黃粉蟲(chóng)蛋白纖維素復(fù)合纖維的生產(chǎn)方法及其產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種黃粉蟲(chóng)蛋白纖維素復(fù)合纖維的生產(chǎn)方法及其產(chǎn)品，產(chǎn)品經(jīng)以下步驟制得：a）黃粉蟲(chóng)蛋白經(jīng)酸洗、離心分離除去廢液后浸入堿液中，加入聚丙烯酰胺和活性炭，萃取除去廢液后的原料再浸入堿液中攪拌均勻，得制液；b）秸稈纖維素（漿粕）溶于N-甲基嗎啉-N-氧化物水溶液，加入烷基二羥乙基氧化胺、七水亞硫酸鈉和沒(méi)食子酸丙酯，加熱攪拌得制液；c）將a）制液和b）制液按照一定比例混合，加入過(guò)氧化苯甲酰、京尼平、山梨醇和硼酸加熱得可紡溶液；d）采用濕法紡絲工藝進(jìn)行紡絲。本發(fā)明方法較傳統(tǒng)粘膠纖維生產(chǎn)方法綠色、節(jié)能、環(huán)保，并且生產(chǎn)的纖維不僅比傳統(tǒng)粘膠纖維具有更好的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性，且吸濕性高、不易變形。
【專利說(shuō)明】黃粉蟲(chóng)蛋白纖維素復(fù)合纖維的生產(chǎn)方法及其產(chǎn)品
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種纖維素纖維生產(chǎn)方法及其產(chǎn)品，尤其涉及一種動(dòng)物蛋白纖維素復(fù)合纖維的生產(chǎn)方法及其產(chǎn)品。
[0002]【背景技術(shù)】:
世界上可利用的植物資源約2000億萬(wàn)噸，它們具有降解可再生性，是一種理想的綠色環(huán)保材料。其中農(nóng)作物秸桿是籽實(shí)收獲后留下的含纖維素成分很高的作物殘留物，是農(nóng)作物的主要副產(chǎn)品。纖維素纖維是最早成為紡織纖維的化學(xué)纖維，其具有優(yōu)良的吸濕性、透氣性、抗靜電性和染色性等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的生產(chǎn)纖維素纖維的粘膠工藝，使用CS2和堿使纖維素形成纖維素磺酸酯溶液即粘膠，存在著工藝流程長(zhǎng)、環(huán)境污染、投資和能耗高等問(wèn)題。另一方面，為了使纖維素纖維具有新的特征，改善其纖維易伸長(zhǎng)變形，織物縮水性大，穩(wěn)定性較差，彈性回復(fù)和抗皺性較差等問(wèn)題，人們嘗試將蛋白質(zhì)添加到纖維素纖維中。然而，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)混合到纖維素中時(shí)，紡絲原始溶液變得不穩(wěn)定，較難以均勻的、穩(wěn)定的方式進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)。
[0003]黃粉蟲(chóng)是國(guó)內(nèi)目前廣泛養(yǎng)殖的一種經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)。因其幼蟲(chóng)的蛋白質(zhì)含量非常豐富，人工飼養(yǎng)的黃粉蟲(chóng)主要用作寵物及經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的飼料，近年來(lái)也有一小部分被加工成各種食品擺上人類的餐桌。由于黃粉蟲(chóng)的養(yǎng)殖方法簡(jiǎn)單、技術(shù)門檻低，目前我國(guó)國(guó)內(nèi)的養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化的特點(diǎn)，使得黃粉蟲(chóng)資源供應(yīng)豐富、價(jià)格低廉。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的保護(hù)范圍只由權(quán)利要求書(shū)所規(guī)定，在任何程度上都不受這一節(jié)
【發(fā)明內(nèi)容】
的陳述所限。
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種黃粉蟲(chóng)蛋白纖維素復(fù)合纖維的生產(chǎn)方法，包括如下步驟:
