专利名称：一种腈纶－交联植物蛋白复合纤维及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种复合纤维，尤其涉及腈纶-交联植物蛋白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，和人体的亲和性较差。
为了改善腈纶这些缺点的性能，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，而且生产成本高，不能得到大量的推广。
加工油料所产生的渣粕含大量的蛋白质，如大豆豆粕蛋白质含量为50％、花生粕为41.7％。这些渣粕大多作为饲料和农家肥使用，近来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。但是这种纤维中蛋白以海岛型分散，当该纤维在常规洗涤剂(酸性或碱性)中洗涤时，由于植物蛋白溶解于酸性或碱性溶剂，使得植物蛋白—腈纶纤维表面的植物蛋白在洗涤过程中由于溶解而被去除，影响了该纤维与皮肤的亲和性、吸湿性，所以该纤维不耐洗涤。
发明内容
本发明的目的是提供一种腈纶-交联植物蛋白复合纤维及其制造方法，以克服现有技术存在的缺陷，满足纺织领域发展的需要。
本发明的技术构思是这样的
发明是利用从油料渣粕中提取的蛋白质和腈纶原料聚丙烯腈混合，纺丝过程中，蛋白在交联剂的作用下发生交联，再由后加工工艺而制得的一种腈纶-交联植物蛋白复合纤维。
本发明所说的腈纶-交联植物蛋白复合纤维包括植物蛋白和聚丙烯腈，植物蛋白质的质量为复合纤维总质量的5～50％，聚丙烯腈的质量为复合纤维总质量的50～95％。
所说的植物蛋白质为从植物籽渣粕中提取的蛋白质；所说的植物籽渣粕选自大豆渣粕、腰果渣粕、花生渣粕、油菜籽渣粕、芝麻渣粕、葵花籽渣粕、棉籽渣粕或蓖麻籽渣粕中的一种或其混合物；所说的聚丙烯腈分子量为2～5万。
腈纶-交联植物蛋白复合纤维的制造方法包括如下步骤(1)将含有植物蛋白质的有机溶剂或无机盐水溶液与腈纶浆液混合，加入交联剂，制得的纺丝浆液，静置8～16h，脱泡；所说的无机盐选自硫氰酸钠、硫氰酸钾、氯化锌，无机盐水溶液的重量浓度为20～60％；所说的有机溶剂选自二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；有机溶剂或无机盐水溶液中蛋白质重量浓度为1～30％；所说的交联剂为二缩水甘油二醇醚，结构通式如下 n＝1～4；优选二缩水甘油乙二醇醚、二缩水甘油丙二醇醚、二缩水甘油丁二醇醚、缩水甘油醚或其混合物；交联剂的加入量为有机溶剂或无机盐水溶液总重量的0.1～1.0％；
所说的腈纶浆是液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，其重量浓度为8～30％，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％；蛋白质溶液与腈纶浆液的混合重量比为1∶2～6，优选1∶4；(2)纺丝浆液从喷丝孔出来在纺丝浴中凝固牵伸成丝，凝固浴的重量浓度为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，凝固浴可为一级或多级；然后将纤维在80～140℃下牵伸，拉伸倍率为5～20倍；在70～110℃下卷曲，在80～160℃的温度下定型，最后在80～180℃的温度下干燥，获得成品。
采用本发明的方法获得的腈纶-交联植物蛋白复合纤维，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，又解决了植物蛋白纤维不耐洗涤的缺点。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，在常规的纺丝生产线的基础上，只需添加少量简单设备就可进行腈纶-交联植物蛋白复合纤维的生产，这种纤维有生产成本低而附加值高的特点。
具体实施例方式
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倍重量的水，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的重量比例混合，浸泡1小时取上层清液。两部分溶液合并用醋酸调节溶液pH值为4.4静置2小时，进行酸式沉降。得到的蛋白离心脱水，使其含水率为30％(重量)。
把上述蛋白质溶解于重量浓度为30％的硫氰酸钠溶液中，使其蛋白质重量浓度为10％，随后和腈纶浆液与蛋白质溶液按1∶4的重量比例复配，将交联剂二缩水甘油乙二醇醚按溶剂重量的0.5％添加，制得的纺丝浆液，静置12h脱泡；纺丝浆液经计量泵进入喷丝孔喷出，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℃干燥得到腈纶-交联植物蛋白复合纤维成品。
实施例2葵花籽粕和PH值为8.8的氢氧化钠溶液按1∶8的重量比混合，常温浸泡2小时，分离出不溶解的多糖类残渣，为充分提取蛋白，将残渣再用PH值为8.8的氢氧化钠溶液按1∶9的重量比例混合，浸泡1小时取上层清液。两部分溶液合并用盐酸调节溶液PH值为4.6静置2小时，进行酸式沉降。得到的蛋白离心脱水，使其含水率为25％。
