CN102505170A

CN102505170A - 一种蚕丝蛋白复合纤维素纤维的制备方法

Info

Publication number: CN102505170A
Application number: CN2011103294573A
Authority: CN
Inventors: 迟健; 叶荣明; 赵望春; 刘海洋; 王可; 龚玮超
Original assignee: FUNING AUYANG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Saideli (Yancheng) Fiber Co.,Ltd.
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-10-26
Also published as: CN102505170B

Abstract

本发明公开了一种蚕丝蛋白复合纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：（1）将废旧蚕丝经脱胶处理后加入到LiBr溶液中，溶解制备成蚕丝蛋白溶液，所述蚕丝蛋白溶液中蚕丝蛋白的浓度为3～15wt%。（2）将蚕丝蛋白溶液加入到纤维素磺酸盐的氢氧化钠溶液中，制得蚕丝蛋白与纤维素的共混溶液，所述蚕丝蛋白的加入量按丝蛋白计，为纤维素的5～50wt%。（3）将共混溶液经凝固浴纺丝成型，再经后处理，得到蚕丝蛋白复合纤维素纤维。本发明不仅大大提高了废旧蚕丝的回收利用价值，且可赋予复合纤维素纤维美白、护肤的特殊功效，同时使纤维具有蚕丝般顺滑、柔软的手感，具有蛋白粉纤维或者蛋白粉与蛋白粉共混纤维不可比拟的护肤、美白功效。

Description

一种蚕丝蛋白复合纤维素纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及纤维素纤维制备技术领域，尤其涉及一种蚕丝蛋白复合纤维素纤维的制备。

背景技术

蚕丝是由熟蚕结茧时分泌的丝液凝固而成的连续长纤维，为蛋白质纤维，属多孔性物质，制成的织物透气性好，吸湿性极佳，穿着服用舒适高档，被世人誉为“纤维皇后”。蚕丝一般用于织制各种绸缎、针织物、工业、国防和医药用品，是重要的纺织原料之一。但是由于养蚕的成本较高且蚕丝产量较低，导致其价格昂贵，在日常消费中的制约较大。而废旧蚕丝和蚕丝下脚料一般被加工成蚕丝被等用品，蚕丝被的售价相比蚕丝纤维低得多，利用价值较低。

目前虽然也有很多蛋白纤维或者粘胶纤维的蛋白复合纤维问世，但都是将蛋白粉溶解后纺丝制备成丝蛋白纤维，或者将蛋白粉溶解后与纤维素溶液共混纺丝，通过对纤维素纤维进行改性，制备成丝蛋白复合纤维素纤维。关于粘胶纤维的蚕丝蛋白改性研究，如国内专利CN200910153053.6将纳米级蚕丝蛋白粉与纤维素共混，制得蚕丝蛋白共混再生纤维素纤维，属物理共混。

纤维素纤维作为一种再生纤维，具有光滑凉爽、透气、染色绚丽等优点，应用广泛。且纤维素纤维易于与功能成分混纺，开发出具有新型功能的产品，以此满足人们对纤维的多方面要求。尤其细旦纤维素纤维具有与真丝相似的性能，因此若利用废旧蚕丝对纤维素纤维进行改性，不仅可赋予纤维素纤维蚕丝般顺滑、柔软的手感，提升纤维素纤维的档次，同时也充分利用了废弃蛋白材料，提高其利用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种利用废旧蚕丝对纤维素纤维进行改性，制备具有护肤、美容功效、真丝般质感的蚕丝蛋白复合纤维素纤维的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种蚕丝蛋白复合纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：

（1）将废旧蚕丝经脱胶处理后加入到LiBr溶液中，在45～75℃下加热2～5小时，溶解制备成蚕丝蛋白溶液，所述蚕丝蛋白溶液中蚕丝蛋白的浓度为3～15wt%。

（2）将所述蚕丝蛋白溶液加入到纤维素磺酸盐的氢氧化钠溶液中，经充分混合、溶解、过滤、脱泡，制得蚕丝蛋白与纤维素的共混溶液，所述蚕丝蛋白的加入量按丝蛋白计，为纤维素的5～50wt%。

