專利名稱：一種動物蛋白質(zhì)纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動物蛋白質(zhì)纖維，以及該纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
動物蛋白質(zhì)是寶貴的天然資源，由于歷史原因，它的價值尚未得到充分開發(fā)。同時，由于人類活動的失控，造成資源浪費和環(huán)境惡化。有待開發(fā)的廢棄資源有屠宰場廢棄粗禽羽、豬毛，牦牛毛，山羊絨加工廠副產(chǎn)粗山羊毛渣，以及角、蹄碎屑等所含的角蛋白質(zhì)；制革工業(yè)的下腳皮屑所含的膠原蛋白質(zhì)；不符合食品要求的牛奶中所含的酪蛋白質(zhì)。因此，將動物蛋白質(zhì)加工為可用于制作紡織品的纖維，成為眾多科技人員所十分關(guān)注的課題。但是目前已經(jīng)工業(yè)化的纖維依然存在著加工性能差和產(chǎn)生成本高的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是公開一種動物蛋白質(zhì)纖維，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的加工性能差和生產(chǎn)成本高的缺陷，可制作內(nèi)衣和外衣，以使動物蛋白質(zhì)獲得充分的利用；本發(fā)明另一個需要解決的技術(shù)問題是提供所述蛋白質(zhì)纖維的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明的動物蛋白質(zhì)纖維為一種動物蛋白質(zhì)與含碳-碳雙鍵單體的共聚物，其分子量為10,000～300,000；其中，動物蛋白質(zhì)的含量以纖維總量計為10～75％；所述及的含碳-碳雙鍵的單體為丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、依康酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯、丁二烯或異戊二烯中的一種或一種以上。
所說的蛋白質(zhì)為單純的角蛋白質(zhì)，或角蛋白質(zhì)、酪蛋白質(zhì)和膠原蛋白質(zhì)的共混物。角蛋白質(zhì)與酪蛋白質(zhì)共混加工能改善酪蛋白質(zhì)纖維的蓬松性或酪蛋白質(zhì)能提高角蛋白質(zhì)纖維的價值。當(dāng)采用角蛋白質(zhì)與酪蛋白質(zhì)和膠原蛋白質(zhì)的共混物時，優(yōu)選的重量比為角蛋白質(zhì)∶酪蛋白質(zhì)∶膠原蛋白質(zhì)＝1∶0～3∶0～2；更優(yōu)選的比例為角蛋白質(zhì)∶酪蛋白質(zhì)∶膠原蛋白質(zhì)＝1∶0.1～2∶0.1～1.5；上述的動物蛋白質(zhì)纖維的制備方法包括如下步驟(1)紡絲漿液的合成將含有溶劑的水溶液、一種或一種以上的動物蛋白質(zhì)攪拌混合，在0～40℃攪拌3～15小時，加入引發(fā)劑和單體，在50～80℃的條件下反應(yīng)3～9小時，獲得含有改性蛋白質(zhì)的粘稠紡絲漿液；(2)采用濕法紡絲法加工制成纖維。
所用的引發(fā)劑包括過硫酸銨-亞硫酸鈉為代表的氧化還原體系或偶氮二異丁腈為代表的裂解游離基。引發(fā)劑的加入量為單體重量的0.05～1.5％；所用的溶劑包括硫氰酸鈉水溶液、氯化鋅水溶液或二甲基甲酰胺等中的一種。硫氰酸鈉水溶液的濃度為40～62wt％，而以47～57wt％為宜。氯化鋅水溶液的濃度為40～72wt％，而以50～68wt％為宜。
蛋白質(zhì)和單體在溶劑中的含量可依據(jù)不同的溶劑而不同，一般為4～20wt％。在氯化鋅水溶液中，其濃度為4～12wt％，而以5～9wt％為宜。在硫氰酸鈉水溶液中，其濃度為6～20wt％，而以9～15wt％為宜。在二甲基甲酰胺中，其濃度為10～30wt％，而以15～25wt％為宜。漿液中蛋白質(zhì)和單體含量過高，則使反應(yīng)生成的改性蛋白質(zhì)含量過高，粘度升高，流變性差，不利于紡絲成形。含量過低，生產(chǎn)成本增加。
所說的濕法紡絲包括如下步驟先對上述的紡絲漿液其進(jìn)行處理，以脫除未反應(yīng)的單體，過濾去雜質(zhì)，脫泡；所用的濕法紡絲噴絲帽采用微孔直徑為0.05～0.15mm，而以0.06～0.12mm為宜。噴絲孔徑過低則流動阻力增大，容易發(fā)生斷頭及噴絲帽凸出變形。孔徑過大則需相應(yīng)的流量以維持成形，不能維持細(xì)的纖度；然后將經(jīng)濕法紡絲所獲得的纖維浸漬于凝固浴進(jìn)行凝固，凝固液為含有溶劑的水溶液，溶劑的重量百分比濃度為10～66wt％。對硫氰酸鈉溶劑，其凝固浴液濃度為10～30wt％，而以12～18wt％為宜。對氯化鋅溶劑，凝固浴液為10～36wt％，而以20～27wt％為宜。對二甲基甲酰胺，凝固浴液為40～72wt％，而以55～66％為宜。如用于紡制細(xì)纖度纖維還可增加第二凝固浴，其濃度作相應(yīng)稀釋。凝固浴液濃度過低，則凝固過于劇烈，纖維皮層發(fā)脆，纖維多空洞，性能很差。濃度過高，則凝固過于緩和，加工能力低下，設(shè)備過于龐大，導(dǎo)致成本上升。
按照本發(fā)明，凝固溫度為0～20℃，溫度過高凝固太快，成形不佳。溫度過低則成形太慢，且能耗上升。
將凝固處理后的纖維紡絲進(jìn)行拉伸、水洗、熱水拉伸、沸水拉伸、上油、致密化及定型處理，即獲得本發(fā)明的動物蛋白纖維。拉伸采用多段拉伸，總拉伸倍率為8～48倍，以10～36倍為宜。纖維致密化以90℃以上熱風(fēng)松弛或緊張?zhí)幚砑庸?。纖維定型可在蒸汽或過熱蒸汽中實施。
本發(fā)明的動物蛋白纖維為一種以動物蛋白質(zhì)為資源的低成本高品質(zhì)的纖維。目前有待開發(fā)的山羊粗毛、牦牛毛、禽羽、含皮屑豬毛等數(shù)量龐大的資源正是本發(fā)明針對開發(fā)的目標(biāo)。本發(fā)明通過有限混和不同沸水收縮率，改善了蛋白質(zhì)纖維的卷曲蓬松性，可使同一纖維截面上含有不同縮率蛋白質(zhì)的幾率大大提高，在熱處理時導(dǎo)致纖維卷曲蓬松性增加。
采用GB/T14335和GB/T14337標(biāo)準(zhǔn)對本發(fā)明的纖維進(jìn)行測試，結(jié)果表明纖維纖度為1.0～3dtex，抗張強(qiáng)度為0.8～3.5cN/dtex，斷裂伸長為15～45％。本發(fā)明還可改善蛋白質(zhì)纖維的卷曲蓬松性，可使同一纖維截面上含有不同縮率蛋白質(zhì)的幾率大大提高，在熱處理時導(dǎo)致纖維卷曲蓬松性增加。采用GB/T14338進(jìn)行測試，纖維卷曲數(shù)可達(dá)19個/10cm，而常規(guī)的僅為13個/10cm。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式
參見圖1，本發(fā)明的方法依次包括如下步驟紡絲漿液的合成1將含有溶劑的水溶液、一種或一種以上動物蛋白質(zhì)攪拌混合，加入引發(fā)劑和單體，反應(yīng)，獲得粘稠紡絲漿液；紡絲漿液的后處理2對上述的紡絲漿液進(jìn)行處理，以脫除未反應(yīng)的單體，過濾去雜質(zhì)后，脫泡；紡絲3采用濕法紡絲加工制成纖維；纖維的凝固4將所獲得的纖維浸漬通過凝固浴進(jìn)行凝固；纖維紡絲的拉伸5包括沸水拉伸和蒸汽拉伸；上油致密化處理6纖維致密化以90℃以上熱風(fēng)松弛或緊張?zhí)幚砑庸?；定型處?纖維定型可在蒸汽或過熱蒸汽中實施，即獲得本發(fā)明的動物蛋白纖維。
以下將通過實施例對本發(fā)明的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的說明，但實施例不限制本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)的范圍。
實施例1在10升反應(yīng)釜內(nèi)，于14.5kg的63.5％氯化鋅水溶液中分20次等量加入80目干酪素粉末0.70kg，明膠粉末0.20kg，邊加邊攪拌。溫度保持15℃以下攪拌10小時。1小時后升溫至73℃。在40分鐘內(nèi)分十次等量加入含偶氮二異丁腈0.0088kg的丙烯腈1.20kg，維持此溫度范圍攪拌6小時。按此制成的粘稠漿液在真空度100pa下脫除未反應(yīng)的丙烯腈，以400目篩網(wǎng)為過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)后，真空脫泡備用。
此漿液落球粘度220秒*，水可凝固體物含量9.70％，宜于紡絲。
*于25℃溫度時，直徑3毫米鋼珠(0.110±0.001克)在內(nèi)徑25.5mm玻管內(nèi)沉降254毫米所需時間(秒)實施例2
按實施例1所述配制紡絲漿液。漿液以63.5％氯化鋅水溶液為溶劑，含改性蛋白質(zhì)6.3％，其中角蛋白質(zhì)占73.6％，酪蛋白質(zhì)26.4％，以丙烯腈單體接枝共聚，配成紡絲漿液。漿液經(jīng)過濾脫泡后用2000孔、微孔直徑0.08mm噴絲帽濕法紡絲，于10℃含22％氯化鋅水溶液的凝固浴中凝固成形，經(jīng)40℃溫水洗滌，拉伸2.8倍，再在沸水浴中拉伸8倍。絲束上油后在105℃熱風(fēng)中松弛致密化，然后在蒸汽中松弛定型5分鐘制成纖維。纖維纖度1.75dtex，抗張強(qiáng)度1.5cN/dtex，斷裂伸長25.1％。可進(jìn)行紡紗織造。
實施例3按實施例1所述配制紡絲漿液，漿液含有改性蛋白質(zhì)中角蛋白質(zhì)占86.8％，明膠占13.2％。用丙烯腈接枝共聚，漿液用實施例2所述的紡絲方法制成纖維。纖維纖度1.65dtex，抗張強(qiáng)度2.0cN/dtex，斷裂伸長22.5％。
實施例4在62℃的溫度下，于含有角蛋白質(zhì)6.45％的濃氯化鋅水溶液中(氯化鋅濃度為63.5％)加入丙烯腈1.00Kg，甲基丙烯酸甲酯0.14Kg，偶氮二異戊腈0.0068Kg，維持65℃，反應(yīng)5小時。此時，粘稠液體形成，其溶球粘度(測試方法見實施例1)189秒，水可凝固物含量6.49％，經(jīng)真空脫除未反應(yīng)單體，過濾，脫泡，待用。
權(quán)利要求
1.一種動物蛋白質(zhì)纖維，其特征在于，為一種動物蛋白質(zhì)與含碳-碳雙鍵單體的共聚物，分子量為10,000～300,000。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動物蛋白質(zhì)纖維，其特征在于，動物蛋白質(zhì)的含量以纖維總量計為10～75％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動物蛋白質(zhì)纖維，其特征在于，所述及的含碳-碳雙鍵的單體為丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、依康酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯、丁二烯或異戊二烯中的一種或一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動物蛋白質(zhì)纖維，其特征在于，所述及的蛋白質(zhì)為單純的角蛋白質(zhì)或其與酪蛋白質(zhì)或膠原蛋白質(zhì)的共混物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動物蛋白質(zhì)纖維，其特征在于，角蛋白質(zhì)∶酪蛋白質(zhì)∶膠原蛋白質(zhì)＝1∶0～3∶0～2，重量比。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動物蛋白質(zhì)纖維，其特征在于，角蛋白質(zhì)∶酪蛋白質(zhì)∶膠原蛋白質(zhì)＝1∶0.1～2∶0.1～1.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任一項所述的動物蛋白質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)紡絲漿液的合成將含有溶劑的水溶液、動物蛋白質(zhì)和明膠攪拌混合，在0～40℃攪拌3～15小時，加入引發(fā)劑和單體，在50～80℃的條件下反應(yīng)3～9小時，獲得含改性蛋白質(zhì)的粘稠紡絲漿液；(2)采用濕法紡絲法加工制成纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于引發(fā)劑包括過硫酸銨-亞硫酸鈉為代表的氧化還原體系或偶氮二異丁腈為代表的裂解游離基。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于引發(fā)劑的加入量為單體重量的0.05～1.5％。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于溶劑包括硫氰酸鈉水溶液、氯化鋅水溶液或二甲基甲酰胺等中的一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于硫氰酸鈉水溶液的濃度為40～62wt％。