专利名称：一种蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维制备方法
技术领域：
本发明属于材料领域,它涉及一种蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维制备方法。
背景技术：
纤维素是自然界中最丰富的天然高分子材料，来源非常丰富，据估计，
全世界纤维素的年产量约为1500亿吨。天然纤维素原料的来源包括棉、麻、木材、竹以及其他高等植物，如卢苇、秸秆、甘蔗渣等。棉花是自然界中纯度最高的纤维素纤维，cx-纤维素含量可达92-95 %，木材中约一半是纤维素。这些纤维素原料经过化学制浆或者生物制浆法可得到a-纤维素含量90 %以上的纤维素。纤维素可以通过光合作用由水和二氧化碳合成，又能被大自然中微生物完全降解，因此它是一种可再生资源和环境友好材料。目前，纤维素已广泛应用于纺织、塑料、造纸、食品、医药、建筑、生物和军事等领域。纤维素纤维是自然界中最丰富的可再生聚合物，可生物降解，具有良好的生物相容性，将成为人类未来发展必不可少的高分子材料。然而，纤维素分子内存在很多羟基，容易形成复杂的分子内以及分子间的氢键，难以溶解在普通的溶剂中，而且难以对纤维素进行熔融加工。
近三十年来，人们已经发现有很多溶剂可以制备纤维素溶液，如四氧化二氮/二甲基甲酰胺，四氧化二氮/二甲亚砜，多聚甲醛/二甲亚砜，浓磷酸，硫氰酸钙水溶液或硫氰酸锂水溶液，液氨/氯化铵等，但这些溶剂仍然存在着各种各样的缺点，如溶剂毒性大、容易挥发、价格高、有副产物、纤维素易降解以及对设备要求高等问题。经文献检索，美国专利US3236669采用的N甲基马啉一N—氧化物是目前研究较多的纤维素溶剂，但由于溶剂昂贵，并非完全无毒，回收还存在一定问题，而且纺丝温度高，容易爆炸，影响了其工业化生产。日本专利JP1777283以及美国专利US4634470采用氢氧化钠水溶液来溶解纤维素，虽然具备成本低廉、无毒无污染的优点却因为溶解能力低而还未能进行规模化纺丝生产。
采用中国专利CN1594680A所述的氢氧化钠和尿素混合水溶液以及CN101100518A所述的氢氧化钠和硫脲混合水溶液可以快速溶解纤维素，溶解过程无毒、无污染，通过这种物理溶解的方法制备的纤维素保持着天然纤维素的化学结构，并具有较规整的空间结构，其结晶度接近天然纤维素，远远高于使用化学方法制备的纤维素，但其溶解能力有限，对聚合度大于1400的棉浆粕没有溶解能力，对聚合度为600的棉短绒浆，所得纤维素溶液浓度小于6%，而且当所制备的溶液浓度超过5%时，难以用一般的方法进行脱泡，溶液的可纺性差。
大豆蛋白质是来源最丰富的植物蛋白之一，是一种来源充足、营养丰富、用途广泛、产品及功能多样化的可再生天然资源，对它进行深入和系统研究开发，具有重要的现实意义和应用前景。采用中国专利CN1584147A所述的方法制备得到的的大豆蛋白/粘胶复合纤维，它兼具纤维素纤维和蛋白质纤维的优点，同时由于复合纤维外层基本上都是蛋白质，而且蛋白质的氨基酸中累积含量均较真丝对人类更为有利，因此,该制品对人体皮肤更具有保健作用。但是大豆蛋白/粘胶复合纤维生产中存在的主要问题是蛋白与粘胶共混性不好，从而导致添加到原料中的蛋白大量流失，这既浪费资源，又对环境造成污染。由于大豆蛋白质和纤维基质的共混性能较差，即使是结合到纤维上的蛋白质，也有一部分在后续处理和使用过程中因洗涤而脱落。虽然已经开发出通过甲醛进行后处理的工艺或者通过使用尿素对大豆蛋白在与粘胶溶液混合前进行
预处理来提高蛋白质的保有量，但是在使用甲醛进行交联处理时却增加了污
水排放量以及操作的危险性，而通过尿素对大豆蛋白进行预处理后添加到粘
胶液中则存在生产过程复杂而且共混溶液中额外添加的尿素无法完全去除的
缺点。此外，由于粘胶纤维生产过程中存在的严重污染而使得大豆蛋白/粘胶
复合纤维发展前景黯淡。
发明内容
