/。的氫氧化鈉，常溫 條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min，所得溶液在一個大氣壓下用400目的濾網(wǎng)過濾 后得到的大豆蛋白溶液放進冰箱冷卻至0°C;
步驟三將上述通過步驟一和步驟二所得的兩種溶液按照大豆分離蛋白 與纖維素重量百分比為20%: 80%的比例混合配制成大豆蛋白/纖維素混合溶 液，通過電動攪拌機以1000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速在常溫下攪拌混合10min后將混合溶 液在0'C溫度條件下置于過濾瓶中采用真空泵抽真空脫泡100min，將所得大 豆蛋白/纖維素混合溶液轉(zhuǎn)移到紡絲機的釜中；
歩驟四通過氮氣瓶對大豆蛋白/纖維素混合溶液加壓至O.lMpa使之通過 紡絲機計量泵、紡絲鵝頸管以及24孔孔徑為O.lmm的紡絲機噴絲帽，進入長 為100cm寬為20cm的第一道凝固浴槽中固化成絲條，并在第一道凝固浴槽 尾端通過可調(diào)速的第一牽伸輥對絲條進行預(yù)牽伸，第一道凝固浴配方是重量 百分比為8%硫酸和10%硫酸鈉的混合水溶液，第一道凝固浴溫度通過循環(huán) 水浴和保溫夾套控制在15°C，第一牽伸輥對絲條的預(yù)牽伸比為75%;
步驟五絲條經(jīng)上述第一道凝固浴預(yù)牽伸固化后經(jīng)引導(dǎo)進入長為150cm 寬為20cm的第二道凝固浴槽中進行充分固化，并在第二道凝固浴槽尾端通過 可調(diào)速的第二牽伸輥對絲條進行再次牽伸，第二道凝固浴配方是重量百分比為10 %硫酸水溶液，第二道凝固浴溫度通過循環(huán)水浴和保溫夾套控制在
40°C，第二牽伸輥對絲條的牽伸比為110%;
步驟六經(jīng)過上述雙凝固浴固化牽伸的絲條經(jīng)引導(dǎo)進入長為200cm寬為 20cm的熱水槽中在80。C的熱水中水洗，熱水槽尾端通過可調(diào)速的巻繞裝置控 制絲條的水洗時間為lmin，然后進入帶有巻繞輥裝置的烘箱在7(TC條件下進 行烘干2min后接著再利用油劑進行上油，油劑配方的重量百分比為平滑劑 白油調(diào)節(jié)劑油酸皂滲透劑JFC:抱合劑SE-10:乳化劑OP-6:柔軟劑氨 基硅SF-318二30。/。 25°/。 15%: 10%: 10%: 10%,最后通過巻繞機巻繞成筒 制得蛋白質(zhì)保有量高的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維。
由電子拉力實驗機測得本發(fā)明蛋白質(zhì)保有量高的復(fù)合纖維的強度為
1.71cN/dtex。采用GB/T5009.5-2003標(biāo)準(zhǔn)測得復(fù)合纖維中大豆蛋白保有量為 15.7%。
所用來溶解的大豆分離蛋白市場上有售。
1權(quán)利要求
1. 一種蛋白質(zhì)保有量高的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維制備方法，其特征是通過如下步驟實現(xiàn)的步驟一配制500克含有重量百分比為7～10％氫氧化鈉，4.5～7％硫脲，1～10％尿素，73～87.5％水的混合溶液，溶液在冰箱中預(yù)冷至-8～-12℃，取10.2～61.2克聚合度為300～1200的棉纖維素迅速加入預(yù)冷溶液中，接著使用循環(huán)冷卻夾套將預(yù)冷溶液控溫在0℃條件下通過電動攪拌機以2000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速強力攪拌5～10分鐘，所得溶液在一個大氣壓下用400目的濾網(wǎng)過濾得到纖維素重量百分比為2％～12％的纖維素溶液；步驟二將26. 