一种含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维，将丝素蛋白水溶液中加入DL?丙交酯和聚乙二醇，搅拌反应得到丝素蛋白改性的聚乳酸溶液，再将经辐照预处理的蚕丝聚乳酸复合纱浸入丝素蛋白改性的聚乳酸溶液中，经超声水洗烘干得到含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维。本方法制备的含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维截面呈皮芯结构，芯层为蚕丝聚乳酸复合纱，皮层为丝素蛋白改性的聚乳酸，皮层和芯层之间通过化学键和氢键连接，该含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维的机械强度好，绿色亲肤，服用性好，可用纺织和医疗领域。
【专利说明】
-种含竺素蛋白改性聚乳酸的竺素聚乳酸纤维
技术领域：
[0001] 本发明属于纺织材料技术领域，具体设及一种含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳 酸纤维。
【背景技术】：
[0002] 随着科技与社会的发展，化学、高分子与纳米技术得到迅速的发展，然而W传统的 化学方式生产的化学纤维对环境和资源造成了很大的负担，因此为了社会的可持续发展， 保护环境和使用再生资源日益受到人们的关注。在纺织领域，人们对纤维不仅要求服用性 佳，色泽亮丽新颖，还要求绿色环保，亲肤舒适。
[0003] 聚乳酸纤维，又称玉米纤维、PLA纤维，是W玉米、小麦等淀粉发酵转化的乳酸作为 原料，由单体乳酸环化二聚合成丙交醋，丙交醋再开环聚合合成，也可由乳酸直接聚合，烙 融纺丝形成纤维。聚乳酸纤维因完全不使用石油化工等原料，生产加工时能耗少，污染少， 而且生物降解和燃烧时不产生一氧化碳有毒气体，是最具发展前景的绿色纤维之一。
[0004] 蚕丝是一种天然蛋白，具有优良的机械性和亲肤性能，素来被称为纤维皇后，而且 蚕丝的加工性能好，可根据不同目的被制作成纤维、粉末、凝胶、溶液、薄膜等多种形式，作 为基材或者添加剂提高复合材料的功能性。
[0005] 目前市场上的玉米蛋白纤维是从动植物中提取蛋白质作为原料，与聚乳酸纤维共 混、交联、接枝后形成纺丝液，最后经纺丝、固化、牵伸、干燥、卷曲、定型等工艺得到的纤维。 运类纤维材料的可加工性和力学强度较弱，实用性差。
[0006] 中国文献（"丝素聚乳酸共混纤维性能研究"，顾伟，苏州大学硕±论文，2006年5月 15日）公开的丝素聚乳酸共混纤维是将丝素成膜后与干燥的聚乳酸颗粒溶于HFIP溶剂，经 振荡溶解、过滤、真空消泡后得到纺丝液，经湿法纺丝、热定形、定形得到丝素聚乳酸共混纤 维。该方法制备的丝素聚乳酸共混纤维与再生丝素纤维相比强度和伸长小，共混纤维中随 着聚乳酸比重的提高，断裂强度和断裂伸长呈递减趋势。中国专利CN 104530670A(【公开日】 2015.4.22)公开的一种蚕丝蛋白/聚乳酸共混物材料及其烙融共混制备方法，将蚕丝蛋白、 聚乳酸、蚕丝蛋白与聚乳酸共聚物进行高速混合，经加热烙融混合得到聚乳酸与丝素蛋白 的共混物，再经挤出造粒后得到蚕丝蛋白/聚乳酸共混材料，该方法制备的蚕丝蛋白与聚乳 酸共混物的形态为粒状，功能性受到很大限制，不能用作纺织纤维。
【发明内容】
：
[0007] 本发明要解决的技术问题是提供一种含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维， 将丝素蛋白水溶液、Dk丙交醋和聚乙二醇作为原料丝素蛋白改性的聚乳酸溶液，再将经福 照预处理的蚕丝聚乳酸复合纱浸入得到含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维。本方法 制备的含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维的机械强度好，绿色亲肤，服用性好。
[000引为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
[0009] -种含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维，其特征在于，所述含丝素蛋白改 性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维中包括丝素蛋白和聚乳酸，所述丝素蛋白的物理形态为液体和 纤维，所述聚乳酸的物理形态未液体和纤维，所述丝素聚乳酸纤维中丝素蛋白的质量分数 为 30-60 %。
