本发明涉及功能性纤维制备领域，具体涉及一种羊绒蛋白纤维素纤维及其制备方法。
背景技术：
羊毛是纺织工业的重要原料，它具有弹性好、吸湿性强、保暖性好等优点，羊毛纺织品以其华贵高雅、穿着舒适的天然风格而著称，特别是羊绒有着“软黄金”之美名，但由于价格高，对非织造布的生产来说，使用不多，采用好羊毛生产的非织造布，仅限于针刺制造毛毯、高级针刺毡等不多的一些高级工业用布，一般采用的是羊毛加工中的短毛、粗毛，通过针刺、缝编等方法生产地毯的托垫布、针刺地毯的夹心层、绝热保暖材料等产品，这类羊毛的长度不一，含杂高，可纺性差，加工较困难，产品可以经过化学后处理，以提高质量。
为了增加羊绒的利用，现代工业将羊绒与粘胶纤维相结合，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，但本质上氢键仍然属于分子间力，结合力度还不够，经过多次水洗，蛋白质即脱落，有关性能下降明显，而且对于力学性能而言，这样的复合纤维依然比不上粘胶纤维。
技术实现要素：
本发明目的是提供一种羊绒蛋白纤维素纤维及其制备方法，以解决现有技术羊绒蛋白纤维中蛋白质与纤维素简单混合、结合不牢固、水洗易脱落以及纺丝可纺性差的问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
一种羊绒蛋白纤维素纤维，其特征在于，由以下重量份的组分组成：
羊绒蛋白5-15％；
纤维素85-95％；
其中，羊绒蛋白通过硅烷偶联剂接枝在纤维素上。
一种羊绒蛋白纤维素纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备羊绒蛋白预处理液：配制质量分数为10-20％、pH值为11-12的羊绒蛋白碱性水溶液，将羊绒蛋白碱性水溶液加热至55-65℃，在搅拌条件下滴加硅烷偶联剂，滴加完后将体系温度升至100-110℃，维持反应2-3小时后即得到羊绒蛋白预处理液，然后降到室温备用；
(2)粘胶接枝处理：将步骤(1)制得的羊绒蛋白预处理液按照羊绒蛋白占粘胶中甲纤质量比的10-20％的比例加入粘胶中，充分混合后进入熟成中间桶，熟成中间桶中一直保持搅拌状态，维持反应6-10小时得到羊绒蛋白接枝粘胶；
(3)将步骤(2)得到的羊绒蛋白接枝粘胶直接进行纺丝、洗涤、烘干即得到羊绒蛋白纤维素纤维。
进一步地，步骤(1)中，硅烷偶联剂的用量为羊绒蛋白质量比的30-40％，滴加硅烷偶联剂的时间为20-30min。
再进一步地，所述硅烷偶联剂为γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明制得的羊绒蛋白纤维素纤维通过高分子技术将羊绒蛋白嫁接到纤维素纤维上，由于羊绒蛋白与棉纤维以共价键连接，羊绒蛋白成为棉纤维(粘胶纤维)的一部分，不影响棉纤维原有的力学性能，在保持纤维素纤维优良纺织性能的基础上赋予其羊绒般滑爽、柔软的手感及相关特性,且原料为廉价易得的植物粘胶纤维，解决了现有技术羊绒蛋白与纤维素结合不牢、水洗易脱落以及可纺性差的问题，是一种集纤维素纤维和羊绒蛋白的优点于一身的新型纤维素纤维；
(2)羊绒蛋白与棉纤维以共价键接枝到纤维素上，无游离的羊绒存在，平时使用过程中，羊绒蛋白不会脱离，对羊绒过敏的人也不会受到伤害。
具体实施方式
实施例1
进行如下步骤的操作：
(1)制备羊绒蛋白预处理液：向搪玻璃反应釜泵入50L水，开启搅拌，并加入10Kg的羊绒蛋白，滴加稀氢氧化钠溶液将体系pH值调节至11-12后充分溶解羊绒蛋白并过滤得到碱性水溶液，然后将羊绒蛋白碱性水溶液加热至55-65℃，维持体系温度55-65℃在搅拌条件下于20～30min内在体系中滴加3.5Lγ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加完后将体系温度升至100-110℃，维持体系温度100-110℃反应2小时后得到羊绒蛋白预处理液，然后降到室温备用；
