CN1584151A

CN1584151A - 一种植物蛋白质－纤维素复合纤维及其制备方法

Info

Publication number: CN1584151A
Application number: CN 200410024650
Authority: CN
Inventors: 尹翠玉; 沈新元; 杨庆
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2024-05-26
Also published as: CN1261626C

Abstract

一种植物蛋白质－纤维素复合纤维，其特征在于由植物蛋白质和纤维素或纤维素衍生物组成，植物蛋白质占10～50％，纤维素或纤维素衍生物占50～90％，均为重量百分比。其制备方法是将含10～40％重量的植物蛋白质溶液和含8～30％重量的纤维素或其衍生物溶液，按蛋白质与纤维素为10～50∶50～90的重量比配制成纺丝浆液，通过湿法或干湿法工艺纺丝，从喷丝孔出来，在纺丝浴中凝固牵伸成丝，拉伸，碱洗，水洗，上油，卷曲，定型，上油和干燥得到。本发明复合纤维既保留了纤维素纤维原有的吸湿性、透气性、抗静电性和良好的染色性等优点，又增加了纤维的的保暖性、人体亲和性、自然抑菌性、真丝般光泽和舒适的手感等特点。

Description

一种植物蛋白质-纤维素复合纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种植物蛋白质-纤维素复合纤维及其制备方法。

背景技术

纤维素纤维是最早成为纺织纤维的化学纤维，由于它以自然界中可不断再生的各种富含纤维素的植物为原料，这些植物包括木材、棉短绒、甘蔗渣等，通过一系列的物理化学加工，将纤维素再生而制得的再生纤维。纤维素纤维具有吸湿性、透气性、抗静电性和良好的染色性，又具有良好的保暖性、人体亲和性、自然抑菌性、真丝般光泽和舒适的手感等优点，因此在服装等领域有着广泛的用途。另外，由于全球石油可开采量不断减少，限制了以石油为原料的合成纤维的进一步发展，因而纤维素纤维的开发日益受到人们的重视。但传统的生产纤维素纤维的粘胶工艺中，要使用CS₂和碱形成纤维素黄酸酯溶液即粘胶，存在着工艺流程长、生产中使用CS₂有害气体及三废污染环境等问题。

我国是个农业大国，有丰富的油料作物资源和巨大的油料加工生产能力，其中加工油料所产生的饼粕含大量的蛋白质，如大豆粕的蛋白质含量为50％、花生粕为41.7％、菜籽粕为36％、棉籽粕为42％、葵花籽为39％、苎麻饼为57.8％。这些饼粕大多作为饲料和农家肥使用，近来也在进行蛋白提取深加工的研究，以作食品添加剂应用。也有人开始把这些蛋白质用于化学纤维的改性，如蛋白质用于维纶的改性：申请号为99116636.1和02109966.9的中国专利；植物蛋白改性腈纶：如申请号为03115288.0的中国专利；植物蛋白改性粘胶纤维：如申请号为02138823.7的中国专利，其中使用了部分维纶原料。然而维纶和腈纶均为合成纤维，其原料为煤、石油、天然气和电石等，由于其发展受到不同程度的限制，且生物可降解性较差，粘胶纤维生产中存在严重的环境污染问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种植物蛋白质-纤维素复合纤维。

本发明所要解决的技术问题在于提供一种植物蛋白质-纤维素复合纤维的制备方法。

本发明是利用从油料饼粕中提取的蛋白质和纤维素进行分子复合，经纺丝及后加工工艺而制得的一种蛋白质-纤维素复合纤维。这种纤维既保留了纤维素纤维原有的吸湿性、透气性、抗静电性和良好的染色性等优点，又增加了纤维的保暖性、人体亲和性、自然抑菌性、真丝般光泽和舒适的手感，同时又对油料饼粕进行了充分的利用，提取蛋白质后的渣料还可作饲料和农家肥使用。另外可利用原有的粘胶纤维设备，就可进行植物蛋白质-纤维素复合纤维的生产，这种纤维有生产成本低而附加值高的特点，而且原料可再生、产品可降解、生产污染小、符合国际上对生态纺织品的要求。本发明的工艺如图1所示。

本发明的特征是利用蛋白质在一些无机盐水溶液及有机溶剂中溶解的性能，从而制得适合于纤维素复合纺丝的浆液。通过湿法或干湿法纺丝工艺纺制而得植物蛋白质-纤维素复合纤维。