[0010] 作为上述技术方案的优选，所述含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维含有皮 层和忍层，所述忍层为蚕丝聚乳酸复合纱，所述皮层为丝素蛋白改性的聚乳酸，所述皮层和 忍层之间通过化学键和氨键连接。
[0011] 本发明还提供了一种含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维的制备方法，包括 W下步骤：
[0012] (1)将蚕丝经煮沸脱胶，洗涂干净后室溫惊干得到预处理的蚕丝纤维，将预处理的 蚕丝纤维溶解透析处理后形成丝素蛋白水溶液，将丝素蛋白水溶液中加入化-丙交醋和聚 乙二醇，揽拌反应得到丝素蛋白改性的聚乳酸溶液；
[0013] (2)将步骤（1)制备的预处理的蚕丝纤维与5-8根聚乳酸纤维平行排列集束，并加 抢形成蚕丝聚乳酸复合纱；
[0014] (3)将步骤(2)制备的蚕丝聚乳酸复合纱经福照预处理后，立即进入步骤（1)制备 的丝素蛋白改性的聚乳酸溶液中振荡浸溃，取出烘干，超声水洗后，干燥得到含丝素蛋白改 性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维。
[0015] 作为上述技术方案的优选，所述步骤（1)中，预处理的蚕丝纤维为连续纤维，蚕丝 纤维的纤度为20/22D。
[0016] 作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，丝素蛋白水溶液中丝素蛋白的相对分 子质量为10000-25000,丝素蛋白水溶液中丝素蛋白的质量分数为2-10%。
[0017] 作为上述技术方案的优选，所述步骤（1)中，丝素蛋白水溶液、0心丙交醋和聚乙二 醇的体积比为80-100:3-5:2-6。
[0018] 作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，聚乳酸纤维的纤度为2-5D。
[0019] 作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，加抢的抢度为400-1200抢/10cm。
[0020] 作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，福照预处理为10-20kGy强度下福射3- 5min〇
[0021] 作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，振荡浸溃的溫度为35-40°C，振荡浸溃 的时间为15-30min。
[0022] 与现有技术相比，本发明具有W下有益效果：
[0023] (1)聚乳酸纤维轻柔滑腻，柔顺悬垂，吸湿透气，丝般柔和舒适，机械强度好，而且 耐热性能和抗紫外性能优异，蚕丝是一种性能优良的纤维材料，蚕丝含有的丝素蛋白也是 一种纯天然的蛋白质，与胶原蛋白类似，对人体的生物相容性佳，亲肤性好，将两者相结合 制备的丝素聚乳酸纤维的性能优良，绿色环保，亲肤舒适。
[0024] (2)本发明制备的丝素聚乳酸纤维为皮忍结构，忍层为蚕丝聚乳酸复合纱，忍层使 用蚕丝纤维和聚乳酸纤维作为原料，首先保证了丝素聚乳酸纤维的原料的纯度，只含有丝 素蛋白和聚乳酸，而且通过将蚕丝纤维与聚乳酸纤维复合形成复合纱可保证丝素聚乳酸纤 维的机械性好，避免出现混纺纤维机械强度低下的问题。
[0025] (3)本发明制备的丝素聚乳酸纤维为皮忍结构，皮层为丝素蛋白改性的聚乳酸，丝 素蛋白改性的聚乳酸中既含有丝素蛋白又含有聚乳酸，即既含有丝素蛋白嵌段又含有聚乳 酸嵌段，因此对忍层的蚕丝纤维和聚乳酸纤维都具有亲和性，有利于在皮层和忍层之间形 成化学键和氨键，保证皮忍结构之间的牢固，而且忍层的蚕丝聚乳酸复合纱的表面经过预 福射处理，活化了纤维的表面，更加有利于与皮层的丝素蛋白改性的聚乳酸相结合形成稳 定的连接。
[0026] (4)本发明制备的含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维中只含有丝素蛋白和 聚乳酸两种原料，制备的丝素聚乳酸纤维与常规的蚕丝聚乳酸复合纱和单纯丝素聚乳酸纤 维相比材料分布更均一，性能能加稳定，机械强度更高，生物相容性更好，使用范围更加广 泛，绿色环保，可用于纺织和医疗领域。
【具体实施方式】：
[0027] 下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例W及说明 用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[002引实施例1:
[0029] (1)将20/22D的蚕丝连续纤维经煮沸脱胶，洗涂干净后室溫惊干得到预处理的蚕 丝纤维，将预处理的蚕丝纤维溶解透析处理后形成质量分数为2%的丝素蛋白水溶液，其中 丝素蛋白的相对分子质量为10000,然后将体积份为80的丝素蛋白水溶液中加入3份的化- 丙交醋和2份的聚乙二醇中，揽拌反应得到丝素蛋白改性的聚乳酸溶液。