将该蛋白溶解于重量浓度为17％的氯化锌溶液中使其蛋白质重量浓度为10％，将纤维级聚丙烯腈溶解在重量浓度为16％的氯化锌溶液中，把蛋白质溶液与聚丙烯腈浆液按1∶5的重量比例复配，将交联剂缩水甘油醚按溶剂重量的0.3％添加，得到纺丝浆液，静置脱泡。
纺丝浆液经计量泵进入喷丝孔喷出，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℃干燥得到腈纶-交联植物蛋白复合纤维成品。
实施例3花生饼粕与PH值为6.8的盐酸溶液按1∶9重量比例混合，50℃保持30分钟，分离出不溶解的残渣，再将残渣和水按1∶10的重量比例混合，50℃浸泡30分钟，分离出清液。两部分溶液合并用醋酸调节溶液PH值为4.3静置1.5小时，进行酸式沉降。得到的蛋白离心脱水，使其含水率为20％。
上述蛋白质溶解于二甲基甲酰胺中，调节蛋白质重量浓度为10％，将纤维级聚丙烯腈溶解在二甲基甲酰胺中，把蛋白质溶液与聚丙烯腈溶液按1∶4.5的重量比例复配，将交联剂二缩水甘油丁二醇醚按溶剂重量的0.4％添加，得到纺丝浆液静置脱泡。
纺丝浆液经计量泵进入喷丝孔喷出，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℃干燥得到腈纶-交联植物蛋白复合纤维成品。
权利要求
1.一种腈纶-交联植物蛋白复合纤维，其特征在于，其组分包括植物蛋白和聚丙烯腈，植物蛋白质的质量为复合纤维总质量的5～50％，聚丙烯腈的质量为复合纤维总质量的50～95％。
2.根据权利要求1所述的腈纶-交联植物蛋白复合纤维，其特征在于，所说的植物蛋白质为从植物籽渣粕中提取的蛋白质。
3.根据权利要求1所述的腈纶-交联植物蛋白复合纤维，其特征在于，所说的植物籽渣粕选自大豆渣粕、腰果渣粕、花生渣粕、油菜籽渣粕、芝麻渣粕、葵花籽渣粕、棉籽渣粕或蓖麻籽渣粕中的一种或其混合物。
4.根据权利要求1、2或3所述的腈纶-交联植物蛋白复合纤维的制造方法，其特征在于，包括如下步骤(1)将含有植物蛋白质的有机溶剂或无机盐水溶液与腈纶浆液混合，加入交联剂，制得的纺丝浆液，静置，脱泡；所说的无机盐选自硫氰酸钠、硫氰酸钾、氯化锌；所说的有机溶剂选自二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；所说的交联剂为二缩水甘油二醇醚，结构通式如下 n＝1～4；蛋白质溶液与腈纶浆液的混合重量比为1∶2～6；(2)纺丝浆液从喷丝孔出来在纺丝浴中凝固牵伸成丝；然后牵伸，卷曲，定型，干燥，获得成品。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，无机盐水溶液的重量浓度为20～60％。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，有机溶剂或无机盐水溶液中蛋白质重量浓度为1～30％。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，交联剂为二缩水甘油乙二醇醚、二缩水甘油丙二醇醚、二缩水甘油丁二醇醚、缩水甘油醚或其混合物；交联剂的加入量为有机溶剂或无机盐水溶液总重量的0.1～1.0％。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所说的腈纶浆是液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，其重量浓度为8～30％，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％。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，凝固浴的重量浓度为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，凝固浴可为一级或多级；纤维在80～140℃下牵伸，拉伸倍率为5～20倍；在70～110℃下卷曲，在80～160℃的温度下定型，最后在80～180℃的温度下干燥。
全文摘要
本发明公开了一种腈纶－交联植物蛋白复合纤维及其制造方法。所说的复合纤维，主要成分是天然高分子植物蛋白质和聚丙烯腈，在成丝过程中，随着聚丙烯腈的成纤，植物蛋白固化在聚丙烯腈纤维中，并且在交联剂剂的作用下交联。将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，加入适量交联剂，经由喷丝头喷丝成纤、牵伸，热拉伸、卷曲、定型、上油、干燥等一系列加工工艺得到该新型复合纤维。这种腈纶－交联植物蛋白复合纤维基本保持了腈纶原有的机械性能、抗紫外线褪色性能和耐洗涤性能，又具有植物纤维所具有的良好的人体亲和性、抗静电性和染色性能。而且克服了一般蛋白纤维不耐酸碱溶剂洗涤的弊端。
文档编号D01F8/04GK1667166SQ200510024220
公开日2005年9月14日 申请日期2005年3月4日 优先权日2005年3月4日
发明者章悦庭, 沈新元, 高阔 申请人:东华大学