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于硫氰酸鈉水溶液的濃度為47～57wt％。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于氯化鋅水溶液的濃度為40～72wt％。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于氯化鋅水溶液的濃度為50～68wt％。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于蛋白質(zhì)和單體在溶劑中的含量為4～30wt％。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于氯化鋅水溶液中，蛋白質(zhì)和單體的含量為5～9wt％。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于在硫氰酸鈉水溶液中，蛋白質(zhì)和單體的含量為6～20wt％。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于在硫氰酸鈉水溶液中，蛋白質(zhì)和單體的含量為9～15wt％。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于在二甲基甲酰胺中，蛋白質(zhì)和單體的含量為10～30wt％。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于在二甲基甲酰胺中，蛋白質(zhì)和單體的含量為15～25wt％。
21.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于濕法紡絲法加工制成纖維包括如下步驟(1)采用常規(guī)的方法對上述的紡絲漿液其進(jìn)行后處理，以脫除未反應(yīng)的單體，過濾去雜質(zhì)后，脫泡；(2)將其經(jīng)濕法紡絲加工制成纖維；(3)將步驟(2)所獲得的纖維浸漬通過凝固浴進(jìn)行凝固，凝固溫度為0～20℃；(4)對步驟(3)獲得的纖維紡絲進(jìn)行拉伸、水洗、熱水拉伸、沸水拉伸、上油、致密化及定型處理，即獲得本發(fā)明的動物蛋白纖維。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，濕法紡絲噴絲帽采用微孔直徑為0.05～0.15mm。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，濕法紡絲噴絲帽采用微孔直徑為0.06～0.12mm。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，凝固液為含有溶劑的水溶液，溶劑的重量百分比濃度為10～66wt％。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述的溶劑為硫氰酸鈉、氯化鋅或?qū)Χ谆柞０贰?br> 26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，還可增加第二凝固浴。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動物蛋白質(zhì)纖維及其制備方法。本發(fā)明的動物蛋白質(zhì)纖維為一種動物蛋白質(zhì)與含碳－碳雙鍵單體的共聚物，其分子量為10,000～300,000，動物蛋白質(zhì)的含量以纖維總量計為10～75％，蛋白質(zhì)為單純的角蛋白質(zhì)或其與酪蛋白質(zhì)或膠原蛋白質(zhì)的共混物。制備方法包括紡絲漿液的合成、紡絲漿液的后處理、濕法紡絲、纖維的凝固和纖維紡絲的拉伸上油致密化定型處理。本發(fā)明的動物蛋白纖維為一種以動物蛋白質(zhì)為資源的低成本高品質(zhì)的纖維可使同一纖維截面上含有不同縮率蛋白質(zhì)的幾率大大提高，在熱處理時導(dǎo)致纖維卷曲蓬松性增加。本發(fā)明的纖維的纖度為1.0～3dtex，抗張強(qiáng)度為0.8～3.5CN/dtex，斷裂伸長為15～45％。
文檔編號D01F6/28GK1508303SQ02155108
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月16日
發(fā)明者許登堡 申請人:中國華源集團(tuán)有限公司