本發(fā)明涉及一種蛋清纖維的制備方法，屬紡織技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
人造纖維也稱再生纖維，通常是用含天然纖維或蛋白纖維的物質(zhì)，如木材、甘蔗、蘆葦、大豆蛋白纖維等原料經(jīng)化學(xué)加工后制成的紡織纖維，主要用于紡織的人造纖維主要有黏膠纖維、醋酸纖維、銅氨纖維。蛋白質(zhì)纖維是人造纖維的一個類別，由于其手感柔軟、穿著舒適等特點主要用于衣物制作。目前工業(yè)生產(chǎn)蛋白質(zhì)纖維的主要原料是乳酪素、花生蛋白及大豆蛋白等。
我國雞蛋資源豐富且價格便宜、蛋白質(zhì)含量高，食品加工中蛋清的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如蛋黃，導(dǎo)致蛋清經(jīng)常會被當(dāng)作廢棄物。而蛋清中的主要成分是水和蛋白質(zhì)，具有良好的生物相容性，且蛋白質(zhì)上的氨基和羥基可與重金屬離子生成穩(wěn)定的螯合物而沉淀，主要應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域。以蛋清為原料制備的蛋白質(zhì)纖維可用于水體中重金屬離子的吸附。
中國專利公開號是cn104353426a，公開日期為2015年2月18日，發(fā)明名稱為：一種蛋白質(zhì)纖維吸附鉻離子的方法，該文獻公開了一種用于吸附鉻離子的羊毛的處理方法，經(jīng)過高錳酸鉀的飽和食鹽溶液預(yù)處理后可用于水體中六價鉻離子的吸附。但對于三價鉻離子需通過添加吸附促進劑的方法來吸附，且三價鉻離子的濃度不同，促進劑的最佳用量需通過試驗來確定。
gundloori等于2011年在polymerjournal第43卷第7期的developmentofnon-wovennanofibersofeggalbumen-poly(vinylalcohol)blends:influenceofsolutionpropertiesonmorphologyofnanofibers中公開了一種蛋清-聚乙烯醇混合纖維的制備方法，通過靜電紡絲來制備蛋清的混合纖維。但由于蛋清在干燥狀態(tài)下韌性低易呈粉末狀難以紡制，目前尚未有文獻提出制備純蛋清纖維。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對純蛋清纖維制備難的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種制備純蛋清纖維的方法，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體技術(shù)解決方案為：
本發(fā)明提供了一種純蛋清纖維的制備方法，具體操作為：
a.聚砜溶液的制備
將聚砜與n,n-二甲基甲酰胺按照1：9～2：8的質(zhì)量比混合，以400～800轉(zhuǎn)/min的速度攪拌至完全溶解，將上述溶液放置在真空度為-0.1～0mpa的環(huán)境中4～5h去除氣泡，得到聚砜溶液。
b.前驅(qū)體的制備
將從雞蛋中分離的蛋清和經(jīng)a步驟得到的聚砜溶液分別加入帶有同軸雙噴口的濕法紡絲機中，聚砜溶液以15～40ml/h、蛋清以10～35ml/h的速度經(jīng)計量泵擠出，匯合后經(jīng)過干紡，再經(jīng)凝固浴固化形成以蛋清為芯層、以聚砜為皮層的前驅(qū)體。
其中，所述的蛋清為新鮮雞蛋中分離所得。
其中，干紡距離為10～25mm。
所述的凝固浴為去離子水或乙醇或去離子水與乙醇的混合，其中去離子水與乙醇的混合液體積比為1:9～9:1。
c.蛋清纖維的制備