a)將黃粉蟲(chóng)蛋白質(zhì)按1:10-1:12的重量比浸入pH值為4.2-4.6的鹽酸或硫酸水溶液中，保持溫度32-35°C，攪拌酸洗80-100分鐘，離心分離除去廢液后的原料再按1:10的重量比浸入pH值為8.5-9.5的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液中，保持溫度40-48°C,加入相對(duì)于蛋白質(zhì)原料質(zhì)量的0.2-0.8%聚丙烯酰胺，0.2-0.6%活性炭，萃取60-90分鐘，分離除去廢液后的原料以1:10的重量比浸入pH值為8.5-9.5的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液中，保持溫度55-60°C攪拌2-3小時(shí)；
b)將秸桿纖維素與含水量為13.3%的N-甲基嗎啉-N-氧化物水溶液混合，制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14-25%的纖維素溶液，保持溫度70-120°C，加入相對(duì)于纖維素溶液質(zhì)量2_6%烷基二羥乙基氧化胺，0.5-5%七水亞硫酸鈉和0.8-1.6%沒(méi)食子酸丙酯，攪拌2-3小時(shí)；
c)將步驟a)得到的制液與步驟b)得到的制液按照36-58:38-60的質(zhì)量比混合得到紡絲原液，攪拌并保持溫度80-95°C，加入以下成分，加入量相對(duì)于紡絲原液質(zhì)量:
過(guò)氧化苯甲酰0.4-1.0%
京尼平0.6-1.2%
山梨醇1-2% 攪拌90-120分鐘，加入硼酸2-6%，得到可紡溶液；
d)采用濕法紡絲工藝進(jìn)行紡絲，步驟包括:過(guò)濾、脫泡、噴絲、凝固、拉伸、水洗、上油、干燥致密化、卷曲、定型、冷卻、切斷和打包等工序。
[0006]優(yōu)選的，步驟b )中，烷基二羥乙基氧化胺選自十四烷基二羥乙基氧化胺、十八烷基
二羥乙基氧化胺和油基二羥乙基氧化胺的一種或其組合。
[0007]優(yōu)選的，步驟c)中，還可以加入活性染料，所述活性染料為:活性紅LS-B、活性黃LS-R、活性藏青LS-G的一種或其組合。
[0008]優(yōu)選的，步驟d)中，噴絲板孔徑為0.7-1.2 mm，長(zhǎng)徑比60，噴絲速度5.5-7.0毫米/秒，紡絲線速5.5毫米/秒。
[0009]優(yōu)選的，步驟d)中，凝固步驟的凝固浴使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35-40%的二甲基甲酰胺溶液，凝固浴溫度為15-23°C。
[0010]優(yōu)選的，步驟d)中，拉伸步驟包括空氣拉伸，溶劑拉伸和干熱拉伸。
[0011]更優(yōu)選的，空氣拉伸的拉伸倍率為1.2-2.2倍；溶劑拉伸的拉伸浴為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35-40%的二甲基甲酰胺溶液，浴溫為15-23°C，拉伸倍率為2.3-2.8倍；干熱拉伸的溫度為160-220°C，拉伸倍率為2-2.5倍。
[0012]優(yōu)選的，步驟d)中，上油步驟使用的試劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的丙三醇溶液。
[0013]更優(yōu)選的，纖維上油率為0.15-0.3%。
[0014]本發(fā)明還提供一種通過(guò)以上方法制備的黃粉蟲(chóng)蛋白纖維素復(fù)合纖維。
[0015]本發(fā)明方法使用蛋白質(zhì)、纖維素等天然原料，溶解纖維素的溶劑選用對(duì)人體無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)刺激性的N-甲基嗎啉-N-氧化物(ΝΜΜ0)，且溶劑回收率高，正常生產(chǎn)中回收率可達(dá)99.7%，無(wú)有害廢棄物，制成的纖維可生物降解，是一種綠色、節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的纖維素纖維生產(chǎn)技術(shù)。
[0016]同時(shí)，由于纖維素分子和黃粉蟲(chóng)蛋白均為線性高分子，結(jié)構(gòu)存在相似性，易于結(jié)合，混合后的紡絲原液具有良好的可紡性；另一方面，纖維素和黃粉蟲(chóng)蛋白分子之間通過(guò)天然生物交聯(lián)劑京尼平交聯(lián)形成共價(jià)鍵，提高了纖維素的聚合度和結(jié)晶度，改善了纖維素的剛性結(jié)構(gòu)，使得本發(fā)明方法生產(chǎn)的黃粉蟲(chóng)蛋白纖維素復(fù)合纖維具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性。
[0017]另一方面，本發(fā)明方法生產(chǎn)的黃粉蟲(chóng)蛋白纖維素復(fù)合纖維含有較高氨基酸成份和纖維素成分，具有良好的親膚性、透氣性和吸濕性，且具手感柔軟、色著鮮艷、光澤柔、色牢度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，與市場(chǎng)上現(xiàn)有的動(dòng)物蛋白質(zhì)纖維如牛奶纖維相比，原料資源豐富且價(jià)格低廉，適合普通群體“衣著”需求。
