专利名称：一种腈纶-蛋白质-铜盐复合抗静电纤维的制造方法
技术领域：
本发明属复合纤维制备领域，特别是涉及一种腈纶一蛋白质一铜盐复合抗静电纤维的 制造方法。
技术背景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。但腈纶中的聚丙烯腈(PAN)大分子含有大量的疏水性基团，使得腈纶具有强疏水性 和极差的吸湿性，极易发生静电现象。在加工过程中，带有静电的纤维会缠绕或堵塞机件; 织造时易出现经纱开口不清，织物折叠不齐等现象，影响生产的顺利进行。腈纶纺织品在 使用过程中，静电荷积聚易引起灰尘附着，服装纠缠肢体，产生粘附不适感；并可引起血 液pH值升高等生理变化；这些都极大地降低了腈纶纺织品的服用性能。此外，由静电所 产生的较高电位可能会对人体产生电击，还可能击穿电子元件导致电子元件损坏；静电放 电产生的电磁辐射会对各种电子设备，信息系统造成电磁干扰。为消除纤维及其制品的静 电，为了促进腈纶生产迅速发展，满足人们日益增长的对于高品质纤维和面料的需求，人 们开始寻求对腈纶进行改性的方法，增强其吸湿性和抗静电性，改善其在生产和使用中的 缺陷，尽量使其犹如天然羊毛般具备良好的舒适性和吸湿性并能杜绝静电现象。普通腈纶在标准状态下的体积比电阻为1013"cm。 一般认为，纤维的体积比电阻小于 101QQ'cm即可达到抗静电效果。通过改性可以将腈纶的体积比电阻降至108-101QQ-cm以下， 这种纤维称为抗静电腈纶；甚至可以将腈纶的体积比电阻降至10"Q'cm以下，这种纤维称 为导电腈纶。纤维抗静电技术关键在于使纤维在基本保持其原有优良性能的性同时具备较 低的电阻率、优良持久的抗静电性能。将抗静电剂与腈纶原液共混已是当前腈纶抗静电改性的一种重要技术和手段。共混法 改性的腈纶抗静电效果好，而且具备良好的耐久性。目前常用来共混的抗静电剂有炭黑以 及Sn02、 Sb203、 Ti02等金属氧化物粉末，还有金属氧化物复合导电粉末，如Sn02—Sb203 包覆云母基复合导电粉末、Ti02包覆Sn02—Sb203复合导电粉末等。这些抗静电剂的缺点 在于不溶于PAN的溶剂，因此为改善与基体的相容性，对抗静电剂的颗粒细度要求高，通 常要求超细粉末甚至纳米级粉末，这无疑增加了生产成本。 发明内容本发明的目的是提供一种腈纶一蛋白质一铜盐复合抗静电纤维的制造方法，以克服现有技术存在的缺陷，满足纺织领域发展的需要。该复合纤维主要成份是合成聚合物聚丙烯腈、天然高分子蛋白质和无机小分子铜盐，在形成纤维过程中，蛋白质和铜盐形成配合物，随着聚丙烯腈的成纤，蛋白质一铜盐配合物固化在聚丙烯腈纤维中。将蛋白质和铜盐溶解在聚丙烯腈的溶剂中形成配合物，再将聚丙烯腈加入形成复合制成纺丝浆液，经由喷丝头喷丝成纤、牵伸，热拉伸、巻曲、定型、上油、干燥等一系列加工工艺得到该复合纤维。 本发明的腈纶一蛋白质一铜盐复合抗静电纤维的制造方法，包括如下步骤-(1) 将天然高分子蛋白质和无机小分子铜盐溶解在聚丙烯腈的溶剂中形成络合物，再将聚丙烯腈加入制得纺丝浆液，静置，脱泡，其中铜盐与蛋白质的重量比为i : i~io，蛋白 质一铜盐络合物与聚丙烯腈的混合重量比为1:6~20，聚丙烯腈在纺丝浆液中的质量含量为8%~15%;(2) 纺丝浆液通过纺丝从喷丝孔出来凝固成初生纤维，然后牵伸，热拉伸，巻曲，定型， 上油，干燥，获得成品。所述天然高分子蛋白质选自植物蛋白质或动物蛋白质，植物蛋白质为大豆、花生或玉米蛋白，动物蛋白质为酪朊、丝朊、骨交朊或明胶。所述无机小分子铜盐是碘化亚铜、溴化亚铜或氯化亚铜中的一种或几种。所述聚丙烯腈为丙烯腈均聚物或共聚物，是粘均分子量为50000 170000的常规分子量聚丙烯腈或粘均分子量为500000 2000000的超高分子量聚丙烯腈。