专利名称：植物蛋白－腈纶复合纤维及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种植物蛋白-腈纶复合纤维及其制造方法背景技术腈纶是一种合成纤维，有优良的保暖性、优异的染色性及无蛀蚀和霉变性，其染色后可得到比羊毛更鲜艳的色彩，腈纶被广泛的用于制造仿毛制品，因此腈纶又被称作人造羊毛。但腈纶也有很多缺点亲水性差造成在干燥天气易带静电，其完全是石油产物合成的，和人体的亲和性差。
为了改善腈纶的性能，研究人员用动物蛋白改性腈纶作了大量的工作，如蚕丝接枝聚丙烯腈，牛奶蛋白接枝聚丙烯腈纤维，但这些都要在聚合阶段就对原有设备、工艺进行很大改动，生产成本高，不能得到大量的推广。
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维纶的改性，如专利号为99116636.1的中国专利。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物蛋白-腈纶复合纤维。
本发明的目的是提供一种植物蛋白-腈纶复合纤维制造方法。
本发明的一种植物蛋白-腈纶复合纤维是由植物蛋白和聚丙烯腈组成，植物蛋白质占总重量的10～50％，聚丙烯腈占总重量的50～90％，换言之，植物蛋白质与聚丙烯腈的重量比为10～50∶50～90。
本发明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，从而制得适合于腈纶复合纺丝的浆液。通过常规的湿法纺丝工艺纺制而得植物蛋白-腈纶复合纤维。本发明的主要工艺如图1表示。
本发明所用的植物蛋白的原料为大豆、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，其中无机盐为氯化锌、硫氰酸钠、硫氰酸钾，无机盐水溶液的浓度为20～60％。
本发明所用的蛋白质浓度为含10～40％的重量。
本发明所用的腈纶浆液是腈纶厂直接合成的或是经过浓缩或是由纤维级聚丙烯腈溶解于溶剂中得到的，其浓度为含8～30％的重量。溶剂为无机盐的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜，其中无机盐为氯化锌、硫氰酸钠、硫氰酸钾，无机盐水溶液的浓度为含20～60重量％。
本发明的蛋白-腈纶纺丝浆液是由一定比例的上述蛋白质溶液和聚丙稀腈溶液复配而成。其中蛋白质和聚合物的重量比为10～50∶50～90。
本发明的纺丝是上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％的硫氰酸钠、硫氰酸钾或氯化锌的水溶液或水，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，拉伸的条件是温度为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。
本发明是利用从油料饼粕中提取的蛋白质和腈纶原料聚丙烯腈进行分子复合，经纺丝及后加工工艺而制得的一种蛋白-腈纶复合纤维。这种纤维既保留了腈纶纤维原有的优点又克服了腈纶带静电及人体亲和性差的缺点，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。在工艺上也克服了动物蛋白质接枝聚丙烯腈纤维的复杂技术，对原有的聚合工艺设备不必改动，只需添加一些简单设备就可进行植物蛋白-腈纶复合纤维的生产，这种纤维有生产成本低而附加值高的特点。
图1是本发明的一种植物蛋白-腈纶复合纤维工艺流程图。
具体实施方法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。实施例中所述的比例、浓度均以重量计。
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17％的硫氰酸钠溶液中使其蛋白质浓度为25％，随后和腈纶浆液以蛋白质与聚合物比例为1∶4的比例复配，混合为纺丝浆液，最好经静置脱泡。
纺丝浆液经计量泵由喷丝孔进入第一凝固浴，凝固浴为10％硫腈酸钠水溶液，浴温为9℃。再经第二凝固浴进行预拉伸，凝固浴为3％硫腈酸钠水溶液，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100℃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-腈纶复合纤维成品。
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％。
把上述蛋白质溶解在浓度为18％的氯化锌溶液中使其蛋白质浓度为20％，将纤维级聚丙烯腈溶解在16％的氯化锌溶液中，把蛋白质溶液和聚丙烯腈溶液以蛋白质与聚合物比例为1∶5的比例复配，混合为纺丝浆液，最好静置脱泡。