本发明提供一种蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维的制备方法，它克服了大豆蛋白/粘胶复合纤维生产过程中粘胶生产过程中的冗长复杂
且污染严重的问题；大豆蛋白在复合纤维中的保有量低的问题；不会改变大豆蛋白/纤维素共混溶液的溶剂组成也不会添加额外的物质进入共混液。
本发明解决技术问题的技术方案如下一种蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维制备方法，其特征是通过如下步骤实现的
步骤一配制500克含有重量百分比为7 10%氢氧化钠，4.5 7%硫脲，1 10%尿素，73 87.5%水的混合溶液，溶液在冰箱中预冷至-8 -12'C，取10.2 61.2克聚合度为300 1200的棉纤维素迅速加入预冷溶液中，接着使用循环冷却夹套将预冷溶液控温在(TC条件下通过电动搅拌机以2000转/分钟转速强力搅拌5 10分钟，所得溶液在一个大气压下用400目的滤网过滤得到纤维素重量百分比为2 12%的纤维素溶液；
步骤二将26.3 125克蛋白含量在92%, PH值为7.0的大豆分离蛋白粉末加入到所配制的500克含有重量百分比为4.5 7 °/。硫脲/1 10 %尿素混合水溶液中得到5 20 °/。的大豆蛋白悬浮液，通过电动搅拌机在常温下以2000转/分钟转速搅拌反应5 60min，然后在所得悬浮液中加入重量百分比为 7 10%的氢氧化钠，常温条件下继续搅拌反应5 30 min，所得溶液在一个 大气压下用400目的滤网过滤后得到的大豆蛋白溶液放进冰箱冷却至-5
20°C;
步骤三将上述通过步骤一和步骤二所得的两种溶液按照大豆分离蛋白
与纤维素重量百分比为5 50%: 50 95%的比例混合配制成大豆蛋白/纤维素 混合溶液，通过电动搅拌机以1000转/分钟转速在常温下搅拌混合5 20min 后将混合溶液在0 2(TC温度条件下置于过滤瓶中采用真空泵抽真空脱泡 30 200min，将所得大豆蛋白/纤维素混合溶液转移到纺丝机的釜中；
步骤四通过氮气瓶对大豆蛋白/纤维素混合溶液加压至O.lMpa使之通过 纺丝机计量泵、纺丝鹅颈管以及24孔孔径为O.lmm的纺丝机喷丝帽，进入长 为100cm宽为20cm的第一道凝固浴槽中固化成丝条，并在第一道凝固浴槽 尾端通过可调速的第一牵伸辊对丝条进行预牵伸，第一道凝固浴配方是重量 百分比为8 25 %的醋酸水溶液或者3 15 %硫酸和3 15 %硫酸钠的混合水 溶液，第一道凝固浴温度通过循环水浴和保温夹套控制在10 30°C，第一牵 伸辊对丝条的预牵伸比为50% 90%;
步骤五丝条经上述第一道凝固浴预牵伸固化后经引导进入长为150cm 宽为20cm的第二道凝固浴槽中进行充分固化，并在第二道凝固浴槽尾端通过 可调速的第二牵伸辊对丝条进行再次牵伸，第二道凝固浴配方是重量百分比 为3 15 %硫酸水溶液，第二道凝固浴温度通过循环水浴和保温夹套控制在 10 60°C，第二牵伸辊对丝条的牵伸比为90 140%;
步骤六经过上述双凝固浴固化牵伸的丝条经引导进入长为200cm宽为 20cm的热水槽中在8(TC的热水中水洗，热水槽尾端通过可调速的巻绕装置控制丝条的水洗时间为lmin，然后进入带有巻绕辊装置的烘箱在7(TC条件下进 行烘干2min后接着再利用油剂进行上油，油剂配方的重量百分比为平滑剂
白油调节剂油酸皂渗透剂JFC:抱合剂SE-10:乳化剂OP-6:柔软剂氨 基硅SF-318二30。/。 25%: 15%: 10%: 10%: 10°/。，最后通过巻绕机巻绕成筒 制得蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维。
与现有技术相比，本发明的优点是
1. 该制备方法成本低廉、溶解过程迅速，无毒无污染，有利于环境保护和操作 人员安全，相比氢氧化钠和尿素混合水溶液以及氢氧化钠和硫脲混合水溶液， 可以溶解聚合度更高的纤维素，可以制备更高浓度的纤维素溶液；
2. 使用硫脲，尿素的混合水溶液预处理大豆分离蛋白并经加入氢氧化钠直接溶