所述聚丙烯腈的溶剂选自无机盐水溶液，是硫氰酸钠、硫氰酸钾或氯化锌水溶液，硫 氰酸钠、硫氰酸钾水溶液的重量浓度为50%~60%，氯化锌水溶液的重量浓度为60%~75%。所述步骤(2)中的纺丝是经湿法纺丝、干-湿法纺丝或凝胶纺丝工艺完成。所述的湿法纺丝工艺是纺丝、拉伸、水洗、干燥或者纺丝、水洗、拉伸、干燥，具体 是纺丝溶液从喷丝头喷出后进入纺丝浴中固化成丝，凝固浴为溶剂质量浓度为0~30%的水 溶液，温度为5 7(TC;拉伸分多级进行，为1 3级，热水浴或饱和水蒸汽做拉伸介质，拉 伸的温度为65 14(TC，总拉伸倍数为1 10倍；干燥可通过辐射、接触加热或气体介质来进 行，温度是80 170。C。所述的干-湿法纺丝工艺是纺丝、拉伸、水洗、干燥或者纺丝、水洗、拉伸、干燥，具 体是纺丝溶液从喷丝头喷出后先通过一段气隙，然后进入纺丝浴中固化成丝，气隙的介质 是空气或氮气，气隙的长度为l 10cm，凝固浴为溶剂质量浓度为0~30%的水溶液，温度为 5~70°C;拉伸为1 3级，热水浴或蒸汽做拉伸介质，拉伸的温度为65 140'C,总拉伸倍数为1 10倍；干燥通过辐射、接触加热或气体介质来进行，温度是80 17(TC。所述凝胶纺丝工艺是纺丝、水洗、萃取、拉伸，干燥，具体是加热到130 18(TC的纺 丝溶液从喷丝头喷出后进入经气隙引入冷凝固浴中冻结形成凝胶态丝条，气隙的介质是空 气或氮气，气隙的长度为l 10cm，凝固浴的浓度为含75%~85%溶剂重量的水溶液，温度为 0~10°C;萃取是将从凝固浴出来的凝胶态丝条先导入挥发性好的溶剂中，所述的挥发性好 的溶剂有乙醇、乙二醇或丙三醇；拉伸为2 3级，以热水浴、热醇类浴或饱和水蒸汽做拉 伸介质，拉伸的温度为65 14(TC，总拉伸倍数10 30倍；干燥可通过辐射、接触加热或气 体介质来进行，温度是80 17(TC。本发明的原理(1)采用的蛋白质和铜盐以及两者形成的大分子配合物均溶于PAN的 溶剂，与PAN基体有良好的相容性，所以选择其作为抗静电剂无需制成超细粉末；(2)利 用蛋白质具有良好的亲水性、铜盐具有良好的导电性，将它们加入腈纶纺丝溶液以提高纤 维的抗静电性；(3)利用蛋白质分子端基以及残基上的氮原子参与成键且有氢键缔合作 用，容易与Cu离子形成配合物，因此在形成纤维后能够固化在聚丙烯腈纤维中，以提高 纤维的抗静电耐久性。 本发明的有益效果(1) 采用本发明的方法获得的腈纶一蛋白质一铜盐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，又具有良好的抗静电性能；(2) 在工艺上解决了抗静电剂在纺丝溶液中的均匀分布问题，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一蛋白质一铜盐复合纤维的生产，这种纤维有生产成本低而附加值高的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术 人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限 定的范围。实施例1将明胶与碘化亚铜按4.5: 1的质量比例加入浓度为51.3。/。的NaSCN水溶液，持续搅 拌lh左右至体系变为成淡紫色糊状物质;将制得的糊状物质加入到浓度为51.3。/。的NaSCN 水溶液中，于70'C恒温水浴中搅拌约30min至所有固体物质全部溶解；在上述溶液中加入 粘均分子量为90000的PAN粉末，于6(TC恒温水浴中持续搅拌4h，使蛋白质一铜盐络合物与聚丙烯腈的重量比为11 : 89， PAN的含量占纺丝溶液的13% (重力百分比)，然后将溶液温度降至6(TC并恒温静置8h脱泡；坊丝浆液经计量泵进入喷丝孔喷出，进入第一纺丝浴，纺丝浴为重量浓度10%硫氰酸钠水溶液，浴温为9'C。