CN102586942A - 一种采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法 - Google Patents

一种采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法，其包括以下步骤：将花生蛋白和聚乙烯醇分别溶解在咪唑类离子液体中得到花生蛋白离子液体溶液和聚乙烯醇离子液体溶液，将花生蛋白离子液体溶液和聚乙烯醇离子液体溶液按照混合比例为1:3-1:5进行混合，加入助剂制得纺丝原液再进入凝固浴，在凝固浴中通过湿法纺丝法制备花生蛋白/聚乙烯醇复合纤维，经拉伸、水洗、缩醛处理、上油、烘干、卷曲、定型得到混合纤维。本发明以离子液体替代强酸、强碱作为花生蛋白纤维合成过程中的溶剂，可以实现花生蛋白和聚乙烯醇的高浓度、低温、快速溶解，同时制备过程的无毒性、无污染。

Description

一种采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法
 
技术领域
本发明涉及一种制备花生蛋白复合纤维的方法，特别是涉及一种采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法，该方法是以花生加工剩余物花生饼粕和聚乙烯醇为原料并以咪唑类离子液体溶液为溶剂来制备花生蛋白复合纤维的。
 
背景技术
原材料素材的开发是纺织新产品开发中最重要，也是最基本的技术手段。在全世界崇尚自然、倡导绿色消费的浪潮下，采用高新技术发展高性能纤维，开发绿色纺织产品已成为我国纺织产业发展的必然趋势。为了适应穿着舒适、轻便保暖和营养保健的特点，纺织产品的舒适美观、护理方便和卫生保健等功能成为人们追求的目标，这些因素促进、推动了成本低、污染小、性能优良的绿色纺织品的研究开发。花生蛋白复合纤维手感柔软，穿着舒适，抗菌保健，可以进行生物降解，是对环境友好的绿色纺织原材料。
我国是花生生产和消费大国，花生产量的50-60%都用来生产植物油，花生饼粕是榨油后的副产品。榨油后的花生粕中蛋白质含量在45%-49%左右， 具有很高的利用价值。但目前对花生粕的研究和利用很少，一般用作饲料和肥料，白白浪费了蛋白资源。利用花生粕中的花生蛋白合成蛋白纤维便可以变废为宝，获得高附加值的蛋白纤维制品。而提取蛋白后的花生饼粕经过一定处理后仍然可以作为饲料和肥料，提高了花生粕的利用效率。
现有的花生蛋白纤维生产工艺中，花生蛋白溶解度不高，造成原材料浪费；溶解、脱泡、纺丝过程据需要高温处理，反应条件苛刻，对生产设备要求较高；生产过程中需要耗费大量的强酸强碱，对设备腐蚀严重。
 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法，其以离子液体替代强酸、强碱作为花生蛋白纤维合成过程中的溶剂，可以实现花生蛋白和聚乙烯醇的高浓度、低温、快速溶解，同时制备过程的无毒性、无污染。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法，其特征在于，其包括以下步骤：将花生蛋白和聚乙烯醇分别溶解在咪唑类离子液体中得到花生蛋白离子液体溶液和聚乙烯醇离子液体溶液，将花生蛋白离子液体溶液和聚乙烯醇离子液体溶液按照混合比例为1:3-1:5进行混合，加入助剂制得纺丝原液再进入凝固浴，在凝固浴中通过湿法纺丝法制备花生蛋白/聚乙烯醇复合纤维，经拉伸、水洗、缩醛处理、上油、烘干、卷曲、定型得到混合纤维。
优选地，所述咪唑类离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐[EMIM]AC、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐[BMIM]AC和1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐[MMIM][DMP]其中的一种或几种，按照1:1或1:1:1的比例添加。
优选地，所述花生蛋白是指从花生果仁、热榨或冷榨花生粕中分离得到的全脱脂花生蛋白，蛋白质含量≥50%，脂肪含量≤1%。
优选地，所述花生蛋白离子液体溶液的浓度为20-25%，聚乙烯醇离子液体溶液的浓度为16-18%。
优选地，所述花生蛋白离子液体溶液和聚乙烯醇离子液体溶液的混合温度为65-75℃。
