專利名稱:一種植物蛋白質(zhì)－纖維素復(fù)合纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植物蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
纖維素纖維是最早成為紡織纖維的化學(xué)纖維，由于它以自然界中可不斷再生的各種富含纖維素的植物為原料，這些植物包括木材、棉短絨、甘蔗渣等，通過(guò)一系列的物理化學(xué)加工，將纖維素再生而制得的再生纖維。纖維素纖維具有吸濕性、透氣性、抗靜電性和良好的染色性，又具有良好的保暖性、人體親和性、自然抑菌性、真絲般光澤和舒適的手感等優(yōu)點(diǎn)，因此在服裝等領(lǐng)域有著廣泛的用途。另外，由于全球石油可開(kāi)采量不斷減少，限制了以石油為原料的合成纖維的進(jìn)一步發(fā)展，因而纖維素纖維的開(kāi)發(fā)日益受到人們的重視。但傳統(tǒng)的生產(chǎn)纖維素纖維的粘膠工藝中，要使用CS2和堿形成纖維素黃酸酯溶液即粘膠，存在著工藝流程長(zhǎng)、生產(chǎn)中使用CS2有害氣體及三廢污染環(huán)境等問(wèn)題。
我國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，有豐富的油料作物資源和巨大的油料加工生產(chǎn)能力，其中加工油料所產(chǎn)生的餅粕含大量的蛋白質(zhì)，如大豆粕的蛋白質(zhì)含量為50％、花生粕為41.7％、菜籽粕為36％、棉籽粕為42％、葵花籽為39％、苧麻餅為57.8％。這些餅粕大多作為飼料和農(nóng)家肥使用，近來(lái)也在進(jìn)行蛋白提取深加工的研究，以作食品添加劑應(yīng)用。也有人開(kāi)始把這些蛋白質(zhì)用于化學(xué)纖維的改性，如蛋白質(zhì)用于維綸的改性申請(qǐng)?zhí)枮?9116636.1和02109966.9的中國(guó)專利；植物蛋白改性腈綸如申請(qǐng)?zhí)枮?3115288.0的中國(guó)專利；植物蛋白改性粘膠纖維如申請(qǐng)?zhí)枮?2138823.7的中國(guó)專利，其中使用了部分維綸原料。然而維綸和腈綸均為合成纖維，其原料為煤、石油、天然氣和電石等，由于其發(fā)展受到不同程度的限制，且生物可降解性較差，粘膠纖維生產(chǎn)中存在嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種植物蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種植物蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維的制備方法。
本發(fā)明是利用從油料餅粕中提取的蛋白質(zhì)和纖維素進(jìn)行分子復(fù)合，經(jīng)紡絲及后加工工藝而制得的一種蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維。這種纖維既保留了纖維素纖維原有的吸濕性、透氣性、抗靜電性和良好的染色性等優(yōu)點(diǎn)，又增加了纖維的保暖性、人體親和性、自然抑菌性、真絲般光澤和舒適的手感，同時(shí)又對(duì)油料餅粕進(jìn)行了充分的利用，提取蛋白質(zhì)后的渣料還可作飼料和農(nóng)家肥使用。另外可利用原有的粘膠纖維設(shè)備，就可進(jìn)行植物蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維的生產(chǎn)，這種纖維有生產(chǎn)成本低而附加值高的特點(diǎn)，而且原料可再生、產(chǎn)品可降解、生產(chǎn)污染小、符合國(guó)際上對(duì)生態(tài)紡織品的要求。本發(fā)明的工藝如圖1所示。
本發(fā)明的特征是利用蛋白質(zhì)在一些無(wú)機(jī)鹽水溶液及有機(jī)溶劑中溶解的性能，從而制得適合于纖維素復(fù)合紡絲的漿液。通過(guò)濕法或干濕法紡絲工藝紡制而得植物蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維。
本發(fā)明所用的植物蛋白質(zhì)的原料為大豆、腰果、花生、油菜籽、芝麻、葵花籽、棉籽、蓖麻籽的渣粕中提取的蛋白質(zhì)。所述植物蛋白質(zhì)可為上述提取蛋白質(zhì)的單一品種或是混合物。
本發(fā)明所用的溶解蛋白質(zhì)的溶劑為無(wú)機(jī)鹽的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亞砜，堿或酸。
本發(fā)明所用的蛋白質(zhì)濃度為10～40％。
本發(fā)明所用的纖維素原料是由棉短絨、非成型木材、甘蔗渣、秸桿、竹子等可再生性植物副產(chǎn)品或廢料等，制成含纖維素90％以上的漿粕，將其溶解于溶劑中制成溶液；或?qū)⒗w維素漿粕加工制成衍生物--纖維素氨基甲酸酯，再將其溶解于溶劑中制成溶液。濃度為含8～30％的纖維素或其衍生物。
本發(fā)明中所用的纖維素衍生物纖維素氨基甲酸酯，是將纖維素加氫氧化鈉堿化和氧化降解，然后加尿素加熱反應(yīng)合成制得。