再经第二纺丝浴进行预拉伸，纺丝浴为重量浓度3%硫氰酸钠水溶液，浴温为50'C拉伸倍率为1.5倍。再经蒸汽拉伸，拉伸温度为IOO'C,拉伸倍率为5.8倍，随后水洗，上油，在温度10(TC的条件下干燥。干燥的纤维在85'C进行巻曲，后在130"C温度热定型，再次上油，在12(TC干燥得到腈纶一蛋白质一铜盐复合纤维成品。实施例2将明胶与碘化亚铜按2.5: 1的质量比例加入浓度为51.3。/。的NaSCN水溶液，持续搅拌 lh左右至体系变为成淡紫色糊状物质；将制得的糊状物质加入到浓度为51.3%的NaSCN 水溶液中，于7(TC恒温水浴中搅拌约30min至所有固体物质全部溶解；在上述溶液中加入 粘均分子量为120000的PAN粉末，于6(TC恒温水浴中持续搅拌4h，使蛋白质一铜盐络合 物与聚丙烯腈的重量比为7:93， PAN的含量占纺丝溶液的13% (重力百分比)，然后将 溶液温度降至6(TC并恒温静置8h脱泡；纺丝浆液经计量泵进入喷丝孔喷出进入气隙，气隙的介质是空气，温度为室温，长度 为6cm;然后进入纺丝浴，纺丝浴为重量浓度9%硫氰酸钠水溶液，浴温为1(TC。再经第二 纺丝浴进行预拉伸，纺丝浴为重量浓度3%硫氰酸钠水溶液，浴温为5(TC拉伸倍率为1.8倍。 再经蒸汽拉伸，拉伸温度为100'C,拉伸倍率为3倍，随后水洗，上油，在温度10(TC的条 件下干燥。干燥的纤维在85'C进行巻曲，后在13(TC温度热定型，再次上油，在120'C干燥 得到腈纶一蛋白质一铜盐复合纤维成品。实施例3将明胶与碘化亚铜按l: 1的质量比例加入浓度为51.3%的NaSCN水溶液，持续搅拌 lh左右至体系变为成淡紫色糊状物质；将制得的糊状物质加入到浓度为51.3%的NaSCN 水溶液中，于70。C恒温水浴中搅拌约30min至所有固体物质全部溶解；在上述溶液中加入 粘均分子量为800000的PAN粉末，于18(TC恒温油浴中持续搅拌4h，使蛋白质一铜盐络 合物与聚丙烯腈的重量比为9:91， PAN的含量占纺丝溶液的5。/Q (重力百分比)，然后将 溶液温度降至14(TC并恒温静置12h脱泡；纺丝浆液经计量泵进入喷丝孔喷出进入气隙，气隙的介质是空气，温度为室温，长度 为lcm;然后进入纺丝浴，纺丝浴为重量浓度45%硫氰酸钠水溶液，浴温为4。C。再进入重 量浓度为80%乙醇溶液水溶液萃取，在热辊上于10(TC下干燥；再导入65。C、 95。C的水浴及13(TC的丙三醇槽中进行三级拉伸，总拉伸倍率为20倍。随后水洗，水洗，上油，在温度IOO 'C的条件下干燥。干燥的纤维在85'C进行巻曲，后在13(TC温度热定型，再次上油，在120 'C干燥得到腈纶一蛋白质一铜盐复合纤维成品。
权利要求
1.腈纶-蛋白质-铜盐复合抗静电纤维的制造方法，包括如下步骤(1)将天然高分子蛋白质和无机小分子铜盐溶解在聚丙烯腈的溶剂中形成络合物，再将聚丙烯腈加入制得纺丝浆液，静置，脱泡，其中铜盐与蛋白质的重量比为1∶1～10，蛋白质-铜盐络合物与聚丙烯腈的混合重量比为1∶6～20，聚丙烯腈在纺丝浆液中的质量含量为8％～15％；(2)纺丝浆液通过纺丝从喷丝孔出来凝固成初生纤维，然后牵伸，热拉伸，卷曲，定型，上油，干燥，获得成品。
2. 根据权利要求1所述的腈纶一蛋白质一铜盐复合抗静电纤维的制造方法，其特征在于: 所述天然高分子蛋白质选自植物蛋白质或动物蛋白质，植物蛋白质为大豆、花生或玉米蛋 白，动物蛋白质为酪朊、丝朊、骨交朊或明胶。