(2)粘胶接枝处理：在粘胶进入熟成中间桶之前，用注射系统将步骤(1)配制的羊绒蛋白预处理液按照羊绒蛋白预处理液与粘胶体积比1:10的比例加入粘胶中，经过静态混合器混合后进入熟成中间桶，熟成中间桶中一直保持搅拌状态，维持反应6小时得到羊绒蛋白接枝粘胶；
(3)将步骤(2)得到的羊绒蛋白接枝粘胶直接进行纺丝、洗涤、烘干即得到羊绒蛋白纤维素纤维。
本实施例采用的预处理方法是为了让羊绒蛋白与棉纤维以共价键连接，保持了棉纤维原有的主要力学性能；而在粘胶接枝处理过程中，由于粘胶与羊绒蛋白预处理液均为液相，两者能够相互混溶，进而使得纤维素与接枝羊绒蛋白之间的接触面积大大增加，最终接枝率为8.57％，生产的纤维纤度为1.33dtex。
本实施例在纺丝前的制胶过程中即进行接枝，在普通纤维生产的基础上改变不大即可获得品质优良的羊绒蛋白纤维素纤维，工艺流程简单，方法简便、易于规模化生产。
实施例2
(1)制备羊绒蛋白预处理液：向搪玻璃反应釜泵入50L水，开启搅拌，并加入10Kg的羊绒蛋白，滴加稀氢氧化钠溶液将体系pH值调节至11-12后充分溶解羊绒蛋白并过滤得到碱性水溶液，然后将羊绒蛋白碱性水溶液加热至55-65℃，维持体系温度55-65℃在搅拌条件下于20～30min内在体系中滴加3.5Lγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加完后将体系温度升至100-110℃，维持体系温度100-110℃反应2小时后得到羊绒蛋白预处理液，然后降到室温备用；
(2)粘胶接枝处理：在粘胶进入熟成中间桶之前，用注射系统将步骤(1)配制的羊绒蛋白预处理液按照羊绒蛋白预处理液与粘胶体积比1:10的比例加入粘胶中，经过静态混合器混合后进入熟成中间桶，熟成中间桶中一直保持搅拌状态，维持反应6小时得到羊绒蛋白接枝粘胶；
(3)将步骤(2)得到的羊绒蛋白接枝粘胶直接进行纺丝、洗涤、烘干即得到羊绒蛋白纤维素纤维，接枝率为8.53％，生产的纤维纤度为1.67dtex。
实施例3
进行如下步骤的操作：
(1)制备羊绒蛋白预处理液：向搪玻璃反应釜泵入50L水，开启搅拌，并加入10Kg的羊绒蛋白，再加入溶解助剂PEG400 0.12Kg，滴加稀氢氧化钠溶液将体系pH值调节至11-12后充分溶解羊绒蛋白并过滤得到碱性水溶液，然后将羊绒蛋白碱性水溶液加热至55-65℃，维持体系温度55-65℃在搅拌条件下于20～30min内在体系中滴加3.5Lγ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加完后将体系温度升至100-110℃，维持体系温度100-110℃反应2小时后得到羊绒蛋白预处理液，然后降到室温备用；
(2)粘胶接枝处理：在粘胶进入熟成中间桶之前，用注射系统将步骤(1)配制的羊绒蛋白预处理液按照羊绒蛋白预处理液与粘胶体积比1:10的比例加入粘胶中，经过静态混合器混合后进入熟成中间桶，熟成中间桶中一直保持搅拌状态，维持反应6小时得到羊绒蛋白接枝粘胶；
(3)将步骤(2)得到的羊绒蛋白接枝粘胶直接进行纺丝、洗涤、烘干即得到羊绒蛋白纤维素纤维，接枝率为9.54％，生产的纤维纤度为1.67dtex。
实施例4
进行如下步骤的操作：
(1)制备羊绒蛋白预处理液：向搪玻璃反应釜泵入50L水，开启搅拌，并加入10Kg的羊绒蛋白，再加入溶解助剂PEG400 0.12Kg，滴加稀氢氧化钠溶液将体系pH值调节至11-12后充分溶解羊绒蛋白并过滤得到碱性水溶液，然后将羊绒蛋白碱性水溶液加热至55-65℃，维持体系温度55-65℃在搅拌条件下于20～30min内在体系中滴加3.5Lγ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加完后将体系温度升至100-110℃，维持体系温度100-110℃反应3小时后得到羊绒蛋白预处理液，然后降到室温备用；
(2)粘胶接枝处理：在粘胶进入熟成中间桶之前，用注射系统将步骤(1)配制的羊绒蛋白预处理液按照羊绒蛋白预处理液与粘胶体积比1:10的比例加入粘胶中，经过静态混合器混合后进入熟成中间桶，熟成中间桶中一直保持搅拌状态，维持反应10小时得到羊绒蛋白接枝粘胶；
(3)将步骤(2)得到的羊绒蛋白接枝粘胶直接进行纺丝、洗涤、烘干即得到羊绒蛋白纤维素纤维，接枝率为9.59％，生产的纤维纤度为1.67dtex。
实施例5
进行如下步骤的操作：
(1)制备羊绒蛋白预处理液：向搪玻璃反应釜泵入50L水，开启搅拌，并加入10Kg的羊绒蛋白，滴加稀氢氧化钠溶液将体系pH值调节至11-12后充分溶解羊绒蛋白并过滤得到碱性水溶液，然后将羊绒蛋白碱性水溶液加热至55-65℃，维持体系温度55-65℃在搅拌条件下于20～30min内在体系中滴加3.5Lγ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加完后将体系温度升至100-110℃，维持体系温度100-110℃反应2.5小时后得到羊绒蛋白预处理液，然后降到室温备用；
(2)粘胶接枝处理：在粘胶进入熟成中间桶之前，用注射系统将步骤(1)配制的羊绒蛋白预处理液按照羊绒蛋白预处理液与粘胶体积比1:10的比例加入粘胶中，经过静态混合器混合后进入熟成中间桶，熟成中间桶中一直保持搅拌状态，维持反应10小时得到羊绒蛋白接枝粘胶；
(3)将步骤(2)得到的羊绒蛋白接枝粘胶直接进行纺丝、洗涤、烘干即得到羊绒蛋白纤维素纤维，接枝率为8.67％，生产的纤维纤度为1.33dtex。
实施例6
与现有技术的对比测试：
(1)同时架起2个1L的反应瓶，安装上搅拌装置，并分别标记为A、B、C、D号，四个瓶中均装入300ml的水，开启搅拌，分别加入40g的羊绒蛋白，再均用稀氢氧化钠溶液将羊绒蛋白碱性水溶液的pH值调节至11-12充分溶解羊绒蛋白并过滤得到碱性水溶液，然后将羊绒蛋白碱性水溶液加热至55-65℃，A号瓶维持体系温度55-65℃在搅拌条件下于20～30min内在体系中滴加120mL硅烷偶联剂，滴加完后将体系温度升至100-110℃，维持体系温度100-110℃反应6小时后直接降到室温备用；B号瓶在溶解时加入助剂PEG400，羊绒蛋白溶液与助剂的重量比为1：0.002—0.15，然后维持体系温度55-65℃在搅拌条件下于20～30min内在体系中滴加120mL硅烷偶联剂，滴加完后将体系温度升至100-110℃，维持体系温度100-110℃反应6小时后直接降到室温备用；C号瓶的羊绒蛋白碱性水溶液直接留用；D号瓶加入溶解助剂PEG400，羊绒蛋白溶液与助剂的重量比为1：0.002—0.15；
(2)粘胶熟成(接枝)处理：将进入熟成中间桶之前的同一批粘胶分为4组，分别用注射系统将步骤(1)配制的A、B、C、D号羊绒蛋白预处理液按照羊绒蛋白预处理液与粘胶体积比1:10的比例加入粘胶中，经过相同大小的静态混合器混合后进入相同大小的熟成中间桶中，熟成中间桶中一直保持搅拌状态，维持反应6小时得到A、B、C、D号羊绒蛋白熟成(接枝)粘胶；
(3)将步骤(2)得到的A、B、C、D号羊绒蛋白熟成(接枝)粘胶分别直接进行纺丝、洗涤、烘干即得到A、B、C、D号四组羊绒蛋白纤维素纤维，对四组纤维素纤维进行相应的参数测试，多次测试取均值后具体参数对比情况如表1：
表1羊绒蛋白纤维素纤维的产品技术参数
通过表1可知，A、B两组纤维素纤维的纤度小，且干断裂强度以及湿断裂强度均优于C、D两组，说明本发明产品具有较好的力学性能，解决了现有技术可纺性差的问题；且A、B两组纤维素纤维表现出了稳定的耐水洗性，经过10次、20次、30次以及50次水洗后，纤维中羊绒蛋白的含量基本不变，能够多次水洗保持稳定，解决了现有技术羊绒蛋白与纤维素结合不牢、水洗易脱落的问题；A、B两组纤维素纤维的羊绒蛋白含量对比以及C、D两组纤维素纤维的羊绒蛋白含量对比，B、D两组羊绒蛋白含量更高，说明溶解时加入溶解助剂PEG400有助于提高羊绒蛋白含量。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。