本發(fā)明屬于經(jīng)紗上漿用漿料領(lǐng)域，具體涉及一種用于上漿的棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配漿料的制備方法。

背景技術(shù)：

漿紗是短纖紗機(jī)織類織物加工過程中的重要工序，紡織企業(yè)中普遍采用浸壓式上漿機(jī)對紗線進(jìn)行上漿。在上漿過程中，首先將漿料和助劑按照一定比例進(jìn)行復(fù)配，然后在80-100℃的條件下進(jìn)行30-90min調(diào)漿和保溫糊化，然后通過對紗線進(jìn)行80-100℃液體漿料的浸壓式上漿使得漿料進(jìn)入紗線內(nèi)部。紗線通過浸壓上漿后，進(jìn)入100℃-120℃的烘房中在滾筒上進(jìn)行烘燥，使得漿料在紗線表面形成漿膜，起到增強(qiáng)紗線強(qiáng)力和耐磨性，貼伏毛羽，減少紗線斷頭，保證紗線在入緯率高達(dá)2500-3000m/min的情況下經(jīng)紗開口清晰，斷頭停車次數(shù)少，布面平整，紋路清晰，實(shí)現(xiàn)織造的順利進(jìn)行，保證織造效率在98％以上，十萬緯經(jīng)紗斷頭小于5次，十萬緯緯紗斷頭下于10次。在織物織造工序中，漿液在紗線表面形成的漿膜和進(jìn)入紗線內(nèi)部的漿料將在織物形成后通過退漿工序從織物上退除，進(jìn)而漿料進(jìn)入退漿廢水中。

在目前，常用的三大類漿料分別為淀粉類漿料、聚乙烯醇漿料(pva)和丙烯酸類漿料，其中pva因其成膜性好，漿膜彈性大，耐磨性好，斷裂強(qiáng)力大，斷裂伸長大，與親水性纖維親和力好而廣泛應(yīng)用于純棉紗、滌棉混紡紗、錦棉混紡紗和粘膠紗的上漿中。在上漿工藝中pva廣泛與淀粉類漿料復(fù)配使用，以提高淀粉漿料的成膜性、耐屈曲性、耐磨性和滲透性，以保證紗線在織造時的斷裂強(qiáng)度和耐磨牢度，避免純淀粉漿料成膜性差，漿膜容易龜裂，上漿率低，紗線在織造過程中出現(xiàn)脆斷頭的問題。相比于純淀粉漿料，pva漿料和淀粉/pva復(fù)配漿料，其漿紗性能和質(zhì)量明顯提高，保證了紗線的可織性。然而，因?yàn)閜va的使用，造成了退漿用水量增加，退漿溫度增加和退漿廢水直接排放不達(dá)標(biāo)等問題，尤其是高支高密織物退漿不徹底，織物上殘留pva，達(dá)不到生態(tài)紡織品標(biāo)準(zhǔn)。以及退漿廢水中pva難以降解，長期積累破壞生態(tài)環(huán)境，造成紡織企業(yè)環(huán)保壓力。據(jù)報道，pva退漿廢水中的pva在厭氧污泥條件下處理300天，降解率僅為15％-25％，而且可以通過食物鏈進(jìn)入人體內(nèi)進(jìn)行積聚。

就目前現(xiàn)狀而言，纖維素纖維紗線的上漿配方中，pva依然是重要的組分，質(zhì)量占比一般在30％-50％。pva漿料的廣泛應(yīng)用造成了退漿廢水排放不達(dá)標(biāo)，pva生物降解性差，已成為紡織行業(yè)極難以處理的污染物。因此，如何開發(fā)出一種可以取代pva的綠色環(huán)保漿料已成為紡織漿料行業(yè)亟待解決的問題。

