专利名称：植物蛋白-腈纶-聚乙烯醇复合纤维及其制造方法
技术领域：
本发明属于纺织纤维，更具体讲，涉及一种植物蛋白-腈纶-聚乙烯醇复合纤维及其制造方法。
背景技术：
已知的人工合成蛋白质纤维主要由动物蛋白纤维和植物蛋白纤维再加上与这些动物或植物蛋白的水溶液共混的聚乙烯醇水溶液制成纺丝原液，经湿法纺丝凝固、牵伸等一系列加工工艺制得。动物蛋白纤维主要为牛奶和蚕丝蛋白纤维(CN-1030665C)，但这种动物蛋白纤维无论是牛奶纤维还是蚕丝纤维，因材料来源及价格因素而导致产品成本过高。由于我国是个农业大国，有着丰富的油料作物资源，比如大豆、花生、棉籽等各种油料。在油料加工之后产生的饼渣含有大量的蛋白质，为此人们尝试用这些植物蛋白替代上述动物蛋白进行蛋白纤维的生产，并且已经取代了一定成效，见专利申请CN 99116636.1和CN 02109966.9中所述的由植物纤维和聚丙烯醇形成的蛋白纤维丝。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有优良的保暖性、透气性好、手感柔软、光泽柔和以及优异的染色性能的植物蛋白-聚丙烯腈-聚乙烯醇复合纤维及其制造方法。
本发明的植物蛋白-聚丙烯腈-聚乙烯醇复合纤维是由植物蛋白、腈纶和聚乙烯醇组成，其中植物蛋白占总重量的5～30％，聚丙烯腈占总重量的10～20％，聚乙烯醇占总重量的60～85％。
本发明是利用蛋白质在一些无机盐水溶液或有机溶剂中溶解的性能，以及聚乙烯醇溶于水和聚丙烯腈腈纶在无机盐水溶液或有机溶剂中的特性，制成适合于纺丝的原液，进而通过常规的湿法纺丝工艺制得植物蛋白-聚丙烯腈-聚乙烯醇合成纤维。这种常规工艺包括将原液纺丝、牵伸、定型成为半成品、半成品缩醛化、水洗、上油、卷曲、定型、干燥等步骤。
所述植物蛋白质可以是榨油后得到的大豆粕、花生粕、棉籽粕、油菜籽、蓖麻籽等饼粕中分离出的蛋白质，也可以是直接从大豆、花生、棉籽、油菜籽以及玉米中提取出的分离蛋白质或它们的混合物。这种分离蛋白质系采用溶剂从含蛋白质的植物渣粕中提取处理，提取溶剂可以为水、稀酸溶液或稀碱溶液。
然后将上述分离蛋白溶于一些无机盐水溶液(如硫氰酸钠、硫氰酸钾、氯化锌、硝酸钠等水溶液或其混合水溶液，其中常用的无机盐水溶液的浓度为20-60％)和有机溶剂如二甲亚砜、二甲基甲酰胺中制得的蛋白质溶液，浓度可以为10-30％重量。
本发明所用的聚乙烯醇是以水溶液形式使用，即将聚乙烯醇加入水中，于50-95℃温度范围内溶解1-5小时，制成浓度为15％-25％的水溶液。
本发明使用的聚丙烯腈是将纤维级聚丙烯腈溶于溶剂中获得的，浓度为5-25％的重量。溶剂为无机盐水溶液，如氯化锌、硫氰酸钠、硫氰酸钾等，该无机盐水溶液的浓度为15-35％重量。
1.纺丝原液的制备本发明的植物蛋白-聚丙烯腈-聚乙烯醇复合纤维是将按照上述配方比例的组分分别如上所述溶解，形成不同浓度的各组分溶液，进而共混，再经过滤并于50℃-70℃下常压静止脱泡2-3小时，或者在室温下真空脱泡，制得纺丝原液。
2.湿法纺丝利用普通的湿法喷丝头，将上述混合浆料从喷丝孔出来的纤维进入纺丝浴中凝固牵伸。凝固浴液可以是硫酸钠、硫酸铵或硫氰酸钠的水溶液，凝固溶液中无机盐的浓度为200-800g/L，浴液温度20-70℃，牵伸倍数为2-7倍。