[0018]更進(jìn)一步，相比于市售動(dòng)物蛋白質(zhì)纖維而言，本發(fā)明方法生產(chǎn)的蛋白復(fù)合纖維化學(xué)穩(wěn)定性好、物理機(jī)械性能好、力學(xué)性能優(yōu)良、吸濕透氣抗靜電、親膚性好、纖維懸垂性好、纖度細(xì)、強(qiáng)度高、柔韌好、色澤牢、服用性好，特別適合于各種輕薄、加厚型高檔面料的制備。
[0019]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】詳細(xì)闡述本發(fā)明，但并不將本發(fā)明限制在所述的【具體實(shí)施方式】的范圍中。
[0020]黃粉蟲(chóng)蛋白質(zhì)溶液的制備
將黃粉蟲(chóng)蛋白質(zhì)按1:10-1:12的重量比浸入pH值為4.2-4.6的鹽酸或硫酸水溶液中，保持溫度32-35°C，攪拌酸洗80-100分鐘，離心分離除去廢液后的原料再按1:10的重量比浸入pH值為8.5-9.5的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液中，保持溫度40-48°C,加入以下助劑，加入量相對(duì)于蛋白質(zhì)原料質(zhì)量:0.2-0.8%聚丙烯酰胺，其可以去除蛋白質(zhì)粉內(nèi)?；煊械闹?、色素、無(wú)機(jī)鹽等雜物；0.2-0.6%脫色劑活性炭。
[0021]加入以上助劑后，萃取60-90分鐘，分離除去廢液后的原料以1:10的重量比浸入PH值為8.5-9.5的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，保持溫度55-60°C攪拌2_3小時(shí)，使蛋白充分溶解。
[0022]纖維素紡絲溶液的制備
將秸桿纖維素(漿柏)溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.3%的N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液，制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14-25%的纖維素溶液，保持溫度70-120°C，加入以下助劑，加入量相對(duì)于纖維素溶液質(zhì)量:2-6%抗靜電劑烷基二羥乙基氧化胺(RN+ (CH2CH2OH)2 — 0)，其可使制成的纖維不易產(chǎn)生靜電，絲束柔軟，手感好，烷基二羥乙基氧化胺選自十四烷基二羥乙基氧化胺、十八烷基二羥乙基氧化胺和油基二羥乙基氧化胺中的一種或其組合；0.5-5%穩(wěn)定劑七水亞硫酸鈉(Na2SO3.7H20),其用于穩(wěn)定人造纖維,脫除木質(zhì)素,并具有抗氧化功能；0.8-1.6%抗氧化劑沒(méi)食子酸丙酯，其可以減少纖維素的氧化降解和NMMO的分解。
[0023]NMMO分子中的N-O鍵能夠切斷纖維素晶區(qū)分子鏈之間的氫鍵，并在小分子NMMO與纖維素的羥基之間形成新的氫鍵，從而使纖維素發(fā)生溶解。當(dāng)溫度為70-120°C時(shí)，纖維素大分子間的原有氫鍵被破壞，NMMO溶劑逐漸深入到結(jié)晶體內(nèi)，最終使纖維素完全溶解，得到較好結(jié)晶度和聚向度，均勻透明的纖維素溶液。
[0024]加入以上助劑后，攪拌2-3小時(shí)，使纖維素充分溶解。
[0025]紡絲原液的制備
將已制備的蛋白質(zhì)溶液與已制備的纖維素紡絲溶液，按照36-58份:38-60份重量比，混合得到紡絲原液，攪拌并保持溫度80-95° C，向其中加入以下助劑，加入量相對(duì)于紡絲原液質(zhì)量:
引發(fā)劑:過(guò)氧化苯甲酰0.4-1.0%
交聯(lián)劑:京尼平0.6-1.2%
增塑劑:山梨醇1-2%
加入以上助劑后，攪拌90-120分鐘，紡絲原液發(fā)生共聚、共混。
[0026]黃粉蟲(chóng)蛋白質(zhì)與纖維素分子均具有相似的線型高分子結(jié)構(gòu)，在交聯(lián)劑京尼平的作用下，纖維素分子鏈上的羥基基團(tuán)與黃粉蟲(chóng)蛋白質(zhì)共混交聯(lián)形成共價(jià)鍵，提高了纖維素聚合度和結(jié)晶度，改善了纖維素剛性結(jié)構(gòu)，使復(fù)合纖維具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性。
[0027]向紡絲原液加入硼酸，目的在于調(diào)節(jié)可紡溶液的pH值和粘度，其加入量相對(duì)于紡絲原液質(zhì)量的2-6%，從而得到具有良好可紡性能的紡絲溶液。
