本發(fā)明屬于經(jīng)紗上漿用漿料領域，具體涉及一種用于上漿的棉籽粕蛋白質復配漿料的制備方法。

背景技術：

漿紗是短纖紗機織類織物加工過程中的重要工序，紡織企業(yè)中普遍采用浸壓式上漿機對紗線進行上漿。在上漿過程中，首先將漿料和助劑按照一定比例進行復配，然后在80-100℃的條件下進行30-90min調漿和保溫糊化，然后通過對紗線進行80-100℃液體漿料的浸壓式上漿使得漿料進入紗線內部。紗線通過浸壓上漿后，進入100℃-120℃的烘房中在滾筒上進行烘燥，使得漿料在紗線表面形成漿膜，起到增強紗線強力和耐磨性，貼伏毛羽，減少紗線斷頭，保證紗線在入緯率高達2500-3000m/min的情況下經(jīng)紗開口清晰，斷頭停車次數(shù)少，布面平整，紋路清晰，實現(xiàn)織造的順利進行，保證織造效率在98％以上，十萬緯經(jīng)紗斷頭小于5次，十萬緯緯紗斷頭下于10次。在織物織造工序中，漿液在紗線表面形成的漿膜和進入紗線內部的漿料將在織物形成后通過退漿工序從織物上退除，進而漿料進入退漿廢水中。

在目前，常用的三大類漿料分別為淀粉類漿料、聚乙烯醇漿料(pva)和丙烯酸類漿料，其中pva因其成膜性好，漿膜彈性大，耐磨性好，斷裂強力大，斷裂伸長大，與親水性纖維親和力好而廣泛應用于純棉紗、滌棉混紡紗、錦棉混紡紗和粘膠紗的上漿中。在上漿工藝中pva廣泛與淀粉類漿料復配使用，以提高淀粉漿料的成膜性、耐屈曲性、耐磨性和滲透性，以保證紗線在織造時的斷裂強度和耐磨牢度，避免純淀粉漿料成膜性差，漿膜容易龜裂，上漿率低，紗線在織造過程中出現(xiàn)脆斷頭的問題。相比于純淀粉漿料，pva漿料和淀粉/pva復配漿料，其漿紗性能和質量明顯提高，保證了紗線的可織性。然而，因為pva的使用，造成了退漿用水量增加，退漿溫度增加和退漿廢水直接排放不達標等問題，尤其是高支高密織物退漿不徹底，織物上殘留pva，達不到生態(tài)紡織品標準。以及退漿廢水中pva難以降解，長期積累破壞生態(tài)環(huán)境，造成紡織企業(yè)環(huán)保壓力。據(jù)報道，pva退漿廢水中的pva在厭氧污泥條件下處理300天，降解率僅為15％-25％，而且可以通過食物鏈進入人體內進行積聚。

就目前現(xiàn)狀而言，纖維素纖維紗線的上漿配方中，pva依然是重要的組分，質量占比一般在30％-50％。pva漿料的廣泛應用造成了退漿廢水排放不達標，pva生物降解性差，已成為紡織行業(yè)極難以處理的污染物。因此，如何開發(fā)出一種可以取代pva的綠色環(huán)保漿料已成為紡織漿料行業(yè)亟待解決的問題。

國內曾有學者采用改性羽毛蛋白制備漿料，并將其應用于蛋白質纖維—羊毛和蠶絲的上漿中(公開號cn103923273a)。在公開號為cn103923273a的發(fā)明專利申請材料中，羽毛蛋白漿料要經(jīng)過還原反應和接枝聚合反應，需要反應過程需要氮氣保護，制備條件要求嚴格。