3. 根据权利要求l所述的腈纶一蛋白质一铜盐复合抗静电纤维的制造方法，其特征在于 所述无机小分子铜盐是碘化亚铜、溴化亚铜或氯化亚铜中的一种或几种。
4. 根据权利要求1所述的腈纶一蛋白质一铜盐复合抗静电纤维的制造方法，其特征在于所述聚丙烯腈为丙烯腈均聚物或共聚物，是粘均分子量为50000 170000的常规分子量聚 丙烯腈或粘均分子量为500000 2000000的超高分子量聚丙烯腈。
5. 根据权利要求1所述的腈纶一蛋白质一铜盐复合抗静电纤维的制造方法，其特征在于 所述聚丙烯腈的溶剂选自无机盐水溶液，是硫氰酸钠、硫氰酸钾或氯化锌水溶液，硫氰酸 钠、硫氰酸钾水溶液的重量浓度为50%~60%，氯化锌水溶液的重量浓度为60%~75%。
6. 根据权利要求l所述的腈纶一蛋白质一铜盐复合抗静电纤维的制造方法，其特征在于 所述步骤(2)中的纺丝是经湿法纺丝、干-湿法纺丝或凝胶纺丝工艺完成。
7. 根据权利要求6所述的腈纶一蛋白质一铜盐复合抗静电纤维的制造方法，其特征在于 所述的湿法纺丝工艺是纺丝、拉伸、水洗、干燥或者纺丝、水洗、拉伸、干燥，具体是纺 丝溶液从喷丝头喷出后进入纺丝浴中固化成丝，凝固浴为溶剂质量浓度为0~30%的水溶 液，温度为5 70。C;拉伸分多级进行，为1 3级，热水浴或饱和水蒸汽做拉伸介质，拉伸 的温度为65 140'C，总拉伸倍数为1 10倍；干燥可通过辐射、接触加热或气体介质来进 行，温度是80 17(TC。
8. 根据权利要求6所述的腈纶一蛋白质一铜盐复合抗静电纤维的制造方法，其特征在于 所述的干-湿法纺丝工艺是纺丝、拉伸、水洗、干燥或者纺丝、水洗、拉伸、干燥，具体是 纺丝溶液从喷丝头喷出后先通过一段气隙，然后进入纺丝浴中固化成丝，气隙的介质是空 气或氮气，气隙的长度为1 10cm，凝固浴为溶剂质量浓度为0~30%的水溶液，温度为5~70'C;拉伸为1~3级，热水浴或蒸汽做拉伸介质，拉伸的温度为65 140°C，总拉伸倍数为 1~10倍；干燥通过辐射、接触加热或气体介质来进行，温度是80 17(TC。 9.根据权利要求6所述的腈纶一蛋白质一铜盐复合抗静电纤维的制造方法，其特征在于-所述凝胶纺丝工艺是纺丝、水洗、萃取、拉伸，干燥，具体是加热到130 18(TC的纺丝溶 液从喷丝头喷出后进入经气隙引入冷凝固浴中冻结形成凝胶态丝条，气隙的介质是空气或 氮气，气隙的长度为1 10cm，凝固浴的浓度为含75%~85%溶剂重量的水溶液，温度为0~10 °C;萃取是将从凝固浴出来的凝胶态丝条先导入挥发性好的溶剂中，所述的挥发性好的溶 剂有乙醇、乙二醇或丙三醇；拉伸为2 3级，以热水浴、热醇类浴或饱和水蒸汽做拉伸介 质，拉伸的温度为65 14(TC，总拉伸倍数10 30倍；干燥可通过辐射、接触加热或气体介 质来进行，温度是80 170。C。
全文摘要
本发明涉及一种腈纶—蛋白质—铜盐复合抗静电纤维的制造方法，包括(1)将天然高分子蛋白质和无机小分子铜盐溶解在聚丙烯腈的溶剂中形成络合物，再将聚丙烯腈加入制得纺丝浆液，静置，脱泡，其中铜盐与蛋白质的重量比为1∶1～10，蛋白质—铜盐络合物与聚丙烯腈的混合重量比为1∶6～20，聚丙烯腈在纺丝浆液中的质量含量为8％～15％；(2)纺丝浆液通过纺丝从喷丝孔出来凝固成初生纤维，然后牵伸，热拉伸，卷曲，定型，上油，干燥，获得成品。该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，又具有良好的抗静电性能。
文档编号D02J1/22GK101240462SQ20081003467
公开日2008年8月13日 申请日期2008年3月14日 优先权日2008年3月14日
发明者庆 杨, 沈新元, 耀 车 申请人:东华大学