將經(jīng)b步驟制備的前驅(qū)體取出，置于90～100℃水中加熱2～3h，取出冷卻后放入n,n-二甲基甲酰胺中浸泡4～5天，每12h更換一次新鮮的n,n-二甲基甲酰胺，去除前驅(qū)體中的皮層聚砜，取出用無水乙醇沖洗2～3遍，每次3～5min，自然環(huán)境下晾干得到純的蛋清纖維。
由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明提出的一種蛋清纖維的制備方法，主要是利用聚砜具有熱穩(wěn)定性能好、化學(xué)穩(wěn)定性好、機械強度高、具有較強的疏水性等優(yōu)點。聚砜易溶于n,n-二甲基甲酰胺，聚砜溶液與蛋清中水接觸時能快速成膜，不會破環(huán)蛋清結(jié)構(gòu)且聚砜易去除。本發(fā)明是利用上述聚砜的特點，通過干-濕法紡絲的方法，先制備出以聚砜為皮層、蛋清為芯層的前驅(qū)體，再通過去除皮層聚砜獲得純蛋清纖維。紡制蛋清纖維的原理是利用聚砜為蛋白質(zhì)材料提供一個狹小的微環(huán)境，調(diào)控蛋白質(zhì)材料在微環(huán)境中的生長方式，獲得具有一定強度的蛋白質(zhì)前驅(qū)體，最終紡制得到蛋清纖維。
本發(fā)明中所選擇的聚砜與n,n-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比為1：9～2：8，原因是聚砜與n,n-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比高于以上值會導(dǎo)致粘度太大，n,n-二甲基甲酰胺含量少影響與蛋清中水的交換速度，成膜速度慢；聚砜與n,n-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比低于以上值會導(dǎo)致粘度低，無法包裹蛋清溶液，不能為蛋清纖維的成型提供微環(huán)境。本發(fā)明所選擇的紡絲速度是聚砜溶液為15～40ml/h，蛋清為10～35ml/h，原因是聚砜溶液擠出速度慢難以包裹住芯層蛋清；擠出速度快會導(dǎo)致皮層較厚，降低了與水的交換速度及后期溶解效率。同理，蛋清擠出速度過慢會導(dǎo)致芯層填充速度慢，不連續(xù)；擠出速度過快會導(dǎo)致蛋清含量大，容易從聚砜的外壁溢出，無法形成纖維。
從電子掃描顯微鏡分析可以看出制備得到的蛋清纖維界面為非圓形，其微觀結(jié)構(gòu)表明纖維在成型過程中收縮，最終導(dǎo)致蛋清纖維表面出現(xiàn)溝槽。從傅立葉紅外分析可以看出蛋清纖維在3290、3072、2692、2869、1658、1536cm-1處有純的蛋清的吸收峰，說明蛋清纖維保持了蛋清的主要成分，紡絲過程沒有破壞蛋清的基本結(jié)構(gòu)，具有良好的生物相容性。從熱失重分析可以看出蛋清纖維的熱穩(wěn)定性比純蛋清的穩(wěn)定性更好。
本發(fā)明的制備工藝簡單，蛋清纖維具有良好的生物相容性且無毒無害，制備過程沒有污染物的排放且蛋清纖維使用后能自行降解，環(huán)境友好，符合當(dāng)今社會對環(huán)境保護的要求及綠色行業(yè)的理念。此外，由于蛋清含水分多不采用靜電紡絲而是采用干-濕法紡絲技術(shù)，很大程度上減少了能耗，凝固浴為去離子水或無水乙醇或去離子水與無水乙醇的混合溶液，無毒、無害，可回收循環(huán)利用。本發(fā)明方法可用于吸附水體中如銅離子等重金屬離子。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。
一種蛋清纖維的制備方法，制備步驟如下：
a.聚砜溶液的制備
將聚砜與n,n-二甲基甲酰胺按照1：9～2：8的質(zhì)量比混合，以400～800轉(zhuǎn)/min的速度攪拌至完全溶解，將上述溶液放置在真空度為-0.1～0mpa的環(huán)境中4～5h去除氣泡，得到聚砜溶液。
b.前驅(qū)體的制備