解制备得到大豆分离蛋白溶液与纤维素溶液共混性能好，有利于制备蛋白质
保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维；
3. 与额外添加尿素对大豆蛋白进行预处理后再经与粘胶溶液共混制备得到的 大豆蛋白/粘胶复合溶液相比，本发明所用做预处理的尿素和硫脲以及用来溶 解大豆蛋白的氢氧化钠，都是按照溶解纤维素的溶剂配比进行配制，不会改 变大豆蛋白/纤维素的混合溶液的溶剂配比也不会添加进入额外的物质；
4. 通过双凝固浴法制备大豆蛋白/纤维素复合纤维，可以充分固化丝条，通过 这种缓和、充分的固化，有利于提高再生丝条结构的均匀性，同时通过双凝 固浴的两次牵伸，有助于纺丝过程中的纤维取向，再通过配制的复合油剂对 纤维进行上油后可以制备得到机械性能优良的大豆蛋白/纤维素复合纤维。
具体实施例方式
以下结合具体实施例对该发明做进一步的说明，但实施例仅用于说明，并不限制本发明的范围。 实施例l
步骤一配制500克含有重量百分比为7。/。氢氧化钠，4.5%硫脲，1%尿 素，87.5%水的混合溶液，溶液在冰箱中预冷至-8 。C，取10.2克聚合度为1200 的棉纤维素迅速加入预冷溶液中，接着使用循环冷却夹套将预冷溶液控温在 (TC条件下通过电动搅拌机以2000转/分钟转速强力搅拌10分钟，所得溶液在 一个大气压下用400目的滤网过滤得到纤维素重量百分比为2%的纤维素溶 液；
步骤二将125克蛋白含量在92%, PH值为7.0的大豆分离蛋白粉末加 入到所配制的500克含有重量百分比为4.5%硫脲/1%尿素混合水溶液中得 到20 %的大豆蛋白悬浮液，通过电动搅拌机在常温下以2000转/分钟转速搅 拌反应60min，然后在所得悬浮液中加入重量百分比为7%的氢氧化钠，常温 条件下继续搅拌反应30 min，所得溶液在一个大气压下用400目的滤网过滤 后得到的大豆蛋白溶液放进冰箱冷却至-5°。；
步骤三将上述通过步骤一和步骤二所得的两种溶液按照大豆分离蛋白 与纤维素重量百分比为50%: 50%的比例混合配制成大豆蛋白/纤维素混合溶 液，通过电动搅拌机以1000转/分钟转速在常温下搅拌混合5min后将混合溶 液在0。C温度条件下置于过滤瓶中采用真空泵抽真空脱泡30min，将所得大豆 蛋白/纤维素混合溶液转移到纺丝机的釜中；
步骤四通过氮气瓶对大豆蛋白/纤维素混合溶液加压至0.1Mpa使之通过 纺丝机计量泵、纺丝鹅颈管以及24孔孔径为O.lmm的纺丝机喷丝帽，进入长 为100cm宽为20cm的第一道凝固浴槽中固化成丝条，并在第一道凝固浴槽 尾端通过可调速的第一牵伸辊对丝条进行预牵伸，第一道凝固浴配方是重量百分比为8%的醋酸水溶液，第一道凝固浴温度通过循环水浴和保温夹套控制 在1(TC，第一牵伸辊对丝条的预牵伸比为50%;
步骤五丝条经上述第一道凝固浴预牵伸固化后经引导进入长为150cm 宽为20cm的第二道凝固浴槽中进行充分固化，并在第二道凝固浴槽尾端通过 可调速的第二牵伸辊对丝条进行再次牵伸，第二道凝固浴配方是重量百分比 为3 %硫酸水溶液，第二道凝固浴温度通过循环水浴和保温夹套控制在l(TC， 第二牵伸辊对丝条的牵伸比为90%;
步骤六经过上述双凝固浴固化牵伸的丝条经引导进入长为200cm宽为 20cm的热水槽中在8(TC的热水中水洗，热水槽尾端通过可调速的巻绕装置控 制丝条的水洗时间为lmin，然后进入带有巻绕辊装置的烘箱在7(TC条件下进 行烘干2min后接着再利用油剂进行上油，油剂配方的重量百分比为平滑剂 白油调节剂油酸皂渗透剂JFC:抱合剂SE-10:乳化剂OP-6:柔软剂氨 基硅SF-318=30%: 25%: 15%: 10°/。 10°/。 10%,最后通过巻绕机巻绕成筒 制得蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维。
由电子拉力实验机测得本发明蛋白质保有量高的复合纤维的强度为
1.39cN/dtex。采用GB/T5009.5-2003标准测得复合纤维中大豆蛋白保有量为