[0030] (2)将步骤（1)制备的预处理的蚕丝纤维与5根2D的聚乳酸纤维平行排列集束，并 加抢400抢/10cm形成蚕丝聚乳酸复合纱。
[0031] (3)将步骤(2)制备的蚕丝聚乳酸复合纱在lOkGy强度下福照预处理3min后，立即 进入步骤（1)制备的丝素蛋白改性的聚乳酸溶液中35°C下振荡浸溃15min，取出烘干，超声 水洗后，干燥得到含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维。
[0032] 实施例2:
[0033] (1)将20/22D的蚕丝连续纤维经煮沸脱胶，洗涂干净后室溫惊干得到预处理的蚕 丝纤维，将预处理的蚕丝纤维溶解透析处理后形成质量分数为10%的丝素蛋白水溶液，其 中丝素蛋白的相对分子质量为25000,然后将体积份为100的丝素蛋白水溶液中加入5份的 〇心丙交醋和6份的聚乙二醇中，揽拌反应得到丝素蛋白改性的聚乳酸溶液。
[0034] (2)将步骤（1)制备的预处理的蚕丝纤维与8根加的聚乳酸纤维平行排列集束，并 加抢1200抢AOcm形成蚕丝聚乳酸复合纱。
[0035] (3)将步骤(2)制备的蚕丝聚乳酸复合纱在20kGy强度下福照预处理5min后，立即 进入步骤（1)制备的丝素蛋白改性的聚乳酸溶液中40°C下振荡浸溃30min，取出烘干，超声 水洗后，干燥得到含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维。
[0036] 实施例3:
[0037] (1)将20/22D的蚕丝连续纤维经煮沸脱胶，洗涂干净后室溫惊干得到预处理的蚕 丝纤维，将预处理的蚕丝纤维溶解透析处理后形成质量分数为5%的丝素蛋白水溶液，其中 丝素蛋白的相对分子质量为20000,然后将体积份为90的丝素蛋白水溶液中加入4份的化- 丙交醋和3份的聚乙二醇中，揽拌反应得到丝素蛋白改性的聚乳酸溶液。
[0038] (2)将步骤（1)制备的预处理的蚕丝纤维与6根4D的聚乳酸纤维平行排列集束，并 加抢600抢/10cm形成蚕丝聚乳酸复合纱。
[0039] (3)将步骤(2)制备的蚕丝聚乳酸复合纱在15kGy强度下福照预处理4min后，立即 进入步骤（1)制备的丝素蛋白改性的聚乳酸溶液中37°C下振荡浸溃20min，取出烘干，超声 水洗后，干燥得到含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维。
[0040] 实施例4:
[0041 ] (1)将20/22D的蚕丝连续纤维经煮沸脱胶，洗涂干净后室溫惊干得到预处理的蚕 丝纤维，将预处理的蚕丝纤维溶解透析处理后形成质量分数为8%的丝素蛋白水溶液，其中 丝素蛋白的相对分子质量为15000,然后将体积份为85的丝素蛋白水溶液中加入3份的化- 丙交醋和5份的聚乙二醇中，揽拌反应得到丝素蛋白改性的聚乳酸溶液。
[0042] (2)将步骤（1)制备的预处理的蚕丝纤维与7根3D的聚乳酸纤维平行排列集束，并 加抢800抢/10cm形成蚕丝聚乳酸复合纱。
[0043] (3)将步骤(2)制备的蚕丝聚乳酸复合纱在lOkGy强度下福照预处理5min后，立即 进入步骤（1)制备的丝素蛋白改性的聚乳酸溶液中35°C下振荡浸溃25min，取出烘干，超声 水洗后，干燥得到含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维。
[0044] 实施例5:
[0045] (1)将20/22D的蚕丝连续纤维经煮沸脱胶，洗涂干净后室溫惊干得到预处理的蚕 丝纤维，将预处理的蚕丝纤维溶解透析处理后形成质量分数为6%的丝素蛋白水溶液，其中 丝素蛋白的相对分子质量为13000,然后将体积份为100的丝素蛋白水溶液中加入3份的化- 丙交醋和5份的聚乙二醇中，揽拌反应得到丝素蛋白改性的聚乳酸溶液。
[0046] (2)将步骤（1)制备的预处理的蚕丝纤维与5根5D的聚乳酸纤维平行排列集束，并 加抢1000抢AOcm形成蚕丝聚乳酸复合纱。
[0047] (3)将步骤(2)制备的蚕丝聚乳酸复合纱在lOkGy强度下福照预处理5min后，立即 进入步骤（1)制备的丝素蛋白改性的聚乳酸溶液中35°C下振荡浸溃15min，取出烘干，超声 水洗后，干燥得到含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维。
[004引实施例6:
[0049] (1)将20/22D的蚕丝连续纤维经煮沸脱胶，洗涂干净后室溫惊干得到预处理的蚕 丝纤维，将预处理的蚕丝纤维溶解透析处理后形成质量分数为10%的丝素蛋白水溶液，其 中丝素蛋白的相对分子质量为10000,然后将体积份为80的丝素蛋白水溶液中加入5份的 〇心丙交醋和5份的聚乙二醇中，揽拌反应得到丝素蛋白改性的聚乳酸溶液。