本發(fā)明所用的溶解纖維素的溶劑為無(wú)機(jī)鹽的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亞砜、N-甲基嗎啉-N-氧化物-水合物(NMMO·H2O)、堿或酸；所用的無(wú)機(jī)鹽水溶液為含20～60％重量百分比的氯化鋅、硫氰酸鈉或硫氰酸鉀的水溶液。
本發(fā)明的蛋白質(zhì)-纖維素紡絲漿液是一定比例的蛋白質(zhì)溶液和纖維素或其衍生物溶液混合物。所述的比例是蛋白質(zhì)∶纖維素為10～50∶50～90。
本發(fā)明的紡絲是混合漿料從噴絲孔出來(lái)在紡絲浴中凝固牽伸成絲。凝固浴的濃度為1～30％硫酸鈉、硫酸、氯化鋅、硫酸鋅的水溶液或水，溫度為5～70℃。牽伸倍數(shù)1～7倍。
本發(fā)明的凝固浴可為一級(jí)或多級(jí)。
本發(fā)明的凝固后牽伸是在高溫下進(jìn)行的，牽伸的條件是溫度為80～140℃，拉伸倍率為5～20倍。
本發(fā)明的卷曲是熱卷曲，卷曲的溫度是70～110℃。
本發(fā)明的定型是在80～160℃的溫度下進(jìn)行。
本發(fā)明的成品干燥是在80～180℃的溫度下進(jìn)行。



圖1是本發(fā)明的一種植物蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面以四個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但實(shí)施例僅用于說(shuō)明，并不限制發(fā)明的范圍。通過(guò)以下實(shí)施例將有助于理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。
實(shí)施例1大豆餅粕混合其10倍量的水，在30℃浸泡8小時(shí)，分離出不溶解的多糖類殘?jiān)?，這些殘?jiān)俸退?∶12的比例混合，浸泡1小時(shí)分離去殘?jiān)刹糠秩芤汉喜⒂名}酸調(diào)節(jié)溶液PH值為4.4靜置2小時(shí)，進(jìn)行酸沉。離心分離溶解性多糖，離心甩干至蛋白質(zhì)含水率為15％。
把上述蛋白質(zhì)溶解在濃度為9％的氫氧化鈉溶液中使其蛋白質(zhì)濃度為25％，隨后和棉纖維素漿液以蛋白質(zhì)與纖維素比例為1∶4的比例復(fù)配，混合為紡絲漿液，靜置脫泡。
紡絲漿液經(jīng)計(jì)量泵由噴絲孔進(jìn)入凝固浴，凝固浴為10％硫酸水溶液，3％硫酸鈉水溶液，浴溫為50℃拉伸倍率為1.6倍。再經(jīng)蒸汽拉伸，拉伸溫度為100℃，拉伸倍率為10倍，隨后水洗，上油，在溫度120℃的條件下干燥。干燥的纖維在85℃進(jìn)行卷曲，后在130℃溫度熱定型，再次上油，在120℃干燥得到蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維成品。
實(shí)施例2葵花籽粕和其8倍量的PH值為8.8的氫氧化鈉溶液混合，常溫浸泡2小時(shí)，分離出不溶解的多糖類殘?jiān)@些殘?jiān)俸蚉H值為8.8的氫氧化鈉溶液以1∶9的比例混合，浸泡1小時(shí)分離去殘?jiān)?。兩部分溶液合并用鹽酸調(diào)節(jié)溶液PH值為4.6靜置2小時(shí)，進(jìn)行酸沉。離心分離溶解性多糖，離心甩干至蛋白含水率為20％。
把上述蛋白質(zhì)和木纖維素溶解在NMMO·H2O中，使其蛋白質(zhì)濃度為20％，蛋白質(zhì)與纖維素比例為1∶5的比例復(fù)配，混合為紡絲漿液，靜置脫泡。
紡絲漿液經(jīng)計(jì)量泵由噴絲孔經(jīng)過(guò)空氣層進(jìn)入第一凝固浴，凝固浴為水溶液，浴溫為12℃。再經(jīng)第二凝固浴，凝固浴為水溶液，浴溫為30℃，再經(jīng)第三凝固浴進(jìn)行預(yù)拉伸，凝固浴為水溶液，浴溫為45℃拉伸倍率為1.2倍。再經(jīng)蒸汽拉伸，拉伸溫度為120℃，拉伸倍率為11倍，隨后水洗，上油，在溫度140℃的條件下干燥。干燥的纖維在90℃進(jìn)行卷曲，后在120℃溫度熱定型，再次上油，在110℃干燥得到蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維成品。
實(shí)施例3
大豆餅粕混合其10倍量的水，在30℃浸泡8小時(shí)，分離出不溶解的多糖類殘?jiān)?，這些殘?jiān)俸退?∶12的比例混合，浸泡1小時(shí)分離去殘?jiān)刹糠秩芤汉喜⒂名}酸調(diào)節(jié)溶液PH值為4.4靜置2小時(shí)，進(jìn)行酸沉。離心分離溶解性多糖，離心甩千至蛋白質(zhì)含水率為15％，把上述蛋白質(zhì)溶解在濃度為9％的氫氧化鈉溶液中，使其蛋白質(zhì)濃度為25％。
棉漿粕加入9％的氫氧化鈉溶液進(jìn)行堿化和氧化降解，然后按纖維素與尿素比例為1∶3的比例加入尿素，在140℃下加熱反應(yīng)合成為纖維素氨基甲酸酯。隨后和蛋白質(zhì)漿液以纖維素與蛋白質(zhì)比例為5∶1的比例復(fù)配，混合為紡絲漿液，靜置脫泡。
紡絲漿液經(jīng)計(jì)量泵由噴絲孔進(jìn)入凝固浴，凝固浴為10％硫酸水溶液，浴溫為50℃拉伸倍率為1.6倍，制成絲餅。隨后堿洗，水洗，上油，在130℃溫度熱定型，再次上油，在120℃干燥后絡(luò)筒得到蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維長(zhǎng)絲成品。