此外，也有將谷類植物蛋白、動物蛋白或者將動植物蛋白為基材的漿料應用于漿紗中(公開號cn103087332a)。在公開號為cn103087332a的發(fā)明專利中，低濃度蛋白質在氫氧化鈉或者乙醇溶液中進行溶解，然后采用鹽酸調節(jié)ph值至中性或者弱堿性環(huán)境后對溶液進行離心或者過濾除去不溶性沉淀物質，然后將可溶性物質制備成漿料。在該專利申請材料中，蛋白質可以直接或者經(jīng)過化學改性后或者與pva復配后作為漿料使用。但是直接使用蛋白質或者直接使用化學改性后的蛋白質作為漿料，其成膜性較差，漿膜硬而脆，容易造成紗線脆斷頭。更致命的問題是，該方法制得的蛋白質漿料經(jīng)過浸壓式上漿后需要經(jīng)過100℃以上的高溫滾筒烘燥，直接造成蛋白質變性，使得蛋白質喪失粘附性和熱塑性。需要指出的是，雖然該專利申請材料中提到了漿料中含有潤滑劑或防腐劑，但潤滑劑是提升蛋白質漿液對紗線的滲透性，防腐劑是防止蛋白質漿料在使用過程中的腐爛與霉變。兩種試劑的加入，在本質上無法改善蛋白質漿料成膜性差和烘燥變性兩大弊端，從而限制了蛋白質漿料在漿紗工序中的成功應用。此外，在該專利中，將蛋白質漿料與pva進行復配，尤其是pva含量超過50％以上時可以有效改善成膜性和烘燥中蛋白質變性，還是無法起到完全代替pva的目的。

因此，如何研發(fā)一種可以有效取代pva的蛋白質漿料已經(jīng)成為一個新的研究方向。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是將完全脫殼的棉籽粕制備成適合經(jīng)紗上漿的漿料，提供一種可行的制備方法。本發(fā)明采用的完全脫殼棉籽粕為原料，因其中含有含有豐富的蛋白質和氨基酸一般是作為動物飼料使用，具有綠色無污染的特性，可以生物降解，屬于環(huán)境友好型材料。因此，將完全脫殼棉籽粕制備成為經(jīng)紗上漿用的漿料以取代pva，可以有效解決退漿廢水難以生物降解的難題，突破退漿廢水難以處理的瓶頸。

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種以完全脫殼棉籽粕為原料的經(jīng)紗上漿蛋白質復配漿料的制備方法，包括：

將經(jīng)過棉酚脫毒處理后的棉籽粕與淀粉按照干基質量比20:1-10:1的比例混合，得到混合干粉，將混合干粉置入混合干粉質量5-20倍的、氫氧根離子濃度為1％至5％的堿性溶液中，超聲波處理5-60min，然后在50℃-95℃恒溫條件下攪拌加熱30-90分鐘，在攪拌加熱過程中加入占混合干粉質量百分比10％-30％的親水性增塑劑，采用稀鹽酸將反應體系ph值調節(jié)至中性或者弱堿性條件，除去沉淀物，得到的漿料即為能夠直接用于上漿的棉籽粕蛋白質復配液體漿料。

進一步的，所述棉籽粕為全脫殼棉籽粕，所含粗蛋白含量在40％以上；棉籽粕在制備漿料前需要經(jīng)過棉酚脫毒處理，脫毒處理的方法可以為水煮法、硫酸亞鐵處理法、堿處理法、浸提法等。優(yōu)選以堿金屬氫氧化物為脫毒劑的堿處理法。

進一步的，棉籽粕在制備漿料前按照20:1-10:1的干基質量比與淀粉進行混合，并采用機械活化法進行活化處理以增加棉籽粕蛋白和淀粉在反應體系中的溶解度，淀粉可以為原淀粉或者通過物理化學方法制備的變性淀粉及其衍生物。

進一步的，所述棉籽粕蛋白的制備體系為堿性溶液，可以為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、液氨所配置的水溶液，也可以為以堿金屬氫氧化鈉、液氨與尿素、硫脲復配的溶液體系。

進一步的，所述機械活化后的棉籽粕蛋白質與淀粉復配漿料在堿性溶液中進行超聲波處理，超聲波功率為200-1000瓦，時間為10min-60min。超聲波處理使得淀粉分子、棉籽粕蛋白質分子中化學鍵斷裂，分子鏈段變小，破壞結晶結構，減小粘度，增加了棉籽粕蛋白與淀粉復配漿料對棉紗的滲透性。同時，超聲波處理可以有效減少堿性反應體系中堿的用量，使得淀粉、棉籽粕蛋白的改性與殺菌同步進行，有效縮短了調漿時間，降低了調漿能耗，減少了后續(xù)退漿廢水處理負擔。

