專利名稱：角蛋白復合纖維及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用毛發(fā)角蛋白和聚乙烯醇制造角蛋白復合纖維的方法。
利用天然蛋白質再生蛋白質纖維，目前已經提出了多種方法。如日本東洋紡公司開發(fā)的叫做“ツノン”(欣依)纖維的牛奶蛋白絲，是由約40wt％的牛奶酪蛋白和60wt％的丙烯腈共聚的復合纖維。又如我國已公開專利，申請?zhí)?5111366.6、96116532.4、94114071.7中分別提供了以蠶蛹蛋白、牛奶蛋白和蠶絲蛋白與合成高分子原料丙烯腈、丙烯酰胺或聚丙烯腈的共混、共聚復合纖維的制造方法。另外還有以大豆球蛋白為原料生產大豆蛋白復合纖維的方法。
上述蛋白質復合纖維的蛋白質原料來源是蠶蛹、牛奶、大豆粕。這些蛋白質原料是人類和動物體重要的蛋白質來源，它們有著很高的使用價值和經濟價值，將其用于蛋白質纖維的生產，不僅成本較高，也是對優(yōu)良蛋白質原料資源的浪費。
本發(fā)明提供一種以毛發(fā)角蛋白為原料，生產角蛋白復合纖維的方法?？衫脛游锩?如豬毛、馬毛、牛毛、羊毛等)、禽類羽毛和人發(fā)為原料。原料價值低，來源廣?？山档蜕a成本10-20％。
本發(fā)明涉及的制造角蛋白復合纖維的方法包括(1)、毛發(fā)除雜凈化；(2)、硫化處理使角蛋白變性；(3)、把變性角蛋白溶解于堿性水溶液中；(4)、角蛋白與聚乙烯醇接枝共聚制成可紡性的紡絲溶液；(5)、用濕法紡絲制成角蛋白復合纖維。
首先對原料毛發(fā)進行凈化是必要的。用人工挑選或機械篩選，除去毛發(fā)中的沙石、金屬及較大的植物性雜質；切斷成3-5毫米；用5-10wt％的純堿溶液在40-70℃條件下，按毛發(fā)與純堿溶液重量比1∶10至1∶15混合，攪拌洗滌30-60分鐘；過濾出毛發(fā)，用毛發(fā)重量2-3倍的水沖洗后甩干，得凈化的毛發(fā)。
將凈化的毛發(fā)加入反應容器中，按重量比1∶10至1∶15加入1-3wt％的Na2S溶液；在20-50℃條件下，反應10分鐘至4小時，使角蛋白分子中的二硫鍵、鹽式鍵打開，生成硫化角蛋白，使角蛋白的網絡結構被松解。用稀NaOH溶液調整混合液的PH為9-13.5，加熱至60-80℃，攪拌反應30分鐘至2小時，使毛發(fā)角蛋白完全溶解。用50、200、200、50目的四層不銹鋼網進行過濾。濾液加入密閉容器中，在30-50℃下，邊攪拌邊慢慢加入烯鹽酸，調整PH為4.5-5.0，使角蛋白在等電點下沉淀析出。同時溶液中的Na2S在酸性條件下生成H2S氣體，通過排氣管導出，用NaOH溶液回收利用。生成的角蛋白沉淀靜止2-4小時，排去上層清液，用二層細棉布過濾，離心甩干，得到再生角蛋白。
測定再生角蛋白的含水率，經計算加入去離子水，用稀NaOH溶液調成角蛋白含量為10-20wt％，PH為9-13.5的混合液，并加入適量的二硫鍵阻斷劑，加熱至60-100℃，攪拌至角蛋白完全溶解。其中可選用的二硫鍵阻斷劑及其用量為半胱氨酸3-30mg/kg角蛋白或巰基乙醇4-400mg/kg角蛋白。
聚乙烯醇按照合成纖維領域已知的維尼綸生產工藝進行水洗、溶解、配制成10-20％的聚乙烯醇水溶液。
將溶解的聚乙烯醇溶液，經過濾，送入另一密閉反應器，攪拌并緩慢加入聚乙烯醇干重0.5-2％的溴化氰(BrCN)，反應10-30分鐘。然后將上述角蛋白溶液按角蛋白和聚乙烯醇重量比為(20-50)∶(50-80)的比例，經過濾加入聚乙烯醇溶液中，攪拌并加熱至98±2℃，繼續(xù)攪拌1-2小時，使角蛋白與聚乙烯醇接枝共聚。反應式為 將角蛋白與聚乙烯醇的共混、共聚溶液，徑過濾送入脫泡桶，靜止并保持溫度98±2℃，脫泡6-10小時，制成可紡性的紡絲溶液。
上述過程中的過濾，在小規(guī)模實驗時，可使用燭形濾器或碟形濾器；工業(yè)生產時使用板框式壓濾機。其過濾材料使用三層維綸單面絨和一層細棉布。
脫泡后的紡絲溶液，可利用合成纖維領域已知的聚乙烯醇縮甲醛纖維的紡絲方法方法和設備進行紡絲、牽伸、干燥定型、縮醛化整理，制成角蛋白與聚乙烯醇復合纖維。
本發(fā)明的特點是角蛋白原料價格低廉、來源廣泛生成的復合纖維具有良好的吸濕性、透氣性和染色性，穿著舒適滑爽，親膚性好可充分利用國內維尼綸廠的生產設備，適當增加角蛋白溶解設備，改造后即可生產，投資少，見效快。
下面的實例將進一步描述本發(fā)明，但不能認為是限定發(fā)明的范圍。在這些實例中，份量和百分比是以重量計，除非有另外的說明。
實例一人工挑選除去羊毛中的沙石、金屬及較大的植物性雜質。稱取1kg羊毛，切斷成5毫米，加入5％的純堿溶液15升，在60℃條件下，攪拌洗滌60分鐘，過濾出羊毛，用3升水沖洗后甩干，得凈化的羊毛。
將凈化的羊毛加入反應容器中，加入1.5％的Na2S溶液15升，在室溫下反應2小時，使角蛋白分子中的二硫鍵、鹽式鍵打開，生成硫化角蛋白，使角蛋白的網絡結構被松解。用稀NaOH溶液調整混合液的PH為11-12，加熱至60℃，攪拌反應1小時，使毛發(fā)角蛋白完全溶解。用50、200、200、50目的四層不銹鋼網進行過濾。濾液加入密閉容器中，在30-50℃下，邊攪拌邊慢慢加入稀鹽酸，調整PH為4.5-5.0，使角蛋白在等電點下沉淀析出。同時溶液中的Na2S在酸性條件下生成H2S氣體，通過排氣管導出，用NaOH溶液回收利用。生成的角蛋白沉淀靜止2小時，排出上層清液，用二層細棉布過濾，離心甩干，得到再生角蛋白2.3kg，經測定平均含水率為68±2％。
經計算向2.3kg角蛋白中加入2.3kg去離子水，調成角蛋白含量為16％的混合液，用稀NaOH溶液調PH為11-12，加入二硫鍵阻斷劑半胱氨酸7mg，加熱至95±5℃，攪拌至角蛋白完全溶解，制成15-16％的角蛋白溶液。
稱取1.87kg聚乙烯醇，按照合成纖維領域已知的維尼綸生產工藝進行水洗、溶解、配制成15-16％的聚乙烯醇水溶液。
將聚乙烯醇溶液，經過濾，送入另一密閉反應器，攪拌并緩慢加入25克的溴化氰(BrCN)，反應30分鐘。然后將上述角蛋白溶液經過濾加入聚乙烯醇溶液中，攪拌30分鐘，加熱至98±2℃，繼續(xù)攪拌1小時，使角蛋白與聚乙烯醇接技共聚。再經過濾送入脫泡橢，靜止并保持溫度98±2℃，脫泡8小時，制成可紡性的紡絲溶液。其中角蛋白含量約為30％，聚乙烯醇含量約為70％。
脫泡后的紡絲溶液，可利用合成纖維領域已知的聚乙烯醇縮甲醛纖維的紡絲方法方法和設備進行紡絲、牽伸、干燥定型、縮醛化整理，制成角蛋白與聚乙烯醇復合纖維。其主要性能指標為單絲纖度0.5-2.0dtex，于斷裂強度3.0-4.0CN/dtex，干斷裂伸長率15-20％，標準回潮率7-12％，染色性優(yōu)于蠶絲和聚乙烯醇，耐熱水性達到115℃以上。
實列二稱取除去雜質的豬毛1kg，切斷成5毫米，加入3％的Na2S溶液10升，在室溫下反應4小時，使角蛋白分子中的二硫鍵、鹽式鍵打開，生成硫化角蛋白。其它過程與實例一相同。
本實例與實例一不同的是以豬毛為原料。根據毛發(fā)品種的不同，可適當調整Na2S溶液的濃度，反應溫度和時間。
實例三本實例與實例一不同的是，使角蛋白溶液與聚乙烯醇溶液的混合比例為50∶50，即在復合纖維中角蛋白含量50％，聚乙烯醇含量50％。其它過程與實例一相同。
與實例一的產品相比，由于蛋白質含量的提高，纖維的吸濕性、染色性進一步得到改善，但纖維的干斷裂強度下降為2.0-3.0CN/dtex。
權利要求
1.角蛋白復合纖維，其特征在于它由毛發(fā)角蛋白原料與聚乙烯醇原料接枝共聚而成，按重量百分比以上兩原料各占如下比例角蛋白15-60、聚乙烯醇40-85。
2.根據權利要求1所述，毛發(fā)角蛋白原料包括動物毛(如豬毛、馬毛、牛毛、羊毛等)、禽類羽毛和人發(fā)。
3.角蛋白復合纖維的制造方法，其特征在于凈化后的毛發(fā)角蛋白經硫化處理使角蛋白變性在二硫鍵阻斷劑保護下把變性角蛋白溶解于堿性水溶液中；角蛋白與聚乙烯醇接枝共聚用濕法紡絲制成角蛋白復合長絲或短纖維。
4.根據權利要求3所述的方法，硫化變性過程其特征在于使用重量百分比濃度為1-5％的硫化鈉水溶液，使角蛋白的鹽式鍵和二硫鍵打開，破壞角蛋白的網絡結構，使其松解。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于稀堿溶液，可使用NaOH，調整PH為9-13.5。
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于二硫鍵阻斷劑，可使用巰基乙醇，用量為4-400mg/kg角蛋白。
7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于二硫鍵阻斷劑，可使用半胱氨酸代替巰基乙醇，用量為3-30mg/kg角蛋白。
8.根據權利要求3所述的方法，角蛋白與聚乙烯醇接枝共聚其特征在于可使用溴化氰作為接枝共聚劑，用量為聚乙烯醇干重的1-3％。
全文摘要
角蛋白復合纖維由按重量百分比毛發(fā)角蛋白15－60％、聚乙烯醇40－85％組成。制造方法是(1)毛發(fā)角蛋白用Na
文檔編號D01F9/18GK1403643SQ0112811
公開日2003年3月19日 申請日期2001年8月30日 優(yōu)先權日2001年8月30日
發(fā)明者陳福庫, 祖志東, 孫幫慶, 范偉杰 申請人:陳福庫