纺丝浆液经计量泵由喷丝孔进入第一凝固浴，凝固浴为8％氯化锌水溶液，浴温为12℃。再经第二凝固浴，凝固浴为5％氯化锌水溶液，浴温为30℃，再经第三凝固浴进行预拉伸，凝固浴为1.5％氯化锌，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90℃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-腈纶复合纤维成品。
实施例3花生饼粕和其9倍量的PH值为6.8的盐酸溶液混合，50℃浸泡30分钟，分离出不溶解的多糖类残渣，这些残渣再和水以1∶10的比例混合，浸泡30分钟分离去残渣。两部分溶液合并用硫酸调节溶液PH值为4.3静置1.5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23％。
把上述蛋白质溶解在二甲基甲酰胺中使其蛋白质浓度为15％，将纤维级聚丙烯腈溶解在二甲基甲酰胺中，把蛋白质溶液和聚丙烯腈溶液以蛋白质与纺丝级聚合物比例为1∶4.5的比例复配，混合为纺丝浆液，最好经静置脱泡。
纺丝浆液经计量泵由喷丝孔进入第一凝固浴，凝固浴为6％二甲基甲酰胺水溶液，浴温为12℃。再经第二凝固浴进行预拉伸，凝固浴为1％二甲基甲酰胺水溶液，浴温为50℃拉伸倍率为1.8倍。再经蒸汽拉伸，拉伸温度为90℃，拉伸倍率为9倍，随后水洗，上油，在温度110℃的条件下干燥。干燥的纤维在110℃进行卷曲，后在130℃温度热定型，再次上油，在120℃干燥得到蛋白-腈纶复合纤维成品。
权利要求
1.一种植物蛋白-腈纶复合纤维，其组成由植物蛋白和聚丙烯腈组成，其中植物蛋白质与聚丙烯腈的重量比为10～50∶50～90。
2.根据权利要求书1所述的植物蛋白-腈纶复合纤维，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、棉籽或蓖麻籽的渣粕中提取的蛋白质或它们的混合物。
3.根据权利要求书1所述的植物蛋白-腈纶复合纤维，其特征是所述的腈纶为腈纶浆液、聚丙烯腈或纤维级聚丙稀腈。
4.如权利要求书1所述的植物蛋白-腈纶纤维的纺丝成型工艺，其特征在于含10～40％重量植物蛋白质的溶液和浓度为含8～30％重量的聚丙烯腈的溶液，按蛋白质与聚合物为10～50∶50～90的含重量比配制成纺丝浆液，经湿法纺丝，从喷丝孔出来在纺丝浴中凝固牵伸成丝，拉伸，水洗，上油，卷曲，定型，上油和干燥；上述的溶液是含植物蛋白质或聚丙烯腈的无机盐水溶液、二甲基甲酰胺溶液或二甲基亚砜溶液，其中无机盐水溶液是含20～60％重量的氯化锌、硫氰酸钠或硫氰酸钾的水溶液。
5.如权利要求书4所述的植物蛋白-腈纶纤维的纺丝成型工艺，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、稀酸溶液或无机盐水溶液；再将蛋白质溶解制成浓度为10～40％蛋白质的无机盐的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜溶液，所述的无机盐水溶液同权利要求4所述。
6.如权利要求书4所述的植物蛋白-腈纶纤维的纺丝成型工艺，其特征在于所述的聚丙烯腈的溶液是直接用原纺丝用的浆液、用浓缩的纺丝浆液或用纤维级聚丙烯腈溶解于无机盐的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜溶剂中配成的聚丙烯腈浆液，其浓度为含8～30％重量的聚合物，所述的无机盐水溶液同权利要求4所述。
7.如权利要求书4所述的植物蛋白-腈纶纤维的纺丝成型工艺，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，凝固分为1～4级，凝固浴的浓度为1～30％硫氰酸钠、硫氰酸钾、氯化锌的水溶液或水，温度为5～70℃。
8.如权利要求书4所述的植物蛋白-腈纶纤维的纺丝成型工艺，其特征在于所述的牵伸，在80～140℃高温下进行，牵伸倍数1～7倍。
9.如权利要求书4所述的植物蛋白-腈纶纤维的纺丝成型工艺，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℃。
10.如权利要求书4所述的植物蛋白-腈纶纤维的纺丝成型工艺，其特征在于所述的干燥温度是80～180℃。
全文摘要
本发明涉及一种植物蛋白－腈纶复合纤维，是由天然高分子植物蛋白质和聚丙烯腈以分子复合的形式组成，蛋白质和聚丙烯腈的重量比为10～50∶50～90。植物蛋白质和聚丙烯腈分别配成溶液，按比例进行复合制成纺丝浆液，经湿法纺丝凝固、牵伸，热拉伸、卷曲、定型、上油、干燥等一系列加工工艺得到。这种植物蛋白－腈纶复合纤维保持原有腈纶的保暖性、良好的染色性又有良好的人体亲和性和抗静电性。
文档编号D01F8/00GK1431343SQ03115288
公开日2003年7月23日 申请日期2003年1月30日 优先权日2003年1月30日
发明者黄翔宇, 章悦庭, 沈新元, 杨庆, 郯志清 申请人:中国石化上海石油化工股份有限公司, 东华大学