[0050] (2)将步骤（1)制备的预处理的蚕丝纤维与6根4D的聚乳酸纤维平行排列集束，并 加抢1000抢AOcm形成蚕丝聚乳酸复合纱。
[0051] (3)将步骤(2)制备的蚕丝聚乳酸复合纱在20kGy强度下福照预处理3min后，立即 进入步骤（1)制备的丝素蛋白改性的聚乳酸溶液中40°C下振荡浸溃15min，取出烘干，超声 水洗后，干燥得到含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维。
[0052] 经检测，实施例1-6制备的含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维W及现有技 术的蚕丝聚乳酸复合纱与丝素聚乳酸纤维的丝素的含量、直径、断裂强力、断裂伸长率的结 果如下所示：
[0化3]
[0054] 由上表可见，本发明制备的含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维的机械强度 远优于现有技术的蚕丝聚乳酸复合纱与丝素聚乳酸纤维，因此使用范围广泛。
[0055] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人±皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所掲示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维，其特征在于，所述含丝素蛋白改性 聚乳酸的丝素聚乳酸纤维中包括丝素蛋白和聚乳酸，所述丝素蛋白的物理形态为液体和纤 维，所述聚乳酸的物理形态未液体和纤维，所述丝素聚乳酸纤维中丝素蛋白的质量分数为 30-60% 〇2. 根据权利要求1所述的一种含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维，其特征在于， 所述含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维含有皮层和芯层，所述芯层为蚕丝聚乳酸复 合纱，所述皮层为丝素蛋白改性的聚乳酸，所述皮层和芯层之间通过化学键和氢键连接。3. 根据权利要求1所述的一种含丝素蛋白改性聚乳酸的丝素聚乳酸纤维的制备方法， 其特征在于:包括以下步骤： (1) 将蚕丝经煮沸脱胶，洗涤干净后室温晾干得到预处理的蚕丝纤维，将预处理的蚕丝 纤维溶解透析处理后形成丝素蛋白水溶液，将丝素蛋白水溶液中加入DL-丙交酯和聚乙二 醇，搅拌反应得到丝素蛋白改性的聚乳酸溶液； (2) 将步骤（1)制备的预处理的蚕丝纤维与5-8根聚乳酸纤维平行排列集束，并加捻形 成蚕丝聚乳酸复合纱； (3) 将步骤(2)制备的蚕丝聚乳酸复合纱经辐照预处理后，立即进入步骤（1)制备的丝 素蛋白改性的聚乳酸溶液中振荡浸渍，取出烘干，超声水洗后，干燥得到含丝素蛋白改性聚 乳酸的丝素聚乳酸纤维。4. 根据权利要求3所述的一种的制备方法，其特征在于:所述步骤（1)中，预处理的蚕丝 纤维为连续纤维，蚕丝纤维的纤度为20/22D。5. 根据权利要求3所述的一种的制备方法，其特征在于:所述步骤（1)中，丝素蛋白水溶 液中丝素蛋白的相对分子质量为10000-25000,丝素蛋白水溶液中丝素蛋白的质量分数为 2-10% 〇6. 根据权利要求3所述的一种的制备方法，其特征在于:所述步骤（1)中，丝素蛋白水溶 液、DL-丙交酯和聚乙二醇的体积比为80-100:3-5:2-6。7. 根据权利要求3所述的一种的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中，聚乳酸纤维的 纤度为2-?。8. 根据权利要求3所述的一种的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中，加捻的捻度为 400-1200捻/10cm。9. 根据权利要求3所述的一种的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中，辐照预处理为 10-20kGy强度下福射3-5min。10. 根据权利要求3所述的一种的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中，振荡浸渍的 温度为35-40 °C，振荡浸渍的时间为15-30min。
【文档编号】D01F8/14GK105970344SQ201610319812
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】王文庆
【申请人】东莞市联洲知识产权运营管理有限公司