凝固浴可以为一级或多级，例如2-3级。
然后将湿牵伸后的共混纤维在150-250℃温度下进行热定型处理，定型成为半成品，继而进行缩醛化处理，缩醛化温度应为40-70℃。缩醛化溶液为含有醛、酸和硫酸铵的溶液，其中醛可以为甲醛、苯甲醛、乙醛等，其含量为5-50克/升，酸为硫酸，含量为150-300克/升，硫酸铵含量为70-150克/升。
将缩醛后的丝束经水洗、上油、烘干后进行卷曲，卷曲温度为70-120℃。卷曲后再进行热定型，定型在70-200℃的温度下进行。最后进行成品干燥，干燥在80-180℃下进行。
本发明得到的这种三组分纤维，与先前公开的植物蛋白和聚乙烯醇二组分形成的纤维相比，除具有这种二组分纤维所具有的吸湿性好、透气好、手感好的优点外，还具有腈纶纤维原有的优点，如染色性好，但又克服了腈纶易起静电的缺点。这种复合纤维充分利用了榨油后的废料，做到了变废为宝。同时在生产过程中也无需对原有聚合设备进行过多改进。因此这种纤维具有极大的社会效益或商业利益。
图1是本发明的一种植物蛋白-腈纶-聚乙烯醇复合纤维的生产工艺流程图。
具体实施方案本发明参照下列实施例进一步说明，但并不局限于此。
实施例1将油菜籽饼粕和10倍量的pH为9的NaOH溶液混合，常温浸泡2-3小时，分离出不溶解物。将分离出的不溶物再与上述NaOH溶液按同样比例混合，浸泡1-2小时，弃去残渣，合并滤液。用盐酸调节合并滤液的pH至4.5，进行酸沉。然后减压抽干滤液，得到分离蛋白质，其中含有15％的水。
将上述蛋白质溶解在浓度为25％的Na2SCN水溶液中，使蛋白质浓度为20％。将纤维级聚丙烯腈溶解在20％硫氰酸钠水溶液中，形成浓度为18％的聚丙烯腈溶液。
将聚乙烯醇溶于水中，加热到85℃，使其溶解，制成浓度为20％聚乙烯醇水溶液。
将上述蛋白质溶液、聚丙烯腈溶液和聚乙烯醇溶液按照蛋白质∶聚丙烯腈∶聚乙烯醇为10％∶15％∶75％的比例混合，形成纺丝浆液，静置脱泡，然后过滤，得到纺丝原液。
将纺丝原液经计量泵由喷丝头进行第一凝固浴，凝固液微微500g/升的硫酸铵，浴温40℃。拉伸率为2倍。再经100℃蒸气拉伸，拉伸率达到7倍。随后在200℃热处理1-2小时进行半定型。接着在60℃进行缩醛化处理，所用缩醛化溶液为含有甲醛、硫酸和硫酸铵的溶液，其中甲醛含量为30克/升，硫酸含量为200克/升，硫酸铵含量为100克/升。缩醛后的丝束进行水洗，而后上油，在温度为110℃的条件下干燥。干燥纤维在100℃卷曲，后在150℃热定型，在160℃干燥得到蛋白-腈纶-聚乙烯醇纤维成品。
实施例2将大豆饼粕和8倍量的pH为9的NaOH溶液混合，常温浸泡2-3小时，分离出不溶解物。将分离出的不溶物再与上述NaOH溶液按同样比例混合，浸泡1-2小时，弃去残渣，合并滤液。用盐酸调节合并滤液的pH至4.5，进行酸沉。然后减压抽干滤液，得到分离蛋白质，其中含有15％的水。
将上述蛋白质溶解在浓度为40％的Na2SCN水溶液中，使蛋白质浓度为25％。将纤维级聚丙烯腈溶解在30％硫氰酸钠水溶液中，形成浓度为20％的聚丙烯腈溶液。