將從雞蛋中分離的蛋清和經(jīng)a步驟得到的聚砜溶液分別加入帶有同軸雙噴口的濕法紡絲機中，聚砜溶液以15～40ml/h、蛋清以10～35ml/h的速度經(jīng)計量泵擠出，匯合后經(jīng)過干紡，再經(jīng)凝固浴固化形成以蛋清為芯層、以聚砜為皮層的前驅(qū)體。
其中，干紡距離為10～25mm。
所述的凝固浴為去離子水或乙醇或去離子水與乙醇的混合，其中去離子水與乙醇混合液的體積比為1:9～9:1。
c.蛋清纖維的制備
將經(jīng)b步驟制備的前驅(qū)體取出，置于90～100℃水中加熱2～3h，取出冷卻后放入n,n-二甲基甲酰胺中浸泡4～5天，每12h更換一次新鮮的n,n-二甲基甲酰胺，取出用無水乙醇沖洗2～3遍，每次3～5min，自然環(huán)境下晾干得到純的蛋清纖維。
具體實施例
實施例一
a.聚砜溶液的制備
將10g聚砜置于90gn,n-二甲基甲酰胺中，以800轉(zhuǎn)/min的速度攪拌至完全溶解，將上述溶液放置在真空度為-0.1～0mpa的環(huán)境中4～5h去除氣泡，得到聚砜溶液。
b.前驅(qū)體的制備
將由雞蛋中分離出的蛋清和經(jīng)a步驟得到的聚砜溶液分別加入帶有同軸雙噴口的濕法紡絲機中，聚砜溶液以15ml/h、從雞蛋中分離的蛋清以10ml/h的速度經(jīng)計量泵擠出，匯合后經(jīng)過10mm干紡，再經(jīng)水浴固化形成以蛋清為芯層、以聚砜為皮層的前驅(qū)體。
c.蛋清纖維的制備
將經(jīng)b步驟得到的前驅(qū)體置于90℃水浴中加熱3h，取出冷卻后放入n,n-二甲基甲酰胺中浸泡4天，每12h更換一次新鮮的n,n-二甲基甲酰胺，取出后用無水乙醇沖洗2～3遍，每次3～5min，自然環(huán)境下晾干得到純的蛋清纖維。
實施例二
a.聚砜溶液的制備
將20g聚砜置于80gn,n-二甲基甲酰胺中,以400轉(zhuǎn)/min的速度攪拌至完全溶解，將上述溶液放置在真空度為-0.1～0mpa的環(huán)境中4～5h去除氣泡，得到聚砜溶液。
b.前驅(qū)體的制備
將由雞蛋中分離出的蛋清和經(jīng)a步驟得到的聚砜溶液的聚砜溶液分別加入帶有同軸雙噴口的濕法紡絲機中，聚砜溶液以40ml/h、從雞蛋中分離的蛋清以35ml/h的速度經(jīng)計量泵擠出，匯合后經(jīng)過25mm干紡，再經(jīng)水浴固化形成以蛋清為芯層、以聚砜為皮層的前驅(qū)體。
c.蛋清纖維的制備
將經(jīng)b步驟得到的前驅(qū)體置于100℃水浴中加熱2h，取出冷卻后放入n,n-二甲基甲酰胺中浸泡4天，每12h更換一次新鮮的n,n-二甲基甲酰胺，取出后用無水乙醇沖洗2～3遍，每次3～5min，自然環(huán)境下晾干得到純的蛋清纖維。
實施例三
a.聚砜溶液的制備
將15g聚砜置于85gn,n-二甲基甲酰胺中，以600轉(zhuǎn)/min的速度攪拌至完全溶解，將上述溶液放置在真空度為-0.1～0mpa的環(huán)境中4～5h去除氣泡，得到聚砜溶液。
b.前驅(qū)體的制備
將由雞蛋中分離出的蛋清和經(jīng)a步驟得到的聚砜溶液分別加入帶有同軸雙噴口的濕法紡絲機中，聚砜溶液以30ml/h、從雞蛋中分離的蛋清以25ml/h的速度經(jīng)計量泵擠出，匯合后經(jīng)過15mm干紡，再經(jīng)無水乙醇固化形成以蛋清為芯層、以聚砜為皮層的前驅(qū)體。
c.蛋清纖維的制備
將經(jīng)b步驟得到的前驅(qū)體置于95℃水浴中加熱2.5h，取出冷卻后放入n,n-二甲基甲酰胺中浸泡4.5天，每12h更換一次新鮮的n,n-二甲基甲酰胺，取出后用無水乙醇沖洗2～3遍，每次3～5min，自然環(huán)境下晾干得到純的蛋清纖維。
實施例四
a.聚砜溶液的制備
將12g聚砜置于88gn,n-二甲基甲酰胺中，以700轉(zhuǎn)/min的速度攪拌至完全溶解，將上述溶液放置在真空度為-0.1～0mpa的環(huán)境中4～5h去除氣泡，得到聚砜溶液。