优选地，所述助剂为硼酸、四硼酸钠和过氧化氢中的一种或几种，硼酸的固含量为0.02-0.03%，四硼酸钠的固含量为0.02-0.03%，过氧化氢的固含量为0.03-0.05%。
优选地，所述凝固浴包括酸度为2.6-2.9mol/L的硫酸钠、酸度0.0009-0.0018mol/L为硫酸和醋酸混合液。
优选地，所述缩醛处理采用浓度为0.8-0.9 mol/L的甲醛溶液，温度为50-70℃，时间为20-30min。
优选地，所述上油使用的油剂为氨基硅油丙纶油剂，浓度为10%。
本发明的积极进步效果在于：本发明将花生蛋白和聚乙烯醇分别在咪唑类离子液体中溶解、混匀后加入一定量的助剂利用湿法纺丝制备而成。本发明的优点是制备过程的无毒性、无污染；可以实现花生蛋白和聚乙烯醇的高浓度快速溶解，反应均匀；实现室温纺丝，能耗低，成本低，污染少，具有良好的经济和社会效益。本发明的复合纤维蛋白含量高，具有良好的吸湿透气性，手感柔软，可纺性好，制作的衣物外观华贵、舒适保暖、抗菌保健。利用本发明所述的方法制备花生蛋白复合纤维，可以提高制备过程中的蛋白溶解度和利用率，实现室温纺丝，缩短制备时间，降低污染和能耗，适应于大规模工业化生产。
    
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。
实施例1
将花生粕中提取的花生蛋白溶解在30%咪唑类离子液体1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐[EMIM]AC中，制得浓度为25%的花生蛋白离子液体溶液，将聚乙烯醇溶解在浓度为5%的咪唑类离子液体1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐[EMIM]AC中，制得浓度为18%的聚乙烯醇离子液体溶液，将上述两种溶液按照1：5的比例混合，65℃混合2-3小时，加入固含量为0.02%的硼酸和固含量为0.04%的过氧化氢（硼酸和过氧化氢是助剂），制得纺丝原液，纺丝原液脱泡后经立式纺丝机喷丝，再进入凝固浴。凝固浴包括酸度为2.6mol/L的硫酸钠、硫酸和醋酸混合液（酸度为0.0009-0.0018mol/L），在凝固浴中通过湿法纺丝法制备花生蛋白/聚乙烯醇复合纤维，温度为45℃，经过二浴拉伸和三浴水洗拉伸，形成花生蛋白/聚乙烯醇复合纤维，纤维拉伸倍数在8-10倍。复合纤维经缩醛处理（缩醛采用甲醛溶液，浓度为0.8-0.9 mol/L，温度为55℃，时间为25min。），然后再水洗、上油（上油温度为室温，上油使用的油剂为氨基硅油丙纶油剂，浓度为10%）、再经烘干、卷曲、定型得到复合纤维。其中，花生蛋白是指从花生果仁、热榨或冷榨花生粕中分离得到的全脱脂花生蛋白，蛋白质含量≥50%，脂肪含量≤1%。
实施例2
将花生粕中提取的花生蛋白溶解在30%咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐[BMIM]AC和1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐[EMIM]AC的混合液（比例1：1）中，制得浓度为20%的花生蛋白离子液体溶液，将聚乙烯醇溶解在浓度为20%的咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐[BMIM]AC和1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐[EMIM]AC混合液（比例1：1）中，制得浓度为18%的聚乙烯醇离子液体溶液，将上述两种溶液按照1：4的比例混合，65℃混合3小时，加入固含量为0.02%的四硼酸钠和固含量为0.04%的过氧化氢，制得纺丝原液，纺丝原液脱泡后经立式纺丝机喷丝，进入凝固浴。凝固浴包括酸度为2.85mol/L硫酸钠、硫酸和醋酸混合液（酸度为0.0009-0.0018mol/L），在凝固浴中通过湿法纺丝法制备花生蛋白/聚乙烯醇复合纤维，温度为48℃，经过二浴拉伸和三浴水洗拉伸，形成花生蛋白/聚乙烯醇复合纤维，纤维拉伸倍数在8-10倍。复合纤维经缩醛处理（缩醛采用甲醛，浓度为0.8-0.9 mol/L，温度为50℃，时间为20min。），然后再水洗、上油（上油温度为室温，上油使用的油剂为氨基硅油丙纶油剂，浓度为10%）、再经烘干、卷曲、定型得到复合纤维。
实施例3