本发明所用的植物蛋白质的原料为大豆、腰果、花生、油菜籽、芝麻、葵花籽、棉籽、蓖麻籽的渣粕中提取的蛋白质。所述植物蛋白质可为上述提取蛋白质的单一品种或是混合物。

本发明所用的溶解蛋白质的溶剂为无机盐的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜，碱或酸。

本发明所用的蛋白质浓度为10～40％。

本发明所用的纤维素原料是由棉短绒、非成型木材、甘蔗渣、秸杆、竹子等可再生性植物副产品或废料等，制成含纤维素90％以上的浆粕，将其溶解于溶剂中制成溶液；或将纤维素浆粕加工制成衍生物——纤维素氨基甲酸酯，再将其溶解于溶剂中制成溶液。浓度为含8～30％的纤维素或其衍生物。

本发明中所用的纤维素衍生物纤维素氨基甲酸酯，是将纤维素加氢氧化钠碱化和氧化降解，然后加尿素加热反应合成制得。

本发明所用的溶解纤维素的溶剂为无机盐的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜、N-甲基吗啉-N氧化物-水合物(NMMO·H2O)、碱或酸；所用的无机盐水溶液为含20～60％重量百分比的氯化锌、硫氰酸钠或硫氰酸钾的水溶液。

本发明的蛋白质-纤维素纺丝浆液是一定比例的蛋白质溶液和纤维素或其衍生物溶液混合物。所述的比例是蛋白质∶纤维素为10～50∶50～90。

本发明的纺丝是混合浆料从喷丝孔出来在纺丝浴中凝固牵伸成丝。凝固浴的浓度为1～30％硫酸钠、硫酸、氯化锌、硫酸锌的水溶液或水，温度为5～70℃。牵伸倍数1～7倍。

本发明的凝固浴可为一级或多级。

本发明的凝固后牵伸是在高温下进行的，牵伸的条件是温度为80～140℃，拉伸倍率为5～20倍。

本发明的卷曲是热卷曲，卷曲的温度是70～110℃。

本发明的定型是在80～160℃的温度下进行。

本发明的成品干燥是在80～180℃的温度下进行。

附图说明

图1是本发明的一种植物蛋白质-纤维素复合纤维的工艺流程图。

具体实施方式

下面以四个具体实施例对本发明作进一步的阐述，但实施例仅用于说明，并不限制发明的范围。通过以下实施例将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。

实施例1：

大豆饼粕混合其10倍量的水，在30℃浸泡8小时，分离出不溶解的多糖类残渣，这些残渣再和水以1∶12的比例混合，浸泡1小时分离去残渣。两部分溶液合并用盐酸调节溶液PH值为4.4静置2小时，进行酸沉。离心分离溶解性多糖，离心甩干至蛋白质含水率为15％。

把上述蛋白质溶解在浓度为9％的氢氧化钠溶液中使其蛋白质浓度为25％，随后和棉纤维素浆液以蛋白质与纤维素比例为1∶4的比例复配，混合为纺丝浆液，静置脱泡。

纺丝浆液经计量泵由喷丝孔进入凝固浴，凝固浴为10％硫酸水溶液，3％硫酸钠水溶液，浴温为50℃拉伸倍率为1.6倍。再经蒸汽拉伸，拉伸温度为100℃，拉伸倍率为10倍，随后水洗，上油，在温度120℃的条件下干燥。干燥的纤维在85℃进行卷曲，后在130℃温度热定型，再次上油，在120℃干燥得到蛋白质-纤维素复合纤维成品。

实施例2：

葵花籽粕和其8倍量的PH值为8.8的氢氧化钠溶液混合，常温浸泡2小时，分离出不溶解的多糖类残渣，这些残渣再和PH值为8.8的氢氧化钠溶液以1∶9的比例混合，浸泡1小时分离去残渣。两部分溶液合并用盐酸调节溶液PH值为4.6静置2小时，进行酸沉。离心分离溶解性多糖，离心甩干至蛋白含水率为20％。

把上述蛋白质和木纤维素溶解在NMMO·H2O中，使其蛋白质浓度为20％，蛋白质与纤维素比例为1∶5的比例复配，混合为纺丝浆液，静置脱泡。

纺丝浆液经计量泵由喷丝孔经过空气层进入第一凝固浴，凝固浴为水溶液，浴温为12℃。再经第二凝固浴，凝固浴为水溶液，浴温为30℃，再经第三凝固浴进行预拉伸，凝固浴为水溶液，浴温为45℃拉伸倍率为1.2倍。再经蒸汽拉伸，拉伸温度为120℃，拉伸倍率为11倍，随后水洗，上油，在温度140℃的条件下干燥。干燥的纤维在90℃进行卷曲，后在120℃温度热定型，再次上油，在110℃干燥得到蛋白质-纤维素复合纤维成品。

实施例3：

大豆饼粕混合其10倍量的水，在30℃浸泡8小时，分离出不溶解的多糖类残渣，这些残渣再和水以1∶12的比例混合，浸泡1小时分离去残渣。两部分溶液合并用盐酸调节溶液PH值为4.4静置2小时，进行酸沉。离心分离溶解性多糖，离心甩干至蛋白质含水率为15％，把上述蛋白质溶解在浓度为9％的氢氧化钠溶液中，使其蛋白质浓度为25％。

棉浆粕加入9％的氢氧化钠溶液进行碱化和氧化降解，然后按纤维素与尿素比例为1∶3的比例加入尿素，在140℃下加热反应合成为纤维素氨基甲酸酯。随后和蛋白质浆液以纤维素与蛋白质比例为5∶1的比例复配，混合为纺丝浆液，静置脱泡。

纺丝浆液经计量泵由喷丝孔进入凝固浴，凝固浴为10％硫酸水溶液，浴温为50℃拉伸倍率为1.6倍，制成丝饼。随后碱洗，水洗，上油，在130℃温度热定型，再次上油，在120℃干燥后络筒得到蛋白质-纤维素复合纤维长丝成品。

本发明制成的植物蛋白质-纤维素复合纤维，其显著的进步效果体现在其短纤维纤度为1～7dtex；干强度为1.5～2.7CN/dtex；湿强度为0.7～1.7CN/dtex；伸长为10～30％；染色均匀度(灰卡级)≥3。

Claims

1、一种植物蛋白质-纤维素复合纤维，其特征在于由植物蛋白质和纤维素或纤维素衍生物组成，植物蛋白质占10～50％，纤维素或纤维素衍生物占50～90％，均为重量百分比。

2、根据权利要求1所述的植物蛋白质-纤维素复合纤维，其特征是所述的植物蛋白质是被榨油利用后的大豆、腰果、花生、油菜籽、芝麻、葵花籽、棉籽、蓖麻籽、玉米的渣粕中提取的蛋白质或它们的混合物。

3、根据权利要求1所述的植物蛋白质-纤维素复合纤维，其特征是所述的纤维素是从各种富含纤维素的植物中获取，这些植物包括木材、棉短绒、甘蔗渣、秸杆、竹子。

4、根据权利要求1所述的植物蛋白质-纤维素复合纤维，其特征是所述的纤维素衍生物为纤维素氨基甲酸酯。

5、一种植物蛋白质-纤维素复合纤维的制备方法，其特征在于含10～40％重量的植物蛋白质溶液和含8～30％重量的纤维素或其衍生物溶液，按蛋白质与纤维素为10～50∶50～90的重量比配制成纺丝浆液，通过湿法或干湿法工艺纺丝，从喷丝孔出来，在纺丝浴中凝固牵伸成丝，拉伸，碱洗，水洗，上油，卷曲，定型，上油和干燥；上述溶液的溶剂是无机盐的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜、N-甲基吗啉-N氧化物-水合物(NMMO·H2O)、碱或酸，所述的无机盐水溶液为含20～60％重量百分比的氯化锌、硫氰酸钠或硫氰酸钾的水溶液。

6、根据权利要求5所述的植物蛋白质-纤维素复合纤维的制备方法，其特征在于所述的植物蛋白质溶液，是采用溶剂法从含蛋白质的植物渣粕中把蛋白质提取出来，提取溶剂为水、稀碱溶液、稀酸溶液及无机盐水溶液；再将蛋白质溶解制成浓度为10～40％蛋白质溶液，溶剂为无机盐的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜、N-甲基吗啉-N氧化物-水合物(NMMO·H2O)、碱或酸；所述的无机盐水溶液为含20～60％重量百分比的氯化锌、硫氰酸钠或硫氰酸钾的水溶液。

7、根据权利要求5所述的植物蛋白质-纤维素复合纤维的制备方法，其特征在于所述的纤维素溶液，是采用制取是先将含纤维素90％以上的浆粕或其衍生物溶解于溶剂中制成含8～30％重量百分比的纤维素溶液；上述溶剂为无机盐的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜、N-甲基吗啉-N氧化物-水合物(NMMO·H2O)、碱或酸；所述的无机盐水溶液为含20～60％重量百分比的氯化锌、硫氰酸钠或硫氰酸钾的水溶液。

8、根据权利要求5所述的植物蛋白质-纤维素复合纤维的制备方法，其特征在于所述的混合浆料从喷丝孔出来在纺丝浴中凝固牵伸成丝，凝固浴的浓度为1～30％硫酸钠、硫酸、氯化锌、硫酸锌的水溶液或水，温度为5～70℃。

9、根据权利要求5所述的植物蛋白质-纤维素复合纤维的制备方法，其特征在于所述的牵伸，牵伸温度为80～140℃，牵伸倍数为1～7倍。

10、根据权利要求5所述的植物蛋白质-纤维素复合纤维的制备方法，其特征在于所述的拉伸温度为80～140℃，拉伸倍率为5～20倍，卷曲温度是70～110℃，定型温度是80～160℃；干燥温度是80～180℃。