專利名稱：蛋白質(zhì)與海藻酸鹽復(fù)合纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由蛋白質(zhì)與海藻酸鈉制成的復(fù)合纖維及其制造方法。屬化 學(xué)纖維新材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
單純由蛋白質(zhì)再生而成的蛋白質(zhì)纖維，因其干、濕態(tài)斷裂強(qiáng)度低，而不具 備實(shí)用性能。近年來，本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員開始用蛋白質(zhì)與合成高分子化合
物混合紡絲的方法來改善蛋白質(zhì)纖維的理化性能，如專利ZL99116636、 ZL02101961、ZL02155315、ZL00116211及本人申請(qǐng)專利ZL01138897、ZL01106274、 ZL01128117等分別公開了各種蛋白質(zhì)原料與聚乙烯醇或聚丙烯腈共混、共聚纖 維的制造方法，雖然改善了蛋白質(zhì)纖維的理化性能指標(biāo)，但因其中合成高分子 化合物的含量高達(dá)70 85%，這樣一來合成纖維(腈綸、維綸)的吸濕性較差、 靜電較強(qiáng)、染色性較差、不能完全生物降解等缺陷也隨之表現(xiàn)出來。本發(fā)明使 用天然高分子化合物海藻酸鈉與蛋白質(zhì)復(fù)合制成的纖維，克服了上述缺點(diǎn)，具 有良好的吸濕性、抗靜電性，染色性優(yōu)良，可完全生物降解，是一種真正的綠 色生態(tài)紡織品原料，并且該纖維阻燃性能良好，適用于制造假發(fā)的發(fā)絲，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是使用具有良好成纖性能的天然高分子化合物海藻酸鈉與蛋 白質(zhì)復(fù)合紡絲，改善蛋白質(zhì)纖維的理化性能指標(biāo)，提高服用性能及品質(zhì)，使成 品纖維符合綠色生態(tài)紡織品要求。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 1、紡絲原液的制備 (l)將提純的蛋白質(zhì)，按10% 30%的重量百分比濃度，用堿性水溶液于
40 100°C，攪拌溶解30 120分鐘，使蛋白質(zhì)充分溶解。所用的堿為NaOH、 ■、 NH3*H20、 Na2C03、 K2C03、三乙醇胺中的一種或幾種，優(yōu)選使用NaOH，用用量為蛋白質(zhì)量的1 10%。蛋白質(zhì)原料包括從大豆、花生、棉籽、菜籽中提取 的植物蛋白質(zhì)；從乳品中提取的酪蛋白；從動(dòng)物毛發(fā)中提取的角蛋白；從動(dòng)物 皮、骨中提取的膠原蛋白。制成的蛋白質(zhì)溶液經(jīng)150 1000目的過濾材料過濾 后待用。
(2) 將提純的海藻酸鈉，按3% 8%的重量百分比濃度，加入軟化水中， 于20 80'C攪拌溶解2 10小時(shí)，使海藻酸鈉充分溶解。
(3) 將上述蛋白質(zhì)溶液和海藻酸鈉溶液按蛋白質(zhì)與海藻酸鈉的重量比為 (5 90): (10 95)的比例混合，攪拌，保持溫度40 60。C，攪拌30 60分
鐘，使蛋白質(zhì)溶液和海藻酸鈉溶液混合均勻。然后再經(jīng)過濾、脫泡、過濾、調(diào) 壓，即可送去紡絲。
2、 紡絲成型
蛋白質(zhì)與海藻酸鹽復(fù)合纖維采用濕法紡絲成型，其工藝流程為計(jì)量一紡