将花生粕中提取的花生蛋白溶解在30%的咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐[BMIM]AC、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐[EMIM]AC 和1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐[MMIM][DMP]的混合液中（比例为1:1:1），制得浓度为25%的花生蛋白离子液体溶液，将聚乙烯醇溶解在浓度为10%的咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐[BMIM]AC、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐[EMIM]AC 和1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐[MMIM][DMP]的混合溶液中（比例为1:1:1），制得浓度为17%的聚乙烯醇离子液体溶液，将上述两种溶液按照1：3的比例混合，75℃混合2小时，加入固含量为0.02%的四硼酸钠和固含量为0.04%的过氧化氢，制得纺丝原液，纺丝原液脱泡后经立式纺丝机喷丝，进入凝固浴。凝固浴包括酸度为2.8mol/L的硫酸钠、硫酸和醋酸混合液（酸度为0.0009-0.0018mol/L），在凝固浴中通过湿法纺丝法制备花生蛋白/聚乙烯醇复合纤维，温度为45℃，经过二浴拉伸和三浴水洗拉伸，形成花生蛋白/聚乙烯醇复合纤维，纤维拉伸倍数在8-10倍。复合纤维经缩醛处理（缩醛采用甲醛，浓度为0.8-0.9 mol/L，温度为70℃，时间为20min。），然后再水洗、上油（上油温度为室温，上油使用的油剂为氨基硅油丙纶油剂，浓度为10%）、再经烘干、卷曲、定型得到复合纤维。
实施例4
将花生粕中提取的花生蛋白溶解在30%的1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐[EMIM]AC 和1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐[MMIM][DMP]的混合液中（比例为1:1），制得浓度为20%的花生蛋白离子液体溶液，将聚乙烯醇溶解在浓度为10%的1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐[EMIM]AC 和1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐[MMIM][DMP]的混合溶液中（比例为1:1），制得浓度为18%的聚乙烯醇离子液体溶液，将上述两种溶液按照1：3的比例混合，65℃混合3小时，加入固含量为0.03%的硼酸、固含量为0.03%的四硼酸钠和固含量为0.05%的过氧化氢，制得纺丝原液，纺丝原液脱泡后经立式纺丝机喷丝，进入凝固浴。凝固浴包括酸度为2.85mol/L的硫酸钠、硫酸和醋酸混合液（酸度为0.0009-0.0018mol/L），在凝固浴中通过湿法纺丝法制备花生蛋白/聚乙烯醇复合纤维，温度为50℃，经过二浴拉伸和三浴水洗拉伸，形成花生蛋白/聚乙烯醇复合纤维，纤维拉伸倍数在8-10倍。复合纤维经缩醛处理（缩醛采用甲醛，浓度为0.8-0.9 mol/L，温度为60℃，时间为20min。），然后再水洗、上油（上油温度为室温，上油使用的油剂为氨基硅油丙纶油剂，浓度为10%）、再经烘干、卷曲、定型得到复合纤维。
实施例5
将花生粕中提取的花生蛋白溶解在30%的咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐[BMIM]AC 和1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐[MMIM][DMP]的混合液中（比例为1:1），制得浓度为25%的花生蛋白离子液体溶液，将聚乙烯醇溶解在浓度为30%的咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐[BMIM]AC 和1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐[MMIM][DMP]的混合溶液中（比例为1:1），制得浓度为16%的聚乙烯醇离子液体溶液，将上述两种溶液按照1：5的比例混合，70℃混合2小时，加入固含量为0.025%的四硼酸钠和固含量为0.03%的过氧化氢，制得纺丝原液，纺丝原液脱泡后经立式纺丝机喷丝，进入凝固浴。凝固浴包括酸度为2.9mol/L的硫酸钠、硫酸和醋酸混合液（酸度为0.0009-0.0018mol/L），在凝固浴中通过湿法纺丝法制备花生蛋白/聚乙烯醇复合纤维，温度为45℃，经过二浴拉伸和三浴水洗拉伸，形成花生蛋白/聚乙烯醇复合纤维，纤维拉伸倍数在8-10倍。复合纤维经缩醛处理（缩醛采用甲醛，浓度为0.8-0.9 mol/L，温度为65℃，时间为30min。），然后再水洗、上油（上油温度为室温，上油使用的油剂为氨基硅油丙纶油剂，浓度为10%）、再经烘干、卷曲、定型得到复合纤维。