将聚乙烯醇溶于水中，加热到85℃，使其溶解，制成浓度为22％聚乙烯醇水溶液。
将上述蛋白质溶液、聚丙烯腈溶液和聚乙烯醇溶液按照蛋白质∶聚丙烯腈∶聚乙烯醇为15％∶8％∶77％的比例混合，形成纺丝浆液，静置脱泡，然后过滤，得到纺丝原液。
将纺丝原液经计量泵由喷丝头进行第一凝固浴，凝固液为450g/升的硫酸铵，浴温40℃。拉伸率为2.2倍。再经110℃蒸气拉伸，拉伸率达到7倍。随后在200℃热处理1-2小时进行半定型。接着在50℃进行缩醛化处理，所用缩醛化溶液为含有甲醛、硫酸和硫酸铵的溶液，其中甲醛含量为35克/升，硫酸含量为250克/升，硫酸铵含量为120克/升。缩醛后的丝束进行水洗，而后上油，在温度为110℃的条件下干燥。干燥纤维在100℃卷曲，后在150℃热定型，在160℃干燥得到蛋白-腈纶-聚乙烯醇纤维成品。
权利要求
1.一种植物蛋白-腈纶-聚乙烯醇复合纤维，由植物蛋白质、聚丙烯腈和聚乙烯醇组成，其中按重量计，植物蛋白占总重量的5～30％，聚丙烯腈占总重量的10～20％，聚乙烯醇占总重量的60～85％。
2.根据权利要求1的复合纤维，其特征在于，所述植物蛋白质是榨油后剩余的大豆、花生、棉籽、油菜籽和蓖麻籽的饼粕中提取得到蛋白质或它们的混合物，或者是由上述植物中直接获得的蛋白质。
3.制备权利要求1所述复合纤维的方法，该方法包括将提取得到的蛋白溶于无机盐水溶液或有机溶剂中，形成10-30％重量的蛋白质溶液；将聚乙烯醇溶于水中，制成浓度15％-25％的水溶液；将聚丙烯腈溶于无机盐水溶液中形成浓度为5-25％重量的聚丙烯腈溶液；然后按照权利要求1中所述组成比例共混这三种组分，形成纺丝浆液，经湿法纺丝，牵伸、定型成为半成品、半成品缩醛化、水洗、上油、卷曲、定型、干燥步骤得到所述复合纤维。
4.根据权利要求3的方法，其中用于溶解蛋白质的无机盐水溶液为硫氰酸钠、硫氰酸钾、氯化锌、硝酸钠的水溶液或其混合水溶液。
5.根据权利要求3的方法，其中所述牵伸是在凝固浴中进行，凝固浴液是硫酸钠、硫酸铵或硫氰酸钠的水溶液，浴液温度20-70℃，牵伸倍数为2-7倍。
6.根据权利要求3的方法，其中所述卷曲是在70-120℃的温度下进行，卷曲后进行热定型，热定型在70-200℃的温度下进行。
7.根据权利要求3的方法，其中最后进行的成品干燥是在80-180℃下进行。
全文摘要
本发明涉及一种植物蛋白－腈纶－聚乙烯醇的复合纤维，是由由植物蛋白质、聚丙烯腈和聚乙烯醇组成，其中按重量计，植物蛋白占总重量的5～30％，聚丙烯腈占总重量的10～20％，聚乙烯醇占总重量的60～85％。将这三种组分分别配制成溶液，然后按比例共混形成纺丝浆液，经湿法纺丝凝固、牵伸、半定型、缩醛化、水洗、上油、卷曲、定型、干燥步骤得到所述复合纤维。这种复合纤维具有良好的吸湿性、透气性和手感以及良好的着色性和抗静电性。
文档编号D01F8/00GK1544729SQ20031011355
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月17日 优先权日2003年11月17日
发明者阎子鹏 申请人:阎子鹏