3～125克蛋白含量在92％，PH值為7.0的大豆分離蛋白粉末加入到所配制的500克含有重量百分比為4.5～7％硫脲/1～10％尿素混合水溶液中得到5～20％的大豆蛋白懸浮液，通過電動攪拌機在常溫下以2000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)5～60min，然后在所得懸浮液中加入重量百分比為7～10％的氫氧化鈉，常溫條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)5～30min，所得溶液在一個大氣壓下用400目的濾網(wǎng)過濾后得到的大豆蛋白溶液放進冰箱冷卻至-5～20℃；步驟三將上述通過步驟一和步驟二所得的兩種溶液按照大豆分離蛋白與纖維素重量百分比為5～50％∶50～95％的比例混合配制成大豆蛋白/纖維素混合溶液，通過電動攪拌機以1000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速在常溫下攪拌混合5～20min后將混合溶液在0～20℃溫度條件下置于過濾瓶中采用真空泵抽真空脫泡30～200min，將所得大豆蛋白/纖維素混合溶液轉(zhuǎn)移到紡絲機的釜中；步驟四通過氮氣瓶對大豆蛋白/纖維素混合溶液加壓至0.1Mpa使之通過紡絲機計量泵、紡絲鵝頸管以及24孔孔徑為0.1mm的紡絲機噴絲帽，進入長為100cm寬為20cm的第一道凝固浴槽中固化成絲條，并在第一道凝固浴槽尾端通過可調(diào)速的第一牽伸輥對絲條進行預(yù)牽伸，第一道凝固浴配方是重量百分比為8～25％的醋酸水溶液或者3～15％硫酸和3～15％硫酸鈉的混合水溶液，第一道凝固浴溫度通過循環(huán)水浴和保溫夾套控制在10～30℃，第一牽伸輥對絲條的預(yù)牽伸比為50～90％；步驟五絲條經(jīng)上述第一道凝固浴預(yù)牽伸固化后經(jīng)引導(dǎo)進入長為150cm寬為20cm的第二道凝固浴槽中進行充分固化，并在第二道凝固浴槽尾端通過可調(diào)速的第二牽伸輥對絲條進行再次牽伸，第二道凝固浴配方是重量百分比為3～15％硫酸水溶液，第二道凝固浴溫度通過循環(huán)水浴和保溫夾套控制在10～60℃，第二牽伸輥對絲條的牽伸比為90～140％；步驟六經(jīng)過上述雙凝固浴固化牽伸的絲條經(jīng)引導(dǎo)進入長為200cm寬為20cm的熱水槽中在80℃的熱水中水洗，熱水槽尾端通過可調(diào)速的卷繞裝置控制絲條的水洗時間為1min，然后進入帶有卷繞輥裝置的烘箱在70℃條件下進行烘干2min后接著再利用油劑進行上油，油劑配方的重量百分比為平滑劑白油調(diào)節(jié)劑油酸皂滲透劑JFC抱合劑SE-10乳化劑OP-6柔軟劑氨基硅SF-318＝30％∶25％∶15％∶10％∶10％∶10％，最后通過卷繞機卷繞成筒制得蛋白質(zhì)保有量高的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，它提供了一種蛋白質(zhì)保有量高的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維制備方法。該方法通過采用氫氧化鈉/硫脲/尿素混合水溶液作為溶劑來溶解纖維素制備高濃度的纖維素溶液，并通過硫脲/尿素混合水溶液對大豆分離蛋白進行預(yù)處理后在所得懸浮液中加入氫氧化鈉直接溶解得到大豆蛋白溶液；將纖維素溶液和大豆蛋白溶液按照比例攪拌混合得到的復(fù)合溶液再經(jīng)脫泡、紡絲機噴絲、凝固、牽伸、水洗、干燥、上油工藝后經(jīng)卷繞制備得到機械性能優(yōu)良、蛋白質(zhì)保有量高的大豆蛋白/纖維素復(fù)合纖維。生產(chǎn)過程中避免了粘膠法冗長復(fù)雜且污染嚴(yán)重的工藝。
文檔編號D01F8/00GK101509156SQ200910048098
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者俞建勇, 帥 張, 李發(fā)學(xué), 園 田, 趙詩穎 申請人:東華大學(xué)