（3）将所述共混溶液经含硫酸、硫酸锌和硫酸钠的凝固浴纺丝成型，再经水洗、脱硫、上油、干燥，得到蚕丝蛋白复合纤维素纤维。

其中，所述废旧蚕丝脱胶处理时，使用0.5～3wt%的NaHCO₃或Na₂CO₃溶液，在70～90℃处理30～60分钟。

作为一种改进，步骤（1）中，将制得的蚕丝蛋白溶液冷却至常温，过滤后用分子量为6000～15000、浓度为5～40wt%的聚乙二醇溶液进行透析。

优选的，所述透析采用多次透析，所述多次透析的次数为2～5次，所述多次透析的时间为10～40小时。

优选的，所述过滤采用15～25um的滤网进行过滤。

优选的，所述LiBr溶液的摩尔浓度为5～15mol/L。

优选的，所述脱硫时的脱硫剂为亚硫酸钠。

其中，所述凝固浴中含硫酸100～150g/L、硫酸锌5～15g/L、硫酸钠300～400g/L，所述凝固浴的温度为45～70℃。

在蚕丝蛋白与纤维素的共混溶液制备过程中，共混溶液的组成可以控制为α-纤维素含量7～10wt%，碱含量（以NaOH计）4～7wt%，粘胶粘度可以控制为30～80s(落球法)。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明将废旧蚕丝脱胶后再进行溶解，丝胶脱除干净有利于纤维制备过程及纤维物理力学指标的稳定，用LiBr溶液溶解蚕丝，具有溶解速度快，丝蛋白降解少，生产易于控制的优点，能够制得稳定、均匀，有一定粘度的白色蚕丝蛋白溶液，而且可以控制所得的蚕丝蛋白溶液的粘度。另外，采用LiBr溶液溶解废旧蚕丝，蚕丝蛋白在溶解的过程中，会部分降解形成多肽物质，研究表明，这些多肽物质中含有18种氨基酸，具有美白、润肤、隔离紫外线、延缓肌肤老化等功效，因此利用LiBr溶液溶解的蚕丝蛋白对粘胶纤维进行改性，不仅大大提高了废旧蚕丝的回收利用价值，制备的蚕丝蛋白复合纤维素纤维，具有纤维素纤维本身具有的良好的吸湿透气性、染色性，而且可赋予复合纤维素纤维美白、护肤的特殊功效，同时使纤维具有蚕丝般顺滑、柔软的手感，大大提升了纤维素纤维的品质，具有蛋白粉纤维或者蛋白粉与蛋白粉共混纤维不可比拟的护肤、美白功效。

2、用LiBr溶液溶解制备的蚕丝蛋白溶液，是一种均相稳定的胶体溶液，在硫酸钠、硫酸铵等盐类作用下，会产生凝固再生作用，而纤维素磺酸酯的粘胶溶液通常使用含硫酸、硫酸锌、硫酸钠的凝固浴进行凝固再生，故二者的凝固剂存在一定的共通性，即含硫酸、硫酸锌、硫酸钠的凝固剂，即能凝固再生纤维素磺酸酯，又能凝固再生丝蛋白，在同一凝固浴中，两种介质双相同时再生，形成两种大分子的互穿网络状结构，制得的纤维丝蛋白与纤维素结合牢固，丝蛋白在纤维后加工过程中流失少，生产控制较为稳定，且制得的蚕丝蛋白复合纤维素纤维物理力学指标相对较高，有利于纤维的后续纺织加工和推广应用。这是本发明采用蚕丝与纤维素共混制备蚕丝蛋白复合纤维素纤维的机理所在。由于丝蛋白在凝固浴中的凝固再生速度较纤维素慢，故需要较高的凝固浴组份浓度、温度，故本发明采用含硫酸100～150g/L、硫酸锌5～15g/L、硫酸钠300～400g/L、温度为45～70℃的凝固浴进行纺丝。

3、由于LiBr是电解质，与纤维素溶液共混纺丝时，对共混溶液的稳定性有一定影响，同时LiBr进入凝固浴会增加回收成本，本发明对LiBr溶解后的蚕丝蛋白溶液，用聚乙二醇溶液进行透析去除蚕丝蛋白溶液中的LiBr，且透析采用分子量为6000～15000、浓度为5～40wt%的聚乙二醇溶液，具有LiBr分离快，易于实现工业生产的优点，同时，去除LiBr后制得的蚕丝蛋白复合纤维力学指标也有所提高。

4、本发明在脱硫时脱硫剂优选使用亚硫酸钠，有效避免了丝蛋白的流失，提高了复合纤维中丝蛋白的保有率和复合纤维的性能。

5、本发明原材料取自天然纤维素及废旧蚕丝，其原料均具有较强的再生性。生产工艺设备完全可使用现有的纤维素纤维设备生产，使得产品便于进行批量化生产，同时废旧蚕丝的回收利用，大大提高了其附加值，使得产品具有良好的经济效益。

具体实施方式

下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。

实施例 1

将废旧蚕丝剪碎后，加入1.0wt%的NaHCO₃溶解浸泡，加热至80℃持续30分钟，取出后晾干。将晾干的蚕丝加入到10mol/L的LiBr溶液中，在55℃溶解5小时，制备成13wt%的蚕丝蛋白溶液。将制得的蚕丝蛋白溶液冷却至常温后，使用孔径为20um的滤网过滤，除去其中的杂质，将过滤后的蚕丝蛋白溶液用分子量为8000、浓度为15wt%的聚乙二醇溶液进行透析，透析膜截留分子量为3000，透析次数为3，总计透析20个小时。