本發(fā)明制成的植物蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維，其顯著的進(jìn)步效果體現(xiàn)在其短纖維纖度為1～7dtex；干強(qiáng)度為1.5～2.7CN/dtex；濕強(qiáng)度為0.7～1.7CN/dtex；伸長(zhǎng)為10～30％；染色均勻度(灰卡級(jí))≥3。
權(quán)利要求
1.一種植物蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于含10～40％重量的植物蛋白質(zhì)溶液和含8～30％重量的纖維素或纖維素氨基甲酸酯溶液，按蛋白質(zhì)與纖維素為10～50∶50～90的重量比配制成紡絲漿液，通過(guò)濕法或干濕法工藝紡絲，從噴絲孔出來(lái)，在紡絲浴中凝固牽伸成絲，拉伸，堿洗，水洗，上油，卷曲，定型，上油和干燥；上述溶液的溶劑是無(wú)機(jī)鹽的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亞砜、N-甲基嗎啉-N-氧化物-水合物(NMMO·H2O)、堿或酸，所述的無(wú)機(jī)鹽水溶液為含20～60％重量百分比的氯化鋅、硫氰酸鈉或硫氰酸鉀的水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的植物蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于所述的植物蛋白質(zhì)溶液，是采用溶劑法從含蛋白質(zhì)的植物渣粕中把蛋白質(zhì)提取出來(lái)，提取溶劑為水、稀堿溶液、稀酸溶液及無(wú)機(jī)鹽水溶液；再將蛋白質(zhì)溶解制成濃度為10～40％蛋白質(zhì)溶液，溶劑為無(wú)機(jī)鹽的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亞砜、N-甲基嗎啉-N-氧化物-水合物(NMMO·H2O)、堿或酸；所述的無(wú)機(jī)鹽水溶液為含20～60％重量百分比的氯化鋅、硫氰酸鈉或硫氰酸鉀的水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的植物蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于所述的纖維素溶液，是采用制取是先將含纖維素90％以上的漿粕或纖維素氨基甲酸酯溶解于溶劑中制成含8～30％重量百分比的纖維素溶液；上述溶劑為無(wú)機(jī)鹽的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亞砜、N-甲基嗎啉-N-氧化物-水合物(NMMO·H2O)、堿或酸；所述的無(wú)機(jī)鹽水溶液為含20～60％重量百分比的氯化鋅、硫氰酸鈉或硫氰酸鉀的水溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的植物蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于所述的混合漿料從噴絲孔出來(lái)在紡絲浴中凝固牽伸成絲，凝固浴的濃度為1～30％硫酸鈉、硫酸、氯化鋅、硫酸鋅的水溶液或水，溫度為5～70℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的植物蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于所述的牽伸，牽伸溫度為80～140℃，牽伸倍數(shù)為1～7倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的植物蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于所述的拉伸溫度為80～140℃，拉伸倍率為5～20倍，卷曲溫度是70～110℃，定型溫度是80～160℃；干燥溫度是80～180℃。
專利摘要
一種植物蛋白質(zhì)-纖維素復(fù)合纖維，其特征在于由植物蛋白質(zhì)和纖維素或纖維素衍生物組成，植物蛋白質(zhì)占10～50%，纖維素或纖維素衍生物占50～90%，均為重量百分比。其制備方法是將含10～40%重量的植物蛋白質(zhì)溶液和含8～30%重量的纖維素或其衍生物溶液，按蛋白質(zhì)與纖維素為10～50∶50～90的重量比配制成紡絲漿液，通過(guò)濕法或干濕法工藝紡絲，從噴絲孔出來(lái)，在紡絲浴中凝固牽伸成絲，拉伸，堿洗，水洗，上油，卷曲，定型，上油和干燥得到。本發(fā)明復(fù)合纖維既保留了纖維素纖維原有的吸濕性、透氣性、抗靜電性和良好的染色性等優(yōu)點(diǎn)，又增加了纖維的的保暖性、人體親和性、自然抑菌性、真絲般光澤和舒適的手感等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)D01F8/02GKCN1261626SQ200410024650
公開(kāi)日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2004年5月26日
發(fā)明者尹翠玉, 沈新元, 楊慶 申請(qǐng)人:東華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan