CN102877159B - 一种羽毛蛋白粘胶短纤维及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种羽毛蛋白粘胶短纤维及其制造方法，属于纺织工业的材料领域。本发明由羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液按1—40%：60—99%的重量比，经静态共混—纺丝—凝固—固化—后处理得到，该羽毛蛋白粘胶短纤维在生产过程中蛋白质的损失率<30%，成品经50次水洗后，其纤维蛋白质脱落率不超过5%。本发明利用废弃的羽毛来制成羽毛蛋白质粘胶短纤维，不仅纤维性能良好、价格低廉、原料来源广泛，还有利于环境保护。

Description

一种羽毛蛋白粘胶短纤维及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种复合粘胶短纤维及其制造方法，尤其是一种羽毛蛋白粘胶短纤维及其制造方法，属于纺织工业的材料领域。

背景技术

丝绸制品轻盈柔软，光泽优雅，吸湿性好，穿着舒适，深受国内处消费者的欢迎，但由于生产丝绸制品的原料——蚕丝短缺，不能满足人们生活的需要，人们转而寻求一种替代蚕丝的原料。国外曾研制再生蛋白纤维，用奶酪素、大豆蛋白、花生蛋白和玉米蛋白原料，都因湿度太低，而被其它纤维淘汰，而后又研制出维尼纶之类的纤维，这类纤维强度高，但穿着舒适度差。人们又尝试用奶酪素与高聚物，如丙烯晴、聚乙烯醇等共混纺丝，制成复合纤维，这种纤维性能较好，类似真丝，但奶酪素价格昂贵，生产成本高。故急需开发出新型的具有纤维性能良好、价格低廉的再生蛋白质纤维。

羽毛是鸟类和禽类表皮细胞角质化的衍生物，占其体重的10%左右。据测定，羽毛角蛋白的粗蛋白质量分数在80%以上，氨基酸质量分数在70%以上。中国是世界上畜牧、家禽养殖最多的国家之一，角蛋白资源极其丰富，尤其在现代农业中，大规模的家禽养殖产生了大量的角蛋白废物，其中羽毛废弃物产量超过1000kt，除少部分作为保暖填充材料外，绝大部分被废弃而没有得到充分利用，这不仅污染了周围环境，而且还浪费了大量的动物蛋白资源。

近年来，研究发现由于羽毛角蛋白独特的分子结构，使得羽毛角蛋白材料具有优异的生物学特性和良好的材料力学性能。在一定条件下将一定浓度的水解蛋白原液与纤维素（粘胶）原液，按一定的配比混合进行纺丝，并经后处理加工制成理想的再生蛋白纤维，这样蛋白质纤维之中的肽键（—CO—NH—）与纤维素中的—OH形成氢键，产生较强的分子结合力，从而形成新型蛋白质的复合纤维。

专利号为CN00109055.0（专利名称为“再生蛋白原液、再生蛋白纤维的生产方法及其产品”）的发明专利，公开了一种再生羽毛蛋白原液的制作方法，并且通过将再生羽毛蛋白原液与纤维素原液的混合计量纺丝，制得再生羽毛蛋白纤维。该专利公开的生产方法仍然存在一些不足，没有考虑到蛋白质的固着问题，蛋白质容易从纤维素表面脱落，造成生产过程中的蛋白质损失率较高。

发明内容

为了克服现有丝绸制品蚕丝短缺，替代原料价格昂贵的问题，本发明提供了一种利用不可纺蛋白质羽毛再生生成蛋白原液与纤维素黄酸酯溶液经静态混合和纺前注射进行纺丝制成的羽毛蛋白粘胶短纤维及其制造方法。

本发明提供的羽毛蛋白粘胶短纤维不仅纤维性能良好、价格低廉、原料来源广泛，还可利用废弃蛋白质材料，有利于环境保护；通过本发明提供的羽毛蛋白粘胶短纤维制造方法所获得的粘胶短纤维中羽毛蛋白在纤维素表面的固着效果好，且利于纺丝成型。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种羽毛蛋白粘胶短纤维，其特征在于：由羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液按 1—40%：60—99%的重量比，经静态共混—纺丝—凝固—固化—后处理得到，该羽毛蛋白粘胶短纤维在生产过程中蛋白质的损失率<30%，成品经50次水洗后，其纤维蛋白质脱落率不超过5%。

所述羽毛蛋白粘胶短纤维的制造方法按如下工艺步骤进行：

A 羽毛蛋白液的制备

按1—10：1的固体重量比称取羽毛蛋白和氢氧化钠，先将羽毛蛋白溶解在温度为40—90℃、浓度为0.1—20%（w/w）的氢氧化钠水溶液中，经30min—8hr的恒温搅拌，得到羽毛蛋白溶液后，过滤得到均匀的改性后的羽毛蛋白液；

B 羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液共混

将羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液分别脱泡后，再按羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液为1—40%：60—99%的重量比进行静态混合并进行脱泡后制得粘胶；

C 纺丝

粘胶采用二浴法湿法进行纺丝，即粘胶由计量泵定量送入供胶管路进入纺丝机，通过烛形滤器再次滤去粒子杂质，并由曲管送入喷丝头组件，粘胶在压力下通过喷丝孔，形成粘胶细流；

D 凝固与固化

粘胶细流出来后，进入凝固浴，经凝固成型后成为初生丝条；初生丝条由导丝盘送去固化浴中集束拉伸，初生丝条经受拉伸的同时，最终完成分解再生过程，即羽毛蛋白固着在纤维素表面，形成具有稳定皮芯结构的纤维束；

所述凝固浴的组成为：硫酸钠150—400g/L，硫酸30—250g/L，硫酸锌5—100 g/L；温度20—60℃。

所述固化浴的组成为：硫酸钠10—200g/L，硫酸10—100g/L；硫酸锌5—80 g/L，助剂0.01—10g/L；温度30—80℃。

所述的助剂为EDC交联剂，该交联剂安全、无毒，对羽毛蛋白与纤维素的交联作业好。

凝固浴和固化浴的工艺条件的优化能够保证蛋白质分子与纤维素分子能紧密链接，并有效固着在纤维表面。

E 后处理

将纤维束切断，经过酸洗、脱硫、水洗、酸洗、水洗、上油、脱水、烘干后得到羽毛蛋白粘胶短纤维。

本发明的有益技术效果表现在：

1、由于本发明的工艺针对羽毛蛋白粘胶短纤维的特性，对凝固浴和固化浴进行了工艺条件优化，特别是在固化浴工艺中选择使用交联剂EDC，使纤维表面的蛋白质能很好的固化在纤维的表面，覆盖在纤维表面的蛋白质分子交联形成稳定、致密的网状结构，防止蛋白质的脱落，致使整个工艺过程中蛋白质的损失率低于30%，且最终成品纤维经50次水洗后，蛋白质脱落不超过5%（相对纤维中蛋白质的比值），从而有效提高了羽毛蛋白在纤维素表面的固着效果，解决了蛋白质的脱落问题。

2、本发明制得的羽毛粘胶短纤维不仅纤维性能良好、价格低廉、原料来源广泛，还可利用废弃蛋白质材料，有利于环境保护。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的实质性内容作进一步详细的描述。

实施例1

一种羽毛蛋白粘胶短纤维，由羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液按 1：99%的重量比，经静态共混—纺丝—凝固—固化—后处理得到，该羽毛蛋白粘胶短纤维在生产过程中蛋白质的损失率为5%，成品经50次水洗后，其纤维蛋白质脱落率为2%。

所述羽毛蛋白粘胶短纤维的制造方法按如下工艺步骤进行：

A 羽毛蛋白液的制备

按10：1的固体重量比称取羽毛蛋白和氢氧化钠，先将羽毛蛋白溶解在温度为40℃、浓度为0.1%（w/w）的氢氧化钠水溶液中，经2hr的恒温搅拌，得到羽毛蛋白溶液后，过滤得到均匀的改性后的羽毛蛋白液；

B 羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液共混

将羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液分别脱泡后，再按羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液为1%：99%的重量比进行静态混合并进行脱泡后制得粘胶；

C 纺丝

粘胶采用二浴法湿法进行纺丝，即粘胶由计量泵定量送入供胶管路进入纺丝机，通过烛形滤器再次滤去粒子杂质，并由曲管送入喷丝头组件，粘胶在压力下通过喷丝孔，形成粘胶细流；

D 凝固与固化

粘胶细流出来后，进入凝固浴，经凝固成型后成为初生丝条；初生丝条由导丝盘送去固化浴中集束拉伸，初生丝条经受拉伸的同时，最终完成分解再生过程，即羽毛蛋白固着在纤维素表面，形成具有稳定皮芯结构的纤维束；

所述凝固浴的组成为：硫酸钠150g/L，硫酸30g/L，硫酸锌5 g/L；温度60℃。

所述固化浴的组成为：硫酸钠10g/L，硫酸50g/L；硫酸锌80 g/L，助剂0.01g/L；温度30℃。

所述的助剂为交联剂EDC。

E 后处理

将纤维束切断，经过酸洗、脱硫、水洗、酸洗、水洗、上油、脱水、烘干后得到羽毛蛋白粘胶短纤维。

实施例2

一种羽毛蛋白粘胶短纤维，由羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液按 10%：90%的重量比，经静态共混—纺丝—凝固—固化—后处理得到，该羽毛蛋白粘胶短纤维在生产过程中蛋白质的损失率为25%，成品经50次水洗后，其纤维蛋白质脱落率为5%。

所述羽毛蛋白粘胶短纤维的制造方法按如下工艺步骤进行：

A 羽毛蛋白液的制备

按1：1的固体重量比称取羽毛蛋白和氢氧化钠，先将羽毛蛋白溶解在温度为90℃、浓度为10%（w/w）的氢氧化钠水溶液中，经3hr的恒温搅拌，得到羽毛蛋白溶液后，过滤得到均匀的改性后的羽毛蛋白液；

B 羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液共混

将羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液分别脱泡后，再按羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液为10%：90%的重量比进行静态混合并进行脱泡后制得粘胶；

C 纺丝

粘胶采用二浴法湿法进行纺丝，即粘胶由计量泵定量送入供胶管路进入纺丝机，通过烛形滤器再次滤去粒子杂质，并由曲管送入喷丝头组件，粘胶在压力下通过喷丝孔，形成粘胶细流；

D 凝固与固化

粘胶细流出来后，进入凝固浴，经凝固成型后成为初生丝条；初生丝条由导丝盘送去固化浴中集束拉伸，初生丝条经受拉伸的同时，最终完成分解再生过程，即羽毛蛋白固着在纤维素表面，形成具有稳定皮芯结构的纤维束；

所述凝固浴的组成为：硫酸钠300g/L，硫酸250g/L，硫酸锌100 g/L；温度20℃。

所述固化浴的组成为：硫酸钠10g/L，硫酸10g/L；硫酸锌5 g/L，助剂0.01g/L；温度50℃。

所述的助剂为交联剂EDC。

E 后处理

将纤维束切断，经过酸洗、脱硫、水洗、酸洗、水洗、上油、脱水、烘干后得到羽毛蛋白粘胶短纤维。

实施例3

一种羽毛蛋白粘胶短纤维，由羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液按40%：60%的重量比，经静态共混—纺丝—凝固—后处理得到，该羽毛蛋白粘胶短纤维在生产过程中蛋白质的损失率为30%，成品经50次水洗后，其纤维蛋白质脱落率为1%。

所述羽毛蛋白粘胶短纤维的制造方法按如下工艺步骤进行：

A 羽毛蛋白液的制备

按10：1的固体重量比称取羽毛蛋白和氢氧化钠，先将羽毛蛋白溶解在温度为60℃、浓度为20%（w/w）的氢氧化钠水溶液中，经30min的恒温搅拌，得到羽毛蛋白溶液后，过滤得到均匀的改性后的羽毛蛋白液；

B 羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液共混

将羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液分别脱泡后，再按羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液为40%：60%的重量比进行静态混合并进行脱泡后制得粘胶；

C 纺丝

粘胶采用二浴法湿法进行纺丝，即粘胶由计量泵定量送入供胶管路进入纺丝机，通过烛形滤器再次滤去粒子杂质，并由曲管送入喷丝头组件，粘胶在压力下通过喷丝孔，形成粘胶细流；

D 凝固与固化

粘胶细流出来后，进入凝固浴，经凝固成型后成为初生丝条；初生丝条由导丝盘送去固化浴中集束拉伸，初生丝条经受拉伸的同时，最终完成分解再生过程，即羽毛蛋白固着在纤维素表面，形成具有稳定皮芯结构的纤维束；

所述凝固浴的组成为：硫酸钠400g/L，硫酸30g/L，硫酸锌5g/L；温度20℃。

所述固化浴的组成为：硫酸钠200g/L，硫酸80g/L；硫酸锌50g/L，助剂10g/L；温度80℃。

所述的助剂为交联剂EDC。

E 后处理

将纤维束切断，经过酸洗、脱硫、水洗、酸洗、水洗、上油、脱水、烘干后得到羽毛蛋白粘胶短纤维。

实施例4

一种羽毛蛋白粘胶短纤维，其特征在于：由羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液

按 25%：75%的重量比，经静态共混—纺丝—凝固—后处理得到，该羽毛蛋白粘胶短纤维在生产过程中蛋白质的损失率为10%，成品经50次水洗后，其纤维蛋白质脱落率为4%。

所述羽毛蛋白粘胶短纤维的制造方法按如下工艺步骤进行：

A 羽毛蛋白液的制备

按8：1的固体重量比称取羽毛蛋白和氢氧化钠，先将羽毛蛋白溶解在温度为50℃、浓度为1%（w/w）的氢氧化钠水溶液中，经8hr的恒温搅拌，得到羽毛蛋白溶液后，过滤得到均匀的改性后的羽毛蛋白液；

B 羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液共混

将羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液分别脱泡后，再按羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液为25%：75%的重量比进行静态混合并进行脱泡后制得粘胶；

C 纺丝

粘胶采用二浴法湿法进行纺丝，即粘胶由计量泵定量送入供胶管路进入纺丝机，通过烛形滤器再次滤去粒子杂质，并由曲管送入喷丝头组件，粘胶在压力下通过喷丝孔，形成粘胶细流；

D 凝固与固化

粘胶细流出来后，进入凝固浴，经凝固成型后成为初生丝条；初生丝条由导丝盘送去固化浴中集束拉伸，初生丝条经受拉伸的同时，最终完成分解再生过程，即羽毛蛋白固着在纤维素表面，形成具有稳定皮芯结构的纤维束；

所述凝固浴的组成为：硫酸钠400g/L，硫酸50g/L，硫酸锌80 g/L；温度50℃。

所述固化浴的组成为：硫酸钠100g/L，硫酸40g/L；硫酸锌80g/L，助剂6g/L；温度60℃。

所述的助剂为交联剂EDC。

E 后处理

将纤维束切断，经过酸洗、脱硫、水洗、酸洗、水洗、上油、脱水、烘干后得到羽毛蛋白粘胶短纤维。

实施例5

一种羽毛蛋白粘胶短纤维，由羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液按 30%：70%的重量比，经静态共混—纺丝—凝固—后处理得到，该羽毛蛋白粘胶短纤维在生产过程中蛋白质的损失率为10%，成品经50次水洗后，其纤维蛋白质脱落率不超过5%。

所述羽毛蛋白粘胶短纤维的制造方法按如下工艺步骤进行：

A 羽毛蛋白液的制备

按2：1的固体重量比称取羽毛蛋白和氢氧化钠，先将羽毛蛋白溶解在温度为40℃、浓度为10%（w/w）的氢氧化钠水溶液中，经8hr的恒温搅拌，得到羽毛蛋白溶液后，过滤得到均匀的改性后的羽毛蛋白液；

B 羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液共混

将羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液分别脱泡后，再按羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液为30%：70%的重量比进行静态混合并进行脱泡后制得粘胶；

C 纺丝

粘胶采用二浴法湿法进行纺丝，即粘胶由计量泵定量送入供胶管路进入纺丝机，通过烛形滤器再次滤去粒子杂质，并由曲管送入喷丝头组件，粘胶在压力下通过喷丝孔，形成粘胶细流；

D 凝固与固化

粘胶细流出来后，进入凝固浴，经凝固成型后成为初生丝条；初生丝条由导丝盘送去固化浴中集束拉伸，初生丝条经受拉伸的同时，最终完成分解再生过程，即羽毛蛋白固着在纤维素表面，形成具有稳定皮芯结构的纤维束；

所述凝固浴的组成为：硫酸钠300g/L，硫酸200g/L，硫酸锌25 g/L；温度40℃。

所述固化浴的组成为：硫酸钠70g/L，硫酸20g/L；硫酸锌60g/L，助剂9g/L；温度30℃。

所述的助剂为交联剂EDC。

E 后处理

将纤维束切断，经过酸洗、脱硫、水洗、酸洗、水洗、上油、脱水、烘干后得到羽毛蛋白粘胶短纤维。

实施例6

一种羽毛蛋白粘胶短纤维，由羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液按 20%：80%的重量比，经静态共混—纺丝—凝固—后处理得到，该羽毛蛋白粘胶短纤维在生产过程中蛋白质的损失率为15%，成品经50次水洗后，其纤维蛋白质脱落率不超过3%。

所述羽毛蛋白粘胶短纤维的制造方法按如下工艺步骤进行：

A 羽毛蛋白液的制备

按5：1的固体重量比称取羽毛蛋白和氢氧化钠，先将羽毛蛋白溶解在温度为50℃、浓度为10%（w/w）的氢氧化钠水溶液中，经3hr的恒温搅拌，得到羽毛蛋白溶液后，过滤得到均匀的改性后的羽毛蛋白液；

B 羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液共混

将羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液分别脱泡后，再按羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液为20%：80%的重量比进行静态混合并进行脱泡后制得粘胶；

C 纺丝

粘胶采用二浴法湿法进行纺丝，即粘胶由计量泵定量送入供胶管路进入纺丝机，通过烛形滤器再次滤去粒子杂质，并由曲管送入喷丝头组件，粘胶在压力下通过喷丝孔，形成粘胶细流；

D 凝固与固化

粘胶细流出来后，进入凝固浴，经凝固成型后成为初生丝条；初生丝条由导丝盘送去固化浴中集束拉伸，初生丝条经受拉伸的同时，最终完成分解再生过程，即羽毛蛋白固着在纤维素表面，形成具有稳定皮芯结构的纤维束；

所述凝固浴的组成为：硫酸钠350g/L，硫酸150g/L，硫酸锌50 g/L；温度50℃。

所述固化浴的组成为：硫酸钠150g/L，硫酸60g/L；硫酸锌10g/L，助剂0.1g/L；温度80℃。

所述的助剂为交联剂EDC。

E 后处理

将纤维束切断，经过酸洗、脱硫、水洗、酸洗、水洗、上油、脱水、烘干后得到羽毛蛋白粘胶短纤维。

Claims (1)

1.一种羽毛蛋白粘胶短纤维的制造方法，其特征在于：由羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液按 10%：90%的重量比，经静态共混—纺丝—凝固—固化—后处理得到，该羽毛蛋白粘胶短纤维在生产过程中蛋白质的损失率为25%，成品经50次水洗后，其纤维蛋白质脱落率为5%；

所述羽毛蛋白粘胶短纤维的制造方法按如下工艺步骤进行：

A 羽毛蛋白液的制备

按1：1的固体重量比称取羽毛蛋白和氢氧化钠，先将羽毛蛋白溶解在温度为90℃、浓度为10%（w/w）的氢氧化钠水溶液中，经3hr的恒温搅拌，得到羽毛蛋白溶液后，过滤得到均匀的改性后的羽毛蛋白液；

B 羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液共混

将羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液分别脱泡后，再按羽毛蛋白液与纤维素磺酸酯溶液为10%：90%的重量比进行静态混合并进行脱泡后制得粘胶；

C 纺丝

粘胶采用二浴法湿法进行纺丝，即粘胶由计量泵定量送入供胶管路进入纺丝机，通过烛形滤器再次滤去粒子杂质，并由曲管送入喷丝头组件，粘胶在压力下通过喷丝孔，形成粘胶细流；

D 凝固与固化

粘胶细流出来后，进入凝固浴，经凝固成型后成为初生丝条；初生丝条由导丝盘送去固化浴中集束拉伸，初生丝条经受拉伸的同时，最终完成分解再生过程，即羽毛蛋白固着在纤维素表面，形成具有稳定皮芯结构的纤维束；

所述凝固浴的组成为：硫酸钠300g/L，硫酸250g/L，硫酸锌100 g/L；温度20℃；

所述固化浴的组成为：硫酸钠10g/L，硫酸10g/L；硫酸锌5 g/L，助剂0.01g/L；温度50℃；

所述的助剂为交联剂EDC；

E 后处理

将纤维束切断，经过酸洗、脱硫、水洗、酸洗、水洗、上油、脱水、烘干后得到羽毛蛋白粘胶短纤维。