将透析后的蚕丝蛋白溶液，与纤维素纤维溶液进行混合，经充分混合、溶解、过滤、脱泡，制得蚕丝蛋白与纤维素的共混溶液，所述蚕丝蛋白的加入量按丝蛋白计，为纤维素的8wt%，将共混溶液经含硫酸125g/L、硫酸锌8g/L、硫酸钠360g/L，温度为55℃的凝固浴纺丝成型，再经水洗、脱硫、上油、干燥，得到蚕丝蛋白复合纤维素纤维，所述脱硫的脱硫剂为亚硫酸钠。

实施例 2

将废旧蚕丝剪碎后，加入0.5wt%的Na₂CO₃溶解浸泡，加热至90℃持续40分钟，取出后晾干。将晾干的蚕丝加入到9mol/L的LiBr溶液中，在60℃溶解4小时，制备成7wt%的蚕丝蛋白溶液。将制得的蚕丝蛋白溶液冷却至常温后，使用孔径为15um的滤网过滤，除去其中的杂质。

将过滤后的蚕丝蛋白溶液，与纤维素纤维溶液进行混合，经充分混合、溶解、过滤、脱泡，制得蚕丝蛋白与纤维素的共混溶液，所述蚕丝蛋白的加入量按丝蛋白计，为纤维素的25wt%，将共混溶液经含硫酸135g/L、硫酸锌10g/L、硫酸钠335g/L，温度为53℃的凝固浴纺丝成型，再经水洗、脱硫、上油、干燥，得到蚕丝蛋白复合纤维素纤维。

实施例 3

将废旧蚕丝剪碎后，加入2.5wt%的NaHCO₃溶解浸泡，加热至75℃持续50分钟，取出后晾干。将晾干的蚕丝加入到7mol/L的LiBr溶液中，在70℃溶解3小时，制备成10wt%的蚕丝蛋白溶液。将制得的蚕丝蛋白溶液冷却至常温后，使用孔径为25um的滤网过滤，除去其中的杂质，将过滤后的蚕丝蛋白溶液用分子量为9000、浓度为13wt%的聚乙二醇溶液进行透析，透析膜截留分子量为4000，透析次数为2，总计透析32个小时。

将透析后的蚕丝蛋白溶液，与纤维素纤维溶液进行混合，经充分混合、溶解、过滤、脱泡，制得蚕丝蛋白与纤维素的共混溶液，所述蚕丝蛋白的加入量按丝蛋白计，为纤维素的35wt%，将共混溶液经含硫酸120g/L、硫酸锌11g/L、硫酸钠330g/L，温度为65℃的凝固浴纺丝成型，再经水洗、脱硫、上油、干燥，得到蚕丝蛋白复合纤维素纤维，所述脱硫的脱硫剂为亚硫酸钠。

Claims

1.一种蚕丝蛋白复合纤维素纤维的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将废旧蚕丝经脱胶处理后加入到LiBr溶液中，在45～75℃下加热2～5小时，溶解制备成蚕丝蛋白溶液，所述蚕丝蛋白溶液中蚕丝蛋白的浓度为3～15wt%；

（2）将所述蚕丝蛋白溶液加入到纤维素磺酸盐的氢氧化钠溶液中，经充分混合、溶解、过滤、脱泡，制得蚕丝蛋白与纤维素的共混溶液，所述蚕丝蛋白的加入量按丝蛋白计，为纤维素的5～50wt%；

2.如权利要求1所述的蚕丝蛋白复合纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述废旧蚕丝脱胶处理时，使用0.5～3wt%的NaHCO₃或Na₂CO₃溶液，在70～90℃处理30～60分钟。

3.如权利要求1所述的蚕丝蛋白复合纤维素纤维的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，将制得的蚕丝蛋白溶液冷却至常温，过滤后用分子量为6000～15000、浓度为5～40wt%的聚乙二醇溶液进行透析。

4.如权利要求3所述的蚕丝蛋白复合纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述透析采用多次透析，所述多次透析的次数为2～5次。

5.如权利要求3所述的蚕丝蛋白复合纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述过滤采用15～25um的滤网进行过滤。

6.如权利要求1所述的蚕丝蛋白复合纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述LiBr溶液的摩尔浓度为5～15mol/L。

7.如权利要求1所述蚕丝蛋白复合纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述脱硫时的脱硫剂为亚硫酸钠。

8.如权利要求1至7所述的任一种蚕丝蛋白复合纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述凝固浴中含硫酸100～150g/L、硫酸锌5～15g/L、硫酸钠300～400g/L，所述凝固浴的温度为45～70℃。