[0028]為了對(duì)本發(fā)明的黃粉蟲(chóng)蛋白纖維進(jìn)行染色，向紡絲原液加入活性染料?；钚匀玖戏肿又泻锌珊屠w維中有關(guān)基團(tuán)反應(yīng)形成共價(jià)鍵結(jié)合的活性基團(tuán)。對(duì)于本發(fā)明的蛋白纖維而言，合適的活性染料應(yīng)當(dāng)是能夠與黃粉蟲(chóng)蛋白和纖維素發(fā)生反應(yīng)的、具有良好相容性和具有較高固色率的品種。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，活性紅LS-B、活性黃LS-R、活性藏青LS-G是特別適合的活性染料。
[0029]活性紅LS-B的化學(xué)結(jié)構(gòu)為:
【權(quán)利要求】
1.一種黃粉蟲(chóng)蛋白纖維素復(fù)合纖維的生產(chǎn)方法，包括以下步驟: a)將黃粉蟲(chóng)蛋白質(zhì)按1:10-1:12的重量比浸入pH值為4.2-4.6的鹽酸或硫酸水溶液中，保持溫度32-35°C，攪拌酸洗80-100分鐘，離心分離除去廢液后的原料再按1:10的重量比浸入pH值為8.5-9.5的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液中，保持溫度40-48°C,加入相對(duì)于蛋白質(zhì)原料質(zhì)量的0.2-0.8%聚丙烯酰胺，0.2-0.6%活性炭，萃取60-90分鐘，分離除去廢液后的原料以1:10的重量比浸入pH值為8.5-9.5的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液中，保持溫度55-60°C攪拌2-3小時(shí)； b)將秸桿纖維素與含水量為13.3%的N-甲基嗎啉-N-氧化物水溶液混合，制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14-25%的纖維素溶液，保持溫度70-120°C，加入相對(duì)于纖維素溶液質(zhì)量2_6%烷基二羥乙基氧化胺，0.5-5%七水亞硫酸鈉和0.8-1.6%沒(méi)食子酸丙酯，攪拌2-3小時(shí)； c)將步驟a)得到的制液與步驟b)得到的制液按照36-58:38-60的質(zhì)量比混合得到紡絲原液，攪拌并保持溫度80-95°C，加入以下成分，加入量相對(duì)于紡絲原液質(zhì)量: 過(guò)氧化苯甲酰0.4-1.0% 京尼平0.6-1.2% 山梨醇1-2% 攪拌90-120分鐘，加入硼酸2-6%，得到可紡溶液； d)采用濕法紡絲工藝進(jìn)行紡絲，步驟包括:過(guò)濾、脫泡、噴絲、凝固、拉伸、水洗、上油、干燥致密化、卷曲、定型、冷卻、切斷和打包等工序。
2.權(quán)利要求1的方法，所述步驟b)中，烷基二羥乙基氧化胺選自十四烷基二羥乙基氧化胺、十八烷基二羥乙基氧化胺和油基二羥乙基氧化胺的一種或其組合。
3.權(quán)利要求1的方法，所述步驟c)中，還可以加入活性染料，所述活性染料為:活性紅LS-B、活性黃LS-R、活性藏青LS-G的一種或其組合。
4.權(quán)利要求1的方法，所述步驟d)中，噴絲板孔徑為0.7-1.2 mm，長(zhǎng)徑比60，噴絲速度5.5-7.0毫米/秒，紡絲線速5.5毫米/秒。
5.權(quán)利要求1的方法，所述步驟d)中，凝固步驟的凝固浴使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35-40%的二甲基甲酰胺溶液，凝固浴溫度為15-23°C。
6.權(quán)利要求1的方法，所述步驟d)中，拉伸步驟包括空氣拉伸，溶劑拉伸和干熱拉伸。
7.權(quán)利要求6的方法，所述空氣拉伸的拉伸倍率為1.2-2.2倍；溶劑拉伸的拉伸浴為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35-40%的二甲基甲酰胺溶液，浴溫為15-23°C，拉伸倍率為2.3-2.8倍；干熱拉伸的溫度為160-220°C，拉伸倍率為2-2.5倍。
8.權(quán)利要求1的方法，所述步驟d)中，上油步驟使用的試劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的丙三醇溶液。
9.權(quán)利要求8的方法，所述上油步驟中纖維上油率為0.15-0.3%。
10.一種黃粉蟲(chóng)蛋白纖維素復(fù)合纖維，其通過(guò)權(quán)利要求1-9的任一方法制備。
【文檔編號(hào)】D01D5/12GK103882553SQ201410152283
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】韓曉根 申請(qǐng)人:韓曉根