31.2%。
实施例2
步骤一配制500克含有重量百分比为10%氢氧化钠，7%硫脲，10%尿 素，73水的混合溶液，溶液在冰箱中预冷至-12"C，取61.2克聚合度为300 的棉纤维素迅速加入预冷溶液中，接着使用循环冷却夹套将预冷溶液控温在 (TC条件下通过电动搅拌机以2000转/分钟转速强力搅拌5分钟，所得溶液在 一个大气压下用400目的滤网过滤得到纤维素重量百分比为12%的纤维素溶液；
步骤二将26.3克蛋白含量在92%， PH值为7.0的大豆分离蛋白粉末加 入到所配制的500克含有重量百分比为7 %硫脲/10 %尿素混合水溶液中得 到5 %的大豆蛋白悬浮液，通过电动搅拌机在常温下以2000转/分钟转速搅拌 反应5min，然后在所得悬浮液中加入重量百分比为10%的氢氧化钠，常温条 件下继续搅拌反应5min，所得溶液在一个大气压下用400目的滤网过滤后得 到的大豆蛋白溶液放进冰箱冷却至20°C;
步骤三将上述通过步骤一和步骤二所得的两种溶液按照大豆分离蛋白 与纤维素重量百分比为5%: 95%的比例混合配制成大豆蛋白/纤维素混合溶 液，通过电动搅拌机以1000转/分钟转速在常温下搅拌混合20min后将混合溶 液在2(TC温度条件下置于过滤瓶中采用真空泵抽真空脱泡200min，将所得大 豆蛋白/纤维素混合溶液转移到纺丝机的釜中；
步骤四通过氮气瓶对大豆蛋白/纤维素混合溶液加压至O.lMpa使之通过 纺丝机计量泵、纺丝鹅颈管以及24孔孔径为O.lmm的纺丝机喷丝帽，进入长 为100cm宽为20cm的第一道凝固浴槽中固化成丝条，并在第一道凝固浴槽 尾端通过可调速的第一牵伸辊对丝条进行预牵伸，第一道凝固浴配方是重量 百分比为3%硫酸和3%硫酸钠的混合水溶液，第一道凝固浴温度通过循环水 浴和保温夹套控制在30°C，第一牵伸辊对丝条的预牵伸比为90%;
步骤五丝条经上述第一道凝固浴预牵伸固化后经引导进入长为150cm 宽为20cm的第二道凝固浴槽中进行充分固化，并在第二道凝固浴槽尾端通过 可调速的第二牵伸辊对丝条进行再次牵伸，第二道凝固浴配方是重量百分比 为15 %硫酸水溶液，第二道凝固浴温度通过循环水浴和保温夹套控制在601:， 第二牵伸辊对丝条的牵伸比为140%;步骤六经过上述双凝固浴固化牵伸的丝条经引导进入长为200cm宽为 20cm的热水槽中在80。C的热水中水洗，热水槽尾端通过可调速的巻绕装置控 制丝条的水洗时间为lmin，然后进入带有巻绕辊装置的烘箱在70。C条件下进 行烘干2min后接着再利用油剂进行上油，油剂配方的重量百分比为平滑剂 白油调节剂油酸皂渗透剂JFC:抱合剂SE-10:乳化剂OP-6:柔软剂氨 基硅SF-318:30。/。 25%: 15%: 10%: 10%: 10°/。，最后通过巻绕机巻绕成筒 制得蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维。
由电子拉力实验机测得本发明蛋白质保有量高的复合纤维的强度为
1.82cN/dtex。采用GB/T5009.5-2003标准测得复合纤维中大豆蛋白保有量为 3.2%。
实施例3
步骤一配制500克含有重量百分比为8 %氢氧化钠，6.5%硫脲，8%尿 素，77.5%水的混合溶液，溶液在冰箱中预冷至-l(TC，取31.9克聚合度为 620的棉纤维素迅速加入预冷溶液中，接着使用循环冷却夹套将预冷溶液控温 在(TC条件下通过电动搅拌机以2000转/分钟转速强力搅拌8分钟，所得溶液 在一个大气压下用400目的滤网过滤得到纤维素重量百分比为6%的纤维素溶 液；