絲—凝固浴凝固成型一羅拉牽伸一牽伸浴濕熱牽伸一落桶——制成半成品纖 維。
凝固浴組成為氯化鈣30 100g/L， HC1 0. 5~50g/L，氯化鈉340 360g/L， 溫度為-5 20。C。
牽伸浴組成為氯化鈉300 350g/L， HC10.2 5g/L，氯化鈣由絲束從第 一凝固浴帶入自然平衡，溫度為60 9(TC，牽伸1.5 3倍。總牽伸倍數(shù)為2 8倍。
3、 半成品纖維的交聯(lián)整理
制成的半成品纖維分子中含有大量的親水性羥基、羧基和氨基，其沸水收 縮率大，耐酸堿性差，為了克服這些缺點(diǎn)，必須用多官能團(tuán)的化合物對(duì)半成品 纖維進(jìn)行交聯(lián)，使成品纖維的沸水收縮率小于3%，在PH=2或PH=10的酸堿性沸 水中縮率小于5%，以符合一般紡織品的要求。
交聯(lián)整理劑可使用甲醛、苯甲醛、乙二醛、戊二醛、改性戊二醛、硫化二 乙醛縮二甲醇中的一種或幾種。交聯(lián)整理工藝為 交聯(lián)劑含量5 60g/L 硫酸含量l 200g/L 硫酸鈉含量50 200g/L 反應(yīng)溫度60 70°C 反應(yīng)時(shí)間10 60min
本專利中所用的百分比濃度均為質(zhì)量百分比濃度。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
① 在一個(gè)反應(yīng)釜中加入4(TC的軟化水76升，再加入海藻酸鈉4kg,加熱升 溫至70'C，攪拌溶解4小時(shí)。得到5%的海藻酸鈉溶液約80升。
② 在另一個(gè)反應(yīng)釜中加入4CTC的軟化水8升，加入分離大豆蛋白2kg (純 度85%),再慢慢加入30X的NaOH溶解200g，攪拌并緩慢加熱升溫至80°C， 溶解60分鐘。得到17%的大豆蛋白溶液約10升。
③ 將溶解好的大豆蛋白質(zhì)溶液加入到海藻酸鈉溶液所在的反應(yīng)釜中，控制 溫度在60'C，攪拌混合60分鐘，溶液中蛋白質(zhì)與海藻酸鈉的比例為30:70，再 經(jīng)過濾、脫泡，送去紡絲。
④ 紡絲成型
蛋白質(zhì)與海藻酸鹽復(fù)合纖維采用濕法紡絲成型，其工藝流程為計(jì)量一紡 絲一凝固浴凝固成型一羅拉牽伸一牽伸浴濕熱牽伸一落桶——制成半成品纖 維。
凝固浴組成為:氯化鈣50g/L， HC1 L0 5.0g/L，氯化鈉350 360g/L， 溫度為5°C。
牽伸浴組成為氯化鈉320 330g/U HC1 0. 2 0. 5 g/L，氯化鈣由絲束從 第一凝固浴帶入自然平衡，溫度為85 9(TC，牽伸1.5 3倍。 總牽伸倍數(shù)為4 6倍。⑤將半成品纖維用長(zhǎng)絲醛化機(jī)進(jìn)行縮醛化整理，共縮醛化工藝如下
戊二醛20g/L 硫酸50g/L 硫酸鈉 120g/L 溫度65°C 時(shí)間12min
經(jīng)縮醛化整理后，纖維耐熱水性達(dá)到H5 12(TC,再經(jīng)巻、切斷、打包即 成成品纖維。本縮醛化工藝同樣適用于實(shí)施例二、三、四。
實(shí)施例二
① 在一個(gè)反應(yīng)釜中加入40'C的軟化水76升，再加入海藻酸鈉4kg，加熱升 溫至70'C，攪拌溶解4小時(shí)。得到5%的海藻酸鈉溶液約80升。
② 在另一個(gè)反應(yīng)釜中加入4CTC的軟化水8升，加入牛奶酪蛋白2kg (純度 85%),再慢慢加入30X的NaOH溶解330g，攪拌并緩慢加熱升溫至80°C ，溶解 60分鐘。得到17%的牛奶酪蛋白溶液約10升。
③ 將溶解好的牛奶酪蛋白溶液加入到海藻酸鈉溶液所在的反應(yīng)釜中，控制 溫度在6(TC，攪拌混合60分鐘，溶液中蛋白質(zhì)與海藻酸鈉的比例為30:70，再 經(jīng)過濾、脫泡，送去紡絲。
④ 紡絲成型(同實(shí)施例一)
⑤ 將半成品纖維用短纖醛化機(jī)進(jìn)行縮醛化整理，其縮醛化工藝如下 甲醛30g/L
硫酸10 30g/L 硫酸鈉50 100g/L 溫度65 °C 時(shí)間25min本縮醛化工藝同樣適用于實(shí)施例一、三、四。 實(shí)施例三
① 在一個(gè)反應(yīng)釜中加入4(TC的軟化水76升，再加入海藻酸鈉4kg，加熱升 溫至7(TC，攪拌溶解4小時(shí)。得到5%的海藻酸鈉溶液約80升。
② 在另一個(gè)反應(yīng)釜中加入4(TC的軟化水15. 6升,加入毛發(fā)角蛋白4. 4kg(純 度90%),再慢慢加入30X的Na0H溶解600g，攪拌并緩慢加熱升溫至80°C， 溶解60分鐘。得到17%的毛發(fā)角蛋白溶液約20升。
③ 將溶解好的毛發(fā)角蛋白質(zhì)溶液加入到海藻酸鈉溶液所在的反應(yīng)釜中，控 制溫度在6(TC,攪拌混合60分鐘，溶液中蛋白質(zhì)與海藻酸鈉的比例為50:50， 再經(jīng)過濾、脫泡，送去紡絲。
④ 紡絲成型(同實(shí)施例一)
⑤ 將半成品纖維用長(zhǎng)絲醛化機(jī)進(jìn)行縮醛化整理，其縮醛化工藝如下 硫化二乙醛縮二甲醇32g/L
硫酸100g/L 硫酸鈉50g/L 溫度65°C 時(shí)間12min
本縮醛化工藝同樣適用于實(shí)施例一、二、四。
本實(shí)施例生產(chǎn)的纖維，蛋白質(zhì)原料是從天然毛發(fā)中提取的，通過工藝控制， 可生產(chǎn)出直徑60 80um的纖維絲束，特別適用于制造假發(fā)的發(fā)絲。
實(shí)施例四
① 在一個(gè)反應(yīng)釜中加入4(TC的軟化水76升，再加入海藻酸鈉4kg，加熱升 溫至70'C，攪拌溶解4小時(shí)。得到5%的海藻酸鈉溶液約80升。
② 在另一個(gè)反應(yīng)釜中加入4(TC的軟化水8升，加入膠原蛋白2kg (純度85%)，再慢慢加入30X的NaOH溶解50g，攪拌并緩慢加熱升溫至80°C,溶解60 分鐘。得到17%的膠原蛋白溶液約10升。
③ 將溶解好的膠原蛋白溶液加入到海藻酸鈉溶液所在的反應(yīng)釜中，控制溫 度在6(TC，攪拌混合60分鐘，溶液中蛋白質(zhì)與海藻酸鈉的比例為30:70，再經(jīng)
過濾、脫泡，送去紡絲。
④ 紡絲成型(同實(shí)施例一)
⑤ 將半成品纖維用短纖醛化機(jī)進(jìn)行縮醛化整理，其縮醛化工藝如下 改性戊二醛30g/L
硫酸10 30g/L 硫酸鈉50 100g/L 溫度65°C 時(shí)間25min
本縮醛化工藝同樣適用于實(shí)施例一、三 四。
權(quán)利要求
1、蛋白質(zhì)與海藻酸鹽復(fù)合纖維，其特征在于它由蛋白質(zhì)和海藻酸鹽組成，蛋白質(zhì)與海藻酸鹽的重量比為5～90∶10～95。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的蛋白質(zhì)與海藻酸鹽復(fù)合纖維，其特征在于蛋白質(zhì)原料包括從大豆、花生、棉籽、菜籽中提取的植物蛋白質(zhì)；從乳品中提取的酪 蛋白質(zhì)；從動(dòng)物毛發(fā)中提取的角蛋白質(zhì)；從動(dòng)物皮、骨中提取的膠原蛋白質(zhì)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的蛋白質(zhì)與海藻酸鹽復(fù)合纖維，其特征在于海藻酸 鹽為二價(jià)金屬離子與海藻酸形成的鹽，主要為海藻酸鈣。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的蛋白質(zhì)與海藻酸鹽復(fù)合纖維，其特征在于該纖維 適用于制造假發(fā)的發(fā)絲。
5、 蛋白質(zhì)與海藻酸鹽復(fù)合纖維的制造方法，其特征在于包括以下步驟(1) 、紡絲原液的制備a、 將提純的蛋白質(zhì)，按10% 30%的重量百分比濃度，用堿性水溶液于 40 10(TC，攪拌溶解30 120分鐘，使蛋白質(zhì)充分溶解；b、 將提純的海藻酸鈉，按3% 8%的重量百分比濃度，加入軟化水中，于 20 8(TC攪拌溶解2 10小時(shí)，使海藻酸鈉充分溶解；c、 將上述蛋白質(zhì)溶液和海藻酸鈉溶液按蛋白質(zhì)與海藻酸鈉的重量比為5 90: 10 95的比例混合，攪拌，保持溫度40 60。C，攪拌30 60分鐘，使蛋 白質(zhì)溶液和海藻酸鈉溶液混合均勻；(2) 、紡絲成型蛋白質(zhì)與海藻酸鹽復(fù)合纖維采用濕法紡絲成型，凝固浴組成為氯化鈣 30 100g/L， HC1 0. 5 50g/L，氯化鈉340 360g/L，溫度為-5 20。C;牽伸浴 組成為氯化鈉300 350g/L， HC10.2 5g/L，氯化鈣由絲束從凝固浴帶入自 然平衡，溫度為60 9(TC，牽伸1.5 3倍；總牽伸倍數(shù)為2 8倍；(3) 、半成品纖維的交聯(lián)整理交聯(lián)整理浴液組成為交聯(lián)劑含量5 60g/L，硫酸含量l 200g/L，硫酸 鈉含量50 200g/L;反應(yīng)溫度60 70。C;反應(yīng)時(shí)間10 60min。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的蛋白質(zhì)與海藻酸鹽復(fù)合纖維的制造方法，其特征在于溶解蛋白質(zhì)所用的堿為NaOH、 KOH、 NH3 H20、 Na2C03、 K2C03、三乙醇胺中 的一種或幾種，優(yōu)選使用NaOH，用量為蛋白質(zhì)量的1 10%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的蛋白質(zhì)與海藻酸鹽復(fù)合纖維的制造方法，其特征 在于交聯(lián)整理劑使用甲醛、苯甲醛、乙二醛、戊二醛、改性戊二醛、硫化二乙 醛縮二甲醇中的一種或幾種。
全文摘要
蛋白質(zhì)與海藻酸鹽復(fù)合纖維，是一種含有天然蛋白質(zhì)5～90％和天然海藻酸鹽10～95％的再生蛋白質(zhì)復(fù)合纖維，通過原液制備、濕法紡絲、交聯(lián)整理等工藝過程制成纖維。該纖維具有良好的吸濕性、抗靜電性，染色性優(yōu)良，可完全生物降解，并且阻燃性能良好，是一種真正的綠色生態(tài)紡織品原料；該纖維手感柔軟滑爽，適用于紡織加工內(nèi)衣、寢室用品、衛(wèi)生保健用品等；該纖維具有良好的阻燃性能，適用于制造假發(fā)用發(fā)絲。
文檔編號(hào)D01F8/00GK101654813SQ20091007279
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者辰 陳, 陳福庫 申請(qǐng)人:陳福庫