所述在蛋白質漿料制備過程中需要加入增塑劑，增塑劑占混合干粉質量的10％-30％，增塑劑為親水性，如三乙醇胺、丙三醇、甘油、乙二醇、山梨醇、乙醇胺、纖維素醚。親水性增塑劑可以提升棉籽粕蛋白和淀粉的成膜性，增加漿膜的韌性和耐磨性。同時，增塑劑的使用，可以有效避免漿紗在烘干過程中出現(xiàn)蛋白質變性形成的漿膜硬而脆的問題，避免漿膜在織造過程中脫落，提高紗線的可織性。

有益效果

本發(fā)明制備的棉籽蛋白質復配漿料以完全脫殼棉籽粕為主要原料，棉籽粕脂肪含量較低，棉籽粕蛋白質鏈段較短，而且棉籽粕為棉花種子，其中的蛋白質與棉纖維之間有著天然的生物相容性，棉籽蛋白與棉纖維，以及纖維素纖維之間更容易形成物理化學結合。

本發(fā)明提出的采用超聲波法處理淀粉和棉籽粕蛋白質堿性混合體系可以提高復配漿料的滲透性和粘附力，增加了紗線的耐磨性和可織性。同時，超聲波處理可以有效減少堿性反應體系中堿的用量，可以有效縮短調漿時間，降低調漿能耗。

本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質復配漿料具有良好的生物可降解性，漿料于活性污泥中降解1天的cod值即可達到國家環(huán)保部門廢水排放標準，而商用pva漿料在活性污泥中降解60天的cod值依然較高，難以達到排放標準要求。另外，經(jīng)過活性污泥1天降解后，棉籽粕蛋白質復配漿料的氨氮與總氮值均符合廢水排放標準。

本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質復配漿料為液體狀，可以直接注入漿槽使用，避免了已有蛋白質漿料制備方法中需要將蛋白質經(jīng)過過濾、烘干、研磨、分散和再溶解的復雜過程，同時可以有效避免烘干和研磨過程中造成的蛋白質變性，失去漿料應具備的彈性和粘附性。

本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質復配漿料以棉籽粕蛋白、淀粉和親水性增塑劑為主要有效成分，棉籽粕蛋白和淀粉對棉紗、粘膠紗、麻紗、毛紗，以及以棉纖維、再生纖維素纖維、麻纖維和毛纖維為原料的混紡紗具有良好的親和性和滲透性。親水性增塑劑可以提升棉籽粕蛋白和淀粉的成膜性，增加漿膜的韌性和耐磨性。同時，增塑劑的使用，可以有效避免漿紗在烘干過程中出現(xiàn)蛋白質變性形成的漿膜硬而脆的問題，避免漿膜在織造過程中脫落，提高紗線的可織性。

具體實施方式

下面結合具體的實施方式，進一步闡述本發(fā)明：

實施例1

以完全脫殼棉籽粕為原材料，將棉籽粕采用質量分數(shù)為10％的氫氧化鈉溶液進行棉酚脫毒處理，棉籽粕質量分數(shù)為50％，溫度為60℃，處理時間為1小時。將脫毒后的棉籽粕與玉米氧化淀粉按照干基質量比20:1在機械活化設備中進行1小時機械活化。然后將活化后混合物置于濃度為3％的氫氧化鈉溶液反應體系中采用400瓦超聲波處理30min，棉籽粕蛋白質占反應體系質量分數(shù)為10％。將超聲波處理后的反應體系在85℃條件下攪拌10分鐘后加入占棉籽粕蛋白質質量百分比20％的親水性增塑劑甘油。在85℃條件下繼續(xù)攪拌50分鐘。在85℃保溫條件下，采用濃度為7％的稀鹽酸將反應體系ph值調節(jié)至中性。通過離心法除去反應體系中未溶解的沉淀，制得上漿用棉籽粕蛋白質復配液體漿料。

相比較而言，將脫毒后的棉籽粕與玉米氧化淀粉按照干基質量比20:1在機械活化設備中進行1小時機械活化，經(jīng)過機械活化后的棉籽粕蛋白質與玉米氧化淀粉混合物的在濃度為3％的氫氧化鈉溶液反應體系中溶解度為90.5％。再經(jīng)過400瓦超聲波處理30min后，棉籽粕蛋白質與玉米氧化淀粉混合物的在濃度為3％的氫氧化鈉溶液反應體系中溶解度為100％。而沒有經(jīng)過機械活化的棉籽粕蛋白質與玉米氧化淀粉混合物的在濃度為3％的氫氧化鈉溶液反應體系中溶解度為80.3％。

將制備的棉籽粕蛋白質復配液體漿料注入祖克s224型雙漿槽漿紗機漿槽內，將漿液升溫至80℃，對幅寬為1.8米，總經(jīng)根數(shù)為4860根的緊密紡80支純棉紗線進行上漿。在上漿過程過，漿紗機速度為55m/min，主壓漿輥壓力為16kn，預烘溫度為120℃，主烘溫度為100℃，濕區(qū)伸長率為1.05％，干區(qū)伸長率為1.08％，回潮率為8％，卷曲率張力為3kn，上蠟轉速為車速的20％。

對上漿后的紗線進行測試，采用本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質復配液體漿料的上漿率為8.5％，增強率為17.5％，減伸率為21.5％，耐磨提高率為54.25％，毛羽降低率為85.5％。相比較而言，直接采用僅含有棉籽粕蛋白質的未經(jīng)機械活化和超聲波處理的非復配漿料對相同紗線品種，按照相同漿紗工藝進行上漿，上漿率為5％，增強率為16.3％，減伸率為18.5％，耐磨提高率為30.25％，毛羽降低率為75.3％。由此可見，使用本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質復配漿料漿紗質量要優(yōu)于僅含有棉籽粕蛋白質的非復配漿料。

采用豐田jat710噴氣織機對上漿后的紗線按照四上兩下右斜織物組織進行織造，幅寬為1.8米，織機主軸轉速為750r/min，織造效率為92％，十萬緯經(jīng)停次數(shù)為1次，緯停次數(shù)為6次。從織造效率與織物外觀質量來看，采用本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質復配液體漿料上漿后的經(jīng)紗完全符合工廠織造要求。相比較而言，按照相同織物組織、相同幅寬和織造速度對直接采用僅含有棉籽粕蛋白質的未經(jīng)機械活化和超聲波處理的非復配漿料上漿后的相同紗線品種進行織造，織造效率為89％，十萬緯經(jīng)停次數(shù)為5次，緯停次數(shù)為10次。由此可見，使用棉籽粕蛋白質復配漿料上漿后紗線的可織性要優(yōu)于僅含有棉籽粕蛋白質的非復配漿料。

對織造后的含有棉籽粕蛋白質復配漿料的織物采用堿液退漿法進行退漿，退漿后織物上漿液殘留量為0。退漿廢水經(jīng)過活性污泥降解5天后，氨氮和總氮值分別為0.25mg/l和15.2mg/l，均符合國家對紡織廠廢水排放標準(氨氮和總氮值分別為15mg/l和30mg/l)。同時，對采用僅含有棉籽粕蛋白質的未經(jīng)機械活化和超聲波處理的非復配漿料上漿織造后形成的織物進行堿液退漿法退漿，退漿后織物上漿液殘留量為0。退漿廢水經(jīng)過活性污泥降解5天后，氨氮和總氮值分別為0.54mg/l和18.6mg/l。

實施例2

以完全脫殼棉籽粕為原材料，將棉籽粕采用質量分數(shù)為15％的氫氧化鈉溶液進行棉酚脫毒處理，棉籽粕質量分數(shù)為75％，溫度為80℃，處理時間為2小時。

將脫毒后的棉籽粕與玉米氧化淀粉按照干基質量比15:1在機械活化設備中進行1小時機械活化，然后將活化后混合物置于濃度為4％的氫氧化鈉溶液反應體系中采用1000瓦超聲波處理10min，棉籽粕蛋白質占反應體系質量分數(shù)為20％。將超聲波處理后的反應體系在90℃條件下攪拌30分鐘后加入占棉籽粕蛋白質質量百分比30％的親水性增塑劑甘油。在90℃條件下繼續(xù)攪拌60分鐘。在90℃保溫條件下，采用濃度為7％的稀鹽酸將反應體系ph值調節(jié)至7.8。通過離心法除去反應體系中未溶解的沉淀，制得上漿用棉籽粕蛋白質復配液體漿料。

相比較而言，將脫毒后的棉籽粕與玉米氧化淀粉按照干基質量比15:1在機械活化設備中進行1小時機械活化，經(jīng)過機械活化后的棉籽粕蛋白質與玉米氧化淀粉混合物的在濃度為4％的氫氧化鈉溶液反應體系中溶解度為92.5％。再經(jīng)過1000瓦超聲波處理10min后，棉籽粕蛋白質與玉米氧化淀粉混合物的在濃度為4％的氫氧化鈉溶液反應體系中溶解度為100％。而沒有經(jīng)過機械活化的棉籽粕蛋白質與玉米氧化淀粉混合物的在濃度為4％的氫氧化鈉溶液反應體系中溶解度為84.5％。

將制備的棉籽粕蛋白質復配液體漿料注入祖克s224型雙漿槽漿紗機漿槽內，將漿液升溫至90℃，對幅寬為2米，總經(jīng)根數(shù)為6400根的緊密紡120支合股純棉紗線進行上漿。在上漿過程過，漿紗機速度為50m/min，主壓漿輥壓力為15kn，預烘溫度為120℃，主烘溫度為110℃，濕區(qū)伸長率為1.05％，干區(qū)伸長率為1.05％，回潮率為10％，卷曲率張力為4kn，上蠟轉速為車速的10％。

對上漿后的紗線進行測試，采用本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質復配液體漿料的上漿率為10％，增強率為20.25％，減伸率為25.33％，耐磨提高率為50.40％，毛羽降低率為90.25％。

相比較而言，直接采用僅含有棉籽粕蛋白質的未經(jīng)機械活化和超聲波處理的非復配漿料對相同紗線品種，按照相同漿紗工藝進行上漿，上漿率為8％，增強率為18.5％，減伸率為20.25％，耐磨提高率為40.3％，毛羽降低率為87.25％。由此可見，使用本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質復配漿料漿紗質量要優(yōu)于僅含有棉籽粕蛋白質的未經(jīng)機械活化和超聲波處理的非復配漿料。

采用豐田jat710噴氣織機對上漿后的紗線按照五枚三飛經(jīng)面緞紋組織進行織造，幅寬為2米，織機主軸轉速為710r/min，織造效率為98％，十萬緯經(jīng)停次數(shù)為0.85次，緯停次數(shù)為4.25次。從織造效率與織物外觀質量來看，采用本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質復配液體漿料上漿后的經(jīng)紗完全符合工廠織造要求。相比較而言，按照相同織物組織、相同幅寬和織造速度對直接采用僅含有棉籽粕蛋白質的未經(jīng)機械活化和超聲波處理的非復配漿料上漿后的相同紗線品種進行織造，織造效率為92.25％，十萬緯經(jīng)停次數(shù)為1次，緯停次數(shù)為6次。由此可見，使用棉籽粕蛋白質復配漿料上漿后紗線的可織性要優(yōu)于僅含有棉籽粕蛋白質的未經(jīng)機械活化和超聲波處理的非復配漿料。

對織造后的織物采用堿液退漿法進行退漿，退漿后織物上漿液殘留量為0。退漿廢水經(jīng)過活性污泥降解5天后，氨氮和總氮值分別為0.34mg/l和16.7mg/l，均符合國家對紡織廠廢水排放標準(氨氮和總氮值分別為15mg/l和30mg/l)。同時，對采用僅含有棉籽粕蛋白質的未經(jīng)機械活化和超聲波處理的非復配漿料上漿織造后形成的織物進行堿液退漿法退漿，退漿后織物上漿液殘留量為0。退漿廢水經(jīng)過活性污泥降解5天后，氨氮和總氮值分別為1.26mg/l和20.65mg/l。

上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。