國內(nèi)曾有學(xué)者采用改性羽毛蛋白制備漿料，并將其應(yīng)用于蛋白質(zhì)纖維—羊毛和蠶絲的上漿中(公開號cn103923273a)。在公開號為cn103923273a的發(fā)明專利申請材料中，羽毛蛋白漿料要經(jīng)過還原反應(yīng)和接枝聚合反應(yīng)，需要反應(yīng)過程需要氮?dú)獗Ｗo(hù)，制備條件要求嚴(yán)格。

此外，也有將谷類植物蛋白、動物蛋白或者將動植物蛋白為基材的漿料應(yīng)用于漿紗中(公開號cn103087332a)。在公開號為cn103087332a的發(fā)明專利中，低濃度蛋白質(zhì)在氫氧化鈉或者乙醇溶液中進(jìn)行溶解，然后采用鹽酸調(diào)節(jié)ph值至中性或者弱堿性環(huán)境后對溶液進(jìn)行離心或者過濾除去不溶性沉淀物質(zhì)，然后將可溶性物質(zhì)制備成漿料。在該專利申請材料中，蛋白質(zhì)可以直接或者經(jīng)過化學(xué)改性后或者與pva復(fù)配后作為漿料使用。但是直接使用蛋白質(zhì)或者直接使用化學(xué)改性后的蛋白質(zhì)作為漿料，其成膜性較差，漿膜硬而脆，容易造成紗線脆斷頭。更致命的問題是，該方法制得的蛋白質(zhì)漿料經(jīng)過浸壓式上漿后需要經(jīng)過100℃以上的高溫滾筒烘燥，直接造成蛋白質(zhì)變性，使得蛋白質(zhì)喪失粘附性和熱塑性。需要指出的是，雖然該專利申請材料中提到了漿料中含有潤滑劑或防腐劑，但潤滑劑是提升蛋白質(zhì)漿液對紗線的滲透性，防腐劑是防止蛋白質(zhì)漿料在使用過程中的腐爛與霉變。兩種試劑的加入，在本質(zhì)上無法改善蛋白質(zhì)漿料成膜性差和烘燥變性兩大弊端，從而限制了蛋白質(zhì)漿料在漿紗工序中的成功應(yīng)用。此外，在該專利中，將蛋白質(zhì)漿料與pva進(jìn)行復(fù)配，尤其是pva含量超過50％以上時可以有效改善成膜性和烘燥中蛋白質(zhì)變性，還是無法起到完全代替pva的目的。

因此，如何研發(fā)一種可以有效取代pva的蛋白質(zhì)漿料已經(jīng)成為一個新的研究方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是將完全脫殼的棉籽粕制備成適合經(jīng)紗上漿的漿料，提供一種可行的制備方法。本發(fā)明采用的完全脫殼棉籽粕為原料，因其中含有含有豐富的蛋白質(zhì)和氨基酸一般是作為動物飼料使用，具有綠色無污染的特性，可以生物降解，屬于環(huán)境友好型材料。因此，將完全脫殼棉籽粕制備成為經(jīng)紗上漿用的漿料以取代pva，可以有效解決退漿廢水難以生物降解的難題，突破退漿廢水難以處理的瓶頸。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種以完全脫殼棉籽粕為原料的經(jīng)紗上漿蛋白質(zhì)復(fù)配漿料的制備方法，包括：

將經(jīng)過棉酚脫毒處理后的棉籽粕與淀粉按照干基質(zhì)量比20:1-10:1的比例混合，得到混合干粉，將混合干粉置入混合干粉質(zhì)量5-20倍的、氫氧根離子濃度為1％至5％的堿性溶液中，超聲波處理5-60min，然后在50℃-95℃恒溫條件下攪拌加熱30-90分鐘，在攪拌加熱過程中加入占混合干粉質(zhì)量百分比10％-30％的親水性增塑劑，采用稀鹽酸將反應(yīng)體系ph值調(diào)節(jié)至中性或者弱堿性條件，除去沉淀物，得到的漿料即為能夠直接用于上漿的棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配液體漿料。