b.前驅(qū)體的制備
將由雞蛋中分離出的蛋清和經(jīng)a步驟得到的聚砜溶液分別加入帶有同軸雙噴口的濕法紡絲機中，聚砜溶液以20ml/h、從雞蛋中分離的蛋清以15ml/h的速度經(jīng)計量泵擠出，匯合后經(jīng)過15mm干紡，再經(jīng)無水乙醇固化形成以蛋清為芯層、以聚砜為皮層的前驅(qū)體。
c.蛋清纖維的制備
將經(jīng)b步驟得到的前驅(qū)體置于90℃水浴中加熱3h，取出冷卻后放入n,n-二甲基甲酰胺中浸泡4天，每12h更換一次新鮮的n,n-二甲基甲酰胺，取出后用無水乙醇沖洗2～3遍，每次3～5min，自然環(huán)境下晾干得到純的蛋清纖維。
實施例五
a.聚砜溶液的制備
將18g聚砜置于82gn,n-二甲基甲酰胺中，以450轉(zhuǎn)/min的速度攪拌至完全溶解，將上述溶液放置在真空度為-0.1～0mpa的環(huán)境中4～5h去除氣泡，得到聚砜溶液。
b.前驅(qū)體的制備
將由雞蛋中分離出的蛋清和經(jīng)a步驟得到的聚砜溶液分別加入帶有同軸雙噴口的濕法紡絲機中，聚砜溶液以35ml/h、從雞蛋中分離的蛋清以30ml/h的速度經(jīng)計量泵擠出，匯合后經(jīng)過20mm干紡，再經(jīng)去離子水和無水乙醇的混合凝固浴(去離子水與無水乙醇體積比為1:9)固化形成以蛋清為芯層、以聚砜為皮層的前驅(qū)體。
c.蛋清纖維的制備
將經(jīng)b步驟得到的前驅(qū)體置于100℃水浴中加熱3h，取出冷卻后放入n,n-二甲基甲酰胺中浸泡5天，每12h更換一次新鮮的n,n-二甲基甲酰胺，取出后用無水乙醇沖洗2～3遍，每次3～5min，自然環(huán)境下晾干得到純的蛋清纖維。
實施例六
a.聚砜溶液的制備
將16g聚砜置于84gn,n-二甲基甲酰胺中，以500轉(zhuǎn)/min的速度攪拌至完全溶解，將上述溶液放置在真空度為-0.1～0mpa的環(huán)境中4～5h去除氣泡，得到聚砜溶液。
b.前驅(qū)體的制備
將由雞蛋中分離出的從雞蛋中分離的蛋清和經(jīng)a步驟得到的聚砜溶液分別加入帶有同軸雙噴口的濕法紡絲機中，聚砜溶液以25ml/h、從雞蛋中分離的蛋清以20ml/h的速度經(jīng)計量泵擠出，匯合后經(jīng)過20mm干紡，再經(jīng)去離子水和無水乙醇的混合凝固浴(去離子水與無水乙醇的體積比為9:1)固化形成以蛋清為芯層、以聚砜為皮層的前驅(qū)體。
c.蛋清纖維的制備
將經(jīng)b步驟得到的前驅(qū)體置于95℃水浴中加熱3h，取出冷卻后放入n,n-二甲基甲酰胺中浸泡5天，每12h更換一次新鮮的n,n-二甲基甲酰胺，取出后用無水乙醇沖洗2～3遍，每次3～5min，自然環(huán)境下晾干得到純的蛋清纖維。
實施例七
a.聚砜溶液的制備
將14g聚砜置于86gn,n-二甲基甲酰胺中，以650轉(zhuǎn)/min的速度攪拌至完全溶解，將上述溶液放置在真空度為-0.1～0mpa的環(huán)境中4～5h去除氣泡，得到聚砜溶液。
b.前驅(qū)體的制備
將由雞蛋中分離出的蛋清和經(jīng)a步驟得到的聚砜溶液分別加入帶有同軸雙噴口的濕法紡絲機中，聚砜溶液以25ml/h、從雞蛋中分離的蛋清以20ml/h的速度經(jīng)計量泵擠出，匯合后經(jīng)過20mm干紡，再經(jīng)去離子水和無水乙醇的混合凝固浴(去離子水與無水乙醇的體積比為5:5)固化形成以蛋清為芯層、以聚砜為皮層的前驅(qū)體。
c.蛋清纖維的制備
將經(jīng)b步驟得到的前驅(qū)體置于90℃水浴中加熱3h，取出冷卻后放入n,n-二甲基甲酰胺中浸泡5天，每12h更換一次新鮮的n,n-二甲基甲酰胺，取出后用無水乙醇沖洗2～3遍，每次3～5min，自然環(huán)境下晾干得到純的蛋清纖維。