一种制备蛋白质改性再生纤维的方法与流程

2021-01-21 08:01:47|

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本发明涉及纺织技术领域，具体是一种制备蛋白质改性再生纤维的方法。

背景技术：

蛋白质再生纤维是用动、植物蛋白与高分子聚合物共混或接枝共聚，再经后加工处理制得的一种复合纤维材料。常用的动物蛋白有：牛奶蛋白、角蛋白、鸡蛋清蛋白等；常用的植物蛋白有大豆蛋白、花生蛋白、菜籽蛋白等；常用的高分子聚合物有聚乙烯醇、聚丙烯腈和再生纤维素等。蛋白质再生纤维及其纺织品具有优良的亲肤性，体感滑爽、舒适，尤其适合做成贴身内衣、儿童服饰和高档纺织品，深受消费者喜爱。动、植物蛋白原料经过脱脂、粉碎等过程处理，得到适宜纺丝用的蛋白质原料。蛋白质用碱性溶液在一定温度和ph值环境下溶解得到蛋白质溶液，蛋白质溶液与高分子聚合物混合后制备成纺丝原液进行纺丝，再经相应的后加工处理，得到蛋白质再生纤维原纤。

但是现有的蛋白质再生纤维的聚合度较低，导致纤维分子结构的牢固度较差，使得由其制成的纺织品易起球、使用寿命短，且原色发黄、染色时易出现色差，而且与染料的亲和力差，水洗后易褪色。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种制备蛋白质改性再生纤维的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种制备蛋白质改性再生纤维的方法，包括以下步骤：

s1：使用蛋白质粉末制备蛋白质浓度为8～25％的蛋白质溶液，使用纤维素原料制备纤维素浓度为15～35％的纤维素溶液；

s2：将纤维素溶液与蛋白质溶液混合，得到混合液；

s3：将混合液加热至85～115℃，并添加偶联剂与二氧化钛粉末；

s4：在85～115℃的温度下对混合液进行搅拌得到纺丝原液，其中，搅拌速度800～1200r/min，搅拌时长0.5～3h；

s6：将纺丝原液进行脱泡、过滤处理后，经喷丝头挤出形成纺丝细流；

s7：纺丝细流经过无尘湿空气层后进入凝固浴液凝固成型，得到初纤维；

s8：对初纤维进行拉伸、缩醛处理、水洗、上油、烘干、卷曲定型和切断程序，制成蛋白质再生纤维；

s9：将蛋白质再生纤维与六碳糖共浴处理，通过席夫碱反应在蛋白质再生纤维上接枝六碳糖；

s10：对接枝六碳糖后的蛋白质再生纤维进行水洗后，以己糖激酶和三磷酸腺苷进行处理，得到蛋白质改性再生纤维。

作为本发明进一步的方案：所述s1中蛋白质粉末的颗粒直径为25～50μm，所述蛋白质粉末的原材料为动物蛋白质或植物蛋白质中的一种或组合。

作为本发明进一步的方案：所述s2中纤维素溶液与蛋白质溶液的比例为15～40:60～85。

作为本发明进一步的方案：所述s3中的偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或有机铬络合物偶联剂的其中一种或组合。

作为本发明进一步的方案：所述s7中的无尘湿空气层为无尘空腔，且空腔内部温度为15～40℃，相对湿度为75～95％。

作为本发明进一步的方案：所述s9中的共浴温度为85～110℃，ph范围为8.5～10.0，时间为1～5h。

作为本发明再进一步的方案：所述s10中的处理温度为20～30℃，ph范围为7.5～8.0，时间为2～18h。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明在对纺丝原液进行制备的过程中，通过添加偶联剂可改善蛋白分子与纤维素分子之间的界面性能，提高界面的粘合性，使蛋白质分子在纤维的空间结构上相互交叉、密集分布，从而提高了纤维的整体强度，可以使制成的再生纤维蓬松丰满、富有弹性。

2、本发明在对纺丝原液进行制备的过程中添加有二氧化钛粉末，二氧化钛作为一种白色颜料，不仅可避免成品纤维原色发黄，同时可起到较好的紫外线掩蔽作用，使纤维制品具备一定的防晒效果，避免限位制品多次晾晒后出现褪色发黄的现象，且二氧化钛为无毒的无机物，不会对人体的皮肤造成损伤。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中，一种制备蛋白质改性再生纤维的方法，包括以下步骤：

s1：使用蛋白质粉末制备蛋白质浓度为8～25％的蛋白质溶液，使用纤维素原料制备纤维素浓度为15～35％的纤维素溶液；

s2：将纤维素溶液与蛋白质溶液混合，得到混合液；

s3：将混合液加热至85～115℃，并添加偶联剂与二氧化钛粉末；

s4：在85～115℃的温度下对混合液进行搅拌得到纺丝原液，其中，搅拌速度800～1200r/min，搅拌时长0.5～3h；

s6：将纺丝原液进行脱泡、过滤处理后，经喷丝头挤出形成纺丝细流；

s7：纺丝细流经过无尘湿空气层后进入凝固浴液凝固成型，得到初纤维；

s8：对初纤维进行拉伸、缩醛处理、水洗、上油、烘干、卷曲定型和切断程序，制成蛋白质再生纤维；

s9：将蛋白质再生纤维与六碳糖共浴处理，通过席夫碱反应在蛋白质再生纤维上接枝六碳糖；

s10：对接枝六碳糖后的蛋白质再生纤维进行水洗后，以己糖激酶和三磷酸腺苷进行处理，得到蛋白质改性再生纤维。

所述s1中蛋白质粉末的颗粒直径为25～50μm，所述蛋白质粉末的原材料为动物蛋白质或植物蛋白质中的一种或组合。

所述s2中纤维素溶液与蛋白质溶液的比例为15～40:60～85。

所述s3中的偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或有机铬络合物偶联剂的其中一种或组合。

所述s7中的无尘湿空气层为无尘空腔，且空腔内部温度为15～40℃，相对湿度为75～95％。

所述s9中的共浴温度为85～110℃，ph范围为8.5～10.0，时间为1～5h。

所述s10中的处理温度为20～30℃，ph范围为7.5～8.0，时间为2～18h。

实施例1：

将羊毛蛋白质粉末制备成蛋白质浓度为14％的蛋白质溶液，将棉花纤维制备成纤维素浓度为30％的纤维素溶液，将纤维素溶液与蛋白质溶液以25：75的比例混合后，加热至110℃，并添加适量偶联剂与二氧化钛粉末(偶联剂可改善蛋白分子与纤维素分子之间的界面性能，提高界面的粘合性，以提高纤维的整体强度，同时二氧化钛粉末作为一种白色颜料，不仅可避免成品纤维原色发黄，同时可起到较好的紫外线掩蔽作用，使纤维制品具备一定的防晒效果)，之后在100～105℃的温度下对混合液体以800r/min的速度进行2h小时的搅拌，得到纺丝原液，将纺丝原液进行脱泡、过滤处理后，经喷丝头挤出形成纺丝细流，纺丝细流经过无尘湿空气层后进入凝固浴液凝固成型，得到初纤维，对初纤维进行拉伸、缩醛处理、水洗、上油、烘干、卷曲定型和切断程序，制成蛋白质再生纤维；将蛋白质再生纤维与六碳糖共浴处理，共浴温度为95℃，ph范围为9.3，时间为3h，通过席夫碱反应在蛋白质再生纤维上接枝六碳糖；对接枝六碳糖后的蛋白质再生纤维进行水洗后，以己糖激酶和三磷酸腺苷进行处理，处理温度为27℃，ph范围为7.6，时间为13h，得到蛋白质改性再生纤维。

实施例2：

将蚕丝蛋白质粉末制备成蛋白质浓度为23％的蛋白质溶液，将甘蔗纤维制备成纤维素浓度为28％的纤维素溶液，将纤维素溶液与蛋白质溶液以21：79的比例混合后，加热至107℃，并添加适量偶联剂与二氧化钛粉末(偶联剂可改善蛋白分子与纤维素分子之间的界面性能，提高界面的粘合性，以提高纤维的整体强度，同时二氧化钛粉末作为一种白色颜料，不仅可避免成品纤维原色发黄，同时可起到较好的紫外线掩蔽作用，使纤维制品具备一定的防晒效果)，之后在100～105℃的温度下对混合液体以900r/min的速度进行2.5h小时的搅拌，得到纺丝原液，将纺丝原液进行脱泡、过滤处理后，经喷丝头挤出形成纺丝细流，纺丝细流经过无尘湿空气层后进入凝固浴液凝固成型，得到初纤维，对初纤维进行拉伸、缩醛处理、水洗、上油、烘干、卷曲定型和切断程序，制成蛋白质再生纤维；将蛋白质再生纤维与六碳糖共浴处理，共浴温度为95℃，ph范围为9.2，时间为2.5h，通过席夫碱反应在蛋白质再生纤维上接枝六碳糖；对接枝六碳糖后的蛋白质再生纤维进行水洗后，以己糖激酶和三磷酸腺苷进行处理，处理温度为30℃，ph范围为7.5，时间为15h，得到蛋白质改性再生纤维。

实施例3：

将大豆蛋白质粉末制备成蛋白质浓度为12％的蛋白质溶液，将棉花纤维制备成纤维素浓度为33％的纤维素溶液，将纤维素溶液与蛋白质溶液以32：68的比例混合后，加热至110℃，并添加适量偶联剂与二氧化钛粉末(偶联剂可改善蛋白分子与纤维素分子之间的界面性能，提高界面的粘合性，以提高纤维的整体强度，同时二氧化钛粉末作为一种白色颜料，不仅可避免成品纤维原色发黄，同时可起到较好的紫外线掩蔽作用，使纤维制品具备一定的防晒效果)，之后在100～105℃的温度下对混合液体以1000r/min的速度进行3h小时的搅拌，得到纺丝原液，将纺丝原液进行脱泡、过滤处理后，经喷丝头挤出形成纺丝细流，纺丝细流经过无尘湿空气层后进入凝固浴液凝固成型，得到初纤维，对初纤维进行拉伸、缩醛处理、水洗、上油、烘干、卷曲定型和切断程序，制成蛋白质再生纤维；将蛋白质再生纤维与六碳糖共浴处理，共浴温度为95℃，ph范围为9.8，时间为5h，通过席夫碱反应在蛋白质再生纤维上接枝六碳糖；对接枝六碳糖后的蛋白质再生纤维进行水洗后，以己糖激酶和三磷酸腺苷进行处理，处理温度为27℃，ph范围为7.9，时间为16h，得到蛋白质改性再生纤维。

实施例4：

将玉米蛋白质粉末制备成蛋白质浓度为25％的蛋白质溶液，将桑叶纤维制备成纤维素浓度为19％的纤维素溶液，将纤维素溶液与蛋白质溶液以16：84的比例混合后，加热至110℃，并添加适量偶联剂与二氧化钛粉末(偶联剂可改善蛋白分子与纤维素分子之间的界面性能，提高界面的粘合性，以提高纤维的整体强度，同时二氧化钛粉末作为一种白色颜料，不仅可避免成品纤维原色发黄，同时可起到较好的紫外线掩蔽作用，使纤维制品具备一定的防晒效果)，之后在100～105℃的温度下对混合液体以800r/min的速度进行2h小时的搅拌，得到纺丝原液，将纺丝原液进行脱泡、过滤处理后，经喷丝头挤出形成纺丝细流，纺丝细流经过无尘湿空气层后进入凝固浴液凝固成型，得到初纤维，对初纤维进行拉伸、缩醛处理、水洗、上油、烘干、卷曲定型和切断程序，制成蛋白质再生纤维；将蛋白质再生纤维与六碳糖共浴处理，共浴温度为100℃，ph范围为8.6，时间为4.5h，通过席夫碱反应在蛋白质再生纤维上接枝六碳糖；对接枝六碳糖后的蛋白质再生纤维进行水洗后，以己糖激酶和三磷酸腺苷进行处理，处理温度为22℃，ph范围为7.7，时间为18h，得到蛋白质改性再生纤维。

对比例1：

本对比例与实施例1的不同之处在于，制备过程中不添加偶联剂。

对比例2：

本对比例与实施例1的不同之处在于制备过程中不添加二氧化钛粉末。

采用现有的测试方法对实施例1～4及对比例1～2中所制备的蛋白质改性再生纤维进行性能测定，结果如下表所示：

通过对比上表中的各项数据可明显得知：

添加有偶联剂的再生纤维，其整体强度明显提高，且具备良好的弹性。

同时通过对实施例与对比例中所制备的蛋白质改性再生纤维进行水洗测试后可得知：

实施例1～4所制备的纤维制品，纤维原色雪白，染色后反复水洗30次以上，无明显褪色。

对比例1所制备的纤维制品，纤维原色雪白，染色后反复水洗30次以上，与水洗前存在明显色差。

对比例2所制备的纤维制品，纤维原色偏黄，染色后反复水洗30次以上，与水洗前存在轻微褪色。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。