進(jìn)一步的，所述棉籽粕為全脫殼棉籽粕，所含粗蛋白含量在40％以上；棉籽粕在制備漿料前需要經(jīng)過棉酚脫毒處理，脫毒處理的方法可以為水煮法、硫酸亞鐵處理法、堿處理法、浸提法等。優(yōu)選以堿金屬氫氧化物為脫毒劑的堿處理法。

進(jìn)一步的，棉籽粕在制備漿料前按照20:1-10:1的干基質(zhì)量比與淀粉進(jìn)行混合，并采用機(jī)械活化法進(jìn)行活化處理以增加棉籽粕蛋白和淀粉在反應(yīng)體系中的溶解度，淀粉可以為原淀粉或者通過物理化學(xué)方法制備的變性淀粉及其衍生物。

進(jìn)一步的，所述棉籽粕蛋白的制備體系為堿性溶液，可以為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、液氨所配置的水溶液，也可以為以堿金屬氫氧化鈉、液氨與尿素、硫脲復(fù)配的溶液體系。

進(jìn)一步的，所述機(jī)械活化后的棉籽粕蛋白質(zhì)與淀粉復(fù)配漿料在堿性溶液中進(jìn)行超聲波處理，超聲波功率為200-1000瓦，時間為10min-60min。超聲波處理使得淀粉分子、棉籽粕蛋白質(zhì)分子中化學(xué)鍵斷裂，分子鏈段變小，破壞結(jié)晶結(jié)構(gòu)，減小粘度，增加了棉籽粕蛋白與淀粉復(fù)配漿料對棉紗的滲透性。同時，超聲波處理可以有效減少堿性反應(yīng)體系中堿的用量，使得淀粉、棉籽粕蛋白的改性與殺菌同步進(jìn)行，有效縮短了調(diào)漿時間，降低了調(diào)漿能耗，減少了后續(xù)退漿廢水處理負(fù)擔(dān)。

所述在蛋白質(zhì)漿料制備過程中需要加入增塑劑，增塑劑占混合干粉質(zhì)量的10％-30％，增塑劑為親水性，如三乙醇胺、丙三醇、甘油、乙二醇、山梨醇、乙醇胺、纖維素醚。親水性增塑劑可以提升棉籽粕蛋白和淀粉的成膜性，增加漿膜的韌性和耐磨性。同時，增塑劑的使用，可以有效避免漿紗在烘干過程中出現(xiàn)蛋白質(zhì)變性形成的漿膜硬而脆的問題，避免漿膜在織造過程中脫落，提高紗線的可織性。

有益效果

本發(fā)明制備的棉籽蛋白質(zhì)復(fù)配漿料以完全脫殼棉籽粕為主要原料，棉籽粕脂肪含量較低，棉籽粕蛋白質(zhì)鏈段較短，而且棉籽粕為棉花種子，其中的蛋白質(zhì)與棉纖維之間有著天然的生物相容性，棉籽蛋白與棉纖維，以及纖維素纖維之間更容易形成物理化學(xué)結(jié)合。

本發(fā)明提出的采用超聲波法處理淀粉和棉籽粕蛋白質(zhì)堿性混合體系可以提高復(fù)配漿料的滲透性和粘附力，增加了紗線的耐磨性和可織性。同時，超聲波處理可以有效減少堿性反應(yīng)體系中堿的用量，可以有效縮短調(diào)漿時間，降低調(diào)漿能耗。

本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配漿料具有良好的生物可降解性，漿料于活性污泥中降解1天的cod值即可達(dá)到國家環(huán)保部門廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，而商用pva漿料在活性污泥中降解60天的cod值依然較高，難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。另外，經(jīng)過活性污泥1天降解后，棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配漿料的氨氮與總氮值均符合廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配漿料為液體狀，可以直接注入漿槽使用，避免了已有蛋白質(zhì)漿料制備方法中需要將蛋白質(zhì)經(jīng)過過濾、烘干、研磨、分散和再溶解的復(fù)雜過程，同時可以有效避免烘干和研磨過程中造成的蛋白質(zhì)變性，失去漿料應(yīng)具備的彈性和粘附性。

本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配漿料以棉籽粕蛋白、淀粉和親水性增塑劑為主要有效成分，棉籽粕蛋白和淀粉對棉紗、粘膠紗、麻紗、毛紗，以及以棉纖維、再生纖維素纖維、麻纖維和毛纖維為原料的混紡紗具有良好的親和性和滲透性。親水性增塑劑可以提升棉籽粕蛋白和淀粉的成膜性，增加漿膜的韌性和耐磨性。同時，增塑劑的使用，可以有效避免漿紗在烘干過程中出現(xiàn)蛋白質(zhì)變性形成的漿膜硬而脆的問題，避免漿膜在織造過程中脫落，提高紗線的可織性。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明：

實(shí)施例1

以完全脫殼棉籽粕為原材料，將棉籽粕采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的氫氧化鈉溶液進(jìn)行棉酚脫毒處理，棉籽粕質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％，溫度為60℃，處理時間為1小時。將脫毒后的棉籽粕與玉米氧化淀粉按照干基質(zhì)量比20:1在機(jī)械活化設(shè)備中進(jìn)行1小時機(jī)械活化。然后將活化后混合物置于濃度為3％的氫氧化鈉溶液反應(yīng)體系中采用400瓦超聲波處理30min，棉籽粕蛋白質(zhì)占反應(yīng)體系質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％。將超聲波處理后的反應(yīng)體系在85℃條件下攪拌10分鐘后加入占棉籽粕蛋白質(zhì)質(zhì)量百分比20％的親水性增塑劑甘油。在85℃條件下繼續(xù)攪拌50分鐘。在85℃保溫條件下，采用濃度為7％的稀鹽酸將反應(yīng)體系ph值調(diào)節(jié)至中性。通過離心法除去反應(yīng)體系中未溶解的沉淀，制得上漿用棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配液體漿料。

相比較而言，將脫毒后的棉籽粕與玉米氧化淀粉按照干基質(zhì)量比20:1在機(jī)械活化設(shè)備中進(jìn)行1小時機(jī)械活化，經(jīng)過機(jī)械活化后的棉籽粕蛋白質(zhì)與玉米氧化淀粉混合物的在濃度為3％的氫氧化鈉溶液反應(yīng)體系中溶解度為90.5％。再經(jīng)過400瓦超聲波處理30min后，棉籽粕蛋白質(zhì)與玉米氧化淀粉混合物的在濃度為3％的氫氧化鈉溶液反應(yīng)體系中溶解度為100％。而沒有經(jīng)過機(jī)械活化的棉籽粕蛋白質(zhì)與玉米氧化淀粉混合物的在濃度為3％的氫氧化鈉溶液反應(yīng)體系中溶解度為80.3％。

將制備的棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配液體漿料注入祖克s224型雙漿槽漿紗機(jī)漿槽內(nèi)，將漿液升溫至80℃，對幅寬為1.8米，總經(jīng)根數(shù)為4860根的緊密紡80支純棉紗線進(jìn)行上漿。在上漿過程過，漿紗機(jī)速度為55m/min，主壓漿輥壓力為16kn，預(yù)烘溫度為120℃，主烘溫度為100℃，濕區(qū)伸長率為1.05％，干區(qū)伸長率為1.08％，回潮率為8％，卷曲率張力為3kn，上蠟轉(zhuǎn)速為車速的20％。

對上漿后的紗線進(jìn)行測試，采用本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配液體漿料的上漿率為8.5％，增強(qiáng)率為17.5％，減伸率為21.5％，耐磨提高率為54.25％，毛羽降低率為85.5％。相比較而言，直接采用僅含有棉籽粕蛋白質(zhì)的未經(jīng)機(jī)械活化和超聲波處理的非復(fù)配漿料對相同紗線品種，按照相同漿紗工藝進(jìn)行上漿，上漿率為5％，增強(qiáng)率為16.3％，減伸率為18.5％，耐磨提高率為30.25％，毛羽降低率為75.3％。由此可見，使用本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配漿料漿紗質(zhì)量要優(yōu)于僅含有棉籽粕蛋白質(zhì)的非復(fù)配漿料。

采用豐田jat710噴氣織機(jī)對上漿后的紗線按照四上兩下右斜織物組織進(jìn)行織造，幅寬為1.8米，織機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為750r/min，織造效率為92％，十萬緯經(jīng)停次數(shù)為1次，緯停次數(shù)為6次。從織造效率與織物外觀質(zhì)量來看，采用本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配液體漿料上漿后的經(jīng)紗完全符合工廠織造要求。相比較而言，按照相同織物組織、相同幅寬和織造速度對直接采用僅含有棉籽粕蛋白質(zhì)的未經(jīng)機(jī)械活化和超聲波處理的非復(fù)配漿料上漿后的相同紗線品種進(jìn)行織造，織造效率為89％，十萬緯經(jīng)停次數(shù)為5次，緯停次數(shù)為10次。由此可見，使用棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配漿料上漿后紗線的可織性要優(yōu)于僅含有棉籽粕蛋白質(zhì)的非復(fù)配漿料。

對織造后的含有棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配漿料的織物采用堿液退漿法進(jìn)行退漿，退漿后織物上漿液殘留量為0。退漿廢水經(jīng)過活性污泥降解5天后，氨氮和總氮值分別為0.25mg/l和15.2mg/l，均符合國家對紡織廠廢水排放標(biāo)準(zhǔn)(氨氮和總氮值分別為15mg/l和30mg/l)。同時，對采用僅含有棉籽粕蛋白質(zhì)的未經(jīng)機(jī)械活化和超聲波處理的非復(fù)配漿料上漿織造后形成的織物進(jìn)行堿液退漿法退漿，退漿后織物上漿液殘留量為0。退漿廢水經(jīng)過活性污泥降解5天后，氨氮和總氮值分別為0.54mg/l和18.6mg/l。

實(shí)施例2

以完全脫殼棉籽粕為原材料，將棉籽粕采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的氫氧化鈉溶液進(jìn)行棉酚脫毒處理，棉籽粕質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75％，溫度為80℃，處理時間為2小時。

將脫毒后的棉籽粕與玉米氧化淀粉按照干基質(zhì)量比15:1在機(jī)械活化設(shè)備中進(jìn)行1小時機(jī)械活化，然后將活化后混合物置于濃度為4％的氫氧化鈉溶液反應(yīng)體系中采用1000瓦超聲波處理10min，棉籽粕蛋白質(zhì)占反應(yīng)體系質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％。將超聲波處理后的反應(yīng)體系在90℃條件下攪拌30分鐘后加入占棉籽粕蛋白質(zhì)質(zhì)量百分比30％的親水性增塑劑甘油。在90℃條件下繼續(xù)攪拌60分鐘。在90℃保溫條件下，采用濃度為7％的稀鹽酸將反應(yīng)體系ph值調(diào)節(jié)至7.8。通過離心法除去反應(yīng)體系中未溶解的沉淀，制得上漿用棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配液體漿料。

相比較而言，將脫毒后的棉籽粕與玉米氧化淀粉按照干基質(zhì)量比15:1在機(jī)械活化設(shè)備中進(jìn)行1小時機(jī)械活化，經(jīng)過機(jī)械活化后的棉籽粕蛋白質(zhì)與玉米氧化淀粉混合物的在濃度為4％的氫氧化鈉溶液反應(yīng)體系中溶解度為92.5％。再經(jīng)過1000瓦超聲波處理10min后，棉籽粕蛋白質(zhì)與玉米氧化淀粉混合物的在濃度為4％的氫氧化鈉溶液反應(yīng)體系中溶解度為100％。而沒有經(jīng)過機(jī)械活化的棉籽粕蛋白質(zhì)與玉米氧化淀粉混合物的在濃度為4％的氫氧化鈉溶液反應(yīng)體系中溶解度為84.5％。

將制備的棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配液體漿料注入祖克s224型雙漿槽漿紗機(jī)漿槽內(nèi)，將漿液升溫至90℃，對幅寬為2米，總經(jīng)根數(shù)為6400根的緊密紡120支合股純棉紗線進(jìn)行上漿。在上漿過程過，漿紗機(jī)速度為50m/min，主壓漿輥壓力為15kn，預(yù)烘溫度為120℃，主烘溫度為110℃，濕區(qū)伸長率為1.05％，干區(qū)伸長率為1.05％，回潮率為10％，卷曲率張力為4kn，上蠟轉(zhuǎn)速為車速的10％。

對上漿后的紗線進(jìn)行測試，采用本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配液體漿料的上漿率為10％，增強(qiáng)率為20.25％，減伸率為25.33％，耐磨提高率為50.40％，毛羽降低率為90.25％。

相比較而言，直接采用僅含有棉籽粕蛋白質(zhì)的未經(jīng)機(jī)械活化和超聲波處理的非復(fù)配漿料對相同紗線品種，按照相同漿紗工藝進(jìn)行上漿，上漿率為8％，增強(qiáng)率為18.5％，減伸率為20.25％，耐磨提高率為40.3％，毛羽降低率為87.25％。由此可見，使用本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配漿料漿紗質(zhì)量要優(yōu)于僅含有棉籽粕蛋白質(zhì)的未經(jīng)機(jī)械活化和超聲波處理的非復(fù)配漿料。

采用豐田jat710噴氣織機(jī)對上漿后的紗線按照五枚三飛經(jīng)面緞紋組織進(jìn)行織造，幅寬為2米，織機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為710r/min，織造效率為98％，十萬緯經(jīng)停次數(shù)為0.85次，緯停次數(shù)為4.25次。從織造效率與織物外觀質(zhì)量來看，采用本發(fā)明制備的棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配液體漿料上漿后的經(jīng)紗完全符合工廠織造要求。相比較而言，按照相同織物組織、相同幅寬和織造速度對直接采用僅含有棉籽粕蛋白質(zhì)的未經(jīng)機(jī)械活化和超聲波處理的非復(fù)配漿料上漿后的相同紗線品種進(jìn)行織造，織造效率為92.25％，十萬緯經(jīng)停次數(shù)為1次，緯停次數(shù)為6次。由此可見，使用棉籽粕蛋白質(zhì)復(fù)配漿料上漿后紗線的可織性要優(yōu)于僅含有棉籽粕蛋白質(zhì)的未經(jīng)機(jī)械活化和超聲波處理的非復(fù)配漿料。

對織造后的織物采用堿液退漿法進(jìn)行退漿，退漿后織物上漿液殘留量為0。退漿廢水經(jīng)過活性污泥降解5天后，氨氮和總氮值分別為0.34mg/l和16.7mg/l，均符合國家對紡織廠廢水排放標(biāo)準(zhǔn)(氨氮和總氮值分別為15mg/l和30mg/l)。同時，對采用僅含有棉籽粕蛋白質(zhì)的未經(jīng)機(jī)械活化和超聲波處理的非復(fù)配漿料上漿織造后形成的織物進(jìn)行堿液退漿法退漿，退漿后織物上漿液殘留量為0。退漿廢水經(jīng)過活性污泥降解5天后，氨氮和總氮值分別為1.26mg/l和20.65mg/l。

上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。