本发明以咪唑类离子液体替代原有的溶剂制备花生蛋白纤维。离子液体是完全由阴阳离子所组成的盐，无挥发性、不易燃、高沸点、可循环利用、具有较强的溶解性能。它是一类极具应用前景的绿色溶剂，对无机、有机化合物以及高分子材料都具有良好的溶解性。以离子液体替代强酸、强碱作为花生蛋白纤维合成过程中的溶剂，可以实现花生蛋白和聚乙烯醇的高浓度、低温、快速溶解，同时制备过程的无毒性、无污染。
上述实施例不作为对本发明的限定，凡在本发明的范围内所作的任何修改、等同替换、改进等，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法，其特征在于，其包括以下步骤：将花生蛋白和聚乙烯醇分别溶解在咪唑类离子液体中得到花生蛋白离子液体溶液和聚乙烯醇离子液体溶液，将花生蛋白离子液体溶液和聚乙烯醇离子液体溶液按照混合比例为1:3-1:5进行混合，加入助剂制得纺丝原液再进入凝固浴，在凝固浴中通过湿法纺丝法制备花生蛋白/聚乙烯醇复合纤维，经拉伸、水洗、缩醛处理、上油、烘干、卷曲、定型得到混合纤维。
2.如权利要求1所述的采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法，其特征在于，所述咪唑类离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐[EMIM]AC、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐[BMIM]AC和1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐[MMIM][DMP]其中的一种或几种，按照1:1或1:1:1的比例添加。
3.如权利要求1所述的采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法，其特征在于，所述花生蛋白是指从花生果仁、热榨或冷榨花生粕中分离得到的全脱脂花生蛋白，蛋白质含量≥50%，脂肪含量≤1%。
4.如权利要求1所述的采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法，其特征在于，所述花生蛋白离子液体溶液的浓度为20-25%，聚乙烯醇离子液体溶液的浓度为16-18%。
5.如权利要求1所述的采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法，其特征在于，所述花生蛋白离子液体溶液和聚乙烯醇离子液体溶液的混合温度为65-75℃。
6.如权利要求1所述的采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法，其特征在于，所述助剂为硼酸、四硼酸钠和过氧化氢中的一种或几种，硼酸的固含量为0.02-0.03%，四硼酸钠的固含量为0.02-0.03%，过氧化氢的固含量为0.03-0.05%。
7.如权利要求1所述的采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法，其特征在于，所述凝固浴包括酸度为2.6-2.9mol/L的硫酸钠、酸度0.0009-0.0018mol/L为硫酸和醋酸混合液。
8.如权利要求1所述的采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法，其特征在于，所述缩醛处理采用浓度为0.8-0.9 mol/L的甲醛溶液，温度为50-70℃，时间为20-30min。
9.如权利要求1所述的采用离子液体制备花生蛋白复合纤维的方法，其特征在于，所述上油使用的油剂为氨基硅油丙纶油剂，浓度为10%。
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