步骤二将55.6克蛋白含量在92%， PH值为7.0的大豆分离蛋白粉末加 入到所配制的500克含有重量百分比为6.5%硫脲/8%尿素混合水溶液中得 到10 %的大豆蛋白悬浮液，通过电动搅拌机在常温下以2000转/分钟转速搅 拌反应30min，然后在所得悬浮液中加入重量百分比为8%的氢氧化钠，常温 条件下继续搅拌反应20 min，所得溶液在一个大气压下用400目的滤网过滤 后得到的大豆蛋白溶液放进冰箱冷却至l(TC;步骤三将上述通过步骤一和步骤二所得的两种溶液按照大豆分离蛋白 与纤维素重量百分比为20%: 80%的比例混合配制成大豆蛋白/纤维素混合溶 液，通过电动搅拌机以1000转/分钟转速在常温下搅拌混合10min后将混合溶 液在l(TC温度条件下置于过滤瓶中采用真空泵抽真空脱泡100min，将所得大 豆蛋白/纤维素混合溶液转移到纺丝机的釜中；
步骤四通过氮气瓶对大豆蛋白/纤维素混合溶液加压至O.lMpa使之通过 纺丝机计量泵、纺丝鹅颈管以及24孔孔径为O.lmm的纺丝机喷丝帽，进入长 为100cm宽为20cm的第一道凝固浴槽中固化成丝条，并在第一道凝固浴槽 尾端通过可调速的第一牵伸辊对丝条进行预牵伸，第一道凝固浴配方是重量 百分比为15%硫酸和15%硫酸钠的混合水溶液，第一道凝固浴温度通过循环 水浴和保温夹套控制在20°C ，第一牵伸辊对丝条的预牵伸比为80%;
步骤五丝条经上述第一道凝固浴预牵伸固化后经引导进入长为150cm 宽为20cm的第二道凝固浴槽中进行充分固化，并在第二道凝固浴槽尾端通过 可调速的第二牵伸辊对丝条进行再次牵伸，第二道凝固浴配方是重量百分比 为5 %硫酸水溶液，第二道凝固浴温度通过循环水浴和保温夹套控制在30°C ， 第二牵伸辊对丝条的牵伸比为100%;
步骤六经过上述双凝固浴固化牵伸的丝条经引导进入长为200cm宽为 20cm的热水槽中在8(TC的热水中水洗，热水槽尾端通过可调速的巻绕装置控 制丝条的水洗时间为lmin，然后进入带有巻绕辊装置的烘箱在7(TC条件下进 行烘干2min后接着再利用油剂进行上油，油剂配方的重量百分比为平滑剂 白油调节剂油酸皂渗透剂JFC:抱合剂SE-10:乳化剂OP-6:柔软剂氨 基硅SF-318二30。/。 25%: 15%: 10%: 10°/。 10%,最后通过巻绕机巻绕成筒 制得蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维。由电子拉力实验机测得本发明蛋白质保有量高的复合纤维的强度为
2.04cN/dtex。采用GB/T5009.5-2003标准测得复合纤维中大豆蛋白保有量为
15.30/0。
实施例4
步骤一配制500克含有重量百分比为9%氢氧化钠，5%硫脲，3%尿 素，83%水的混合溶液，溶液在冰箱中预冷至-9r:，取20.8克聚合度为800 的棉纤维素迅速加入预冷溶液中，接着使用循环冷却夹套将预冷溶液控温在 (TC条件下通过电动搅拌机以2000转/分钟转速强力搅拌6分钟，所得溶液在 一个大气压下用400目的滤网过滤得到纤维素重量百分比为4%的纤维素溶 液；
步骤二将68.2克蛋白含量在92%， PH值为7.0的大豆分离蛋白粉末加 入到所配制的500克含有重量百分比为5%硫脲/3%尿素混合水溶液中得到 12 %的大豆蛋白悬浮液，通过电动搅拌机在常温下以2000转/分钟转速搅拌反 应25min,然后在所得悬浮液中加入重量百分比为9%的氢氧化钠，常温条件 下继续搅拌反应15 min，所得溶液在一个大气压下用400目的滤网过滤后得 到的大豆蛋白溶液放进冰箱冷却至0°C;
步骤三将上述通过步骤一和步骤二所得的两种溶液按照大豆分离蛋白 与纤维素重量百分比为30%: 70%的比例混合配制成大豆蛋白/纤维素混合溶 液，通过电动搅拌机以1000转/分钟转速在常温下搅拌混合15min后将混合溶 液在5'C温度条件下置于过滤瓶中采用真空泵抽真空脱泡150min，将所得大 豆蛋白/纤维素混合溶液转移到纺丝机的釜中；
步骤四通过氮气瓶对大豆蛋白/纤维素混合溶液加压至O.lMpa使之通过 纺丝机计量泵、纺丝鹅颈管以及24孔孔径为O.lmm的纺丝机喷丝帽，进入长为100cm宽为20cm的第一道凝固浴槽中固化成丝条，并在第一道凝固浴槽 尾端通过可调速的第一牵伸辊对丝条进行预牵伸，第一道凝固浴配方是重量 百分比为25 %的醋酸水溶液，第一道凝固浴温度通过循环水浴和保温夹套控 制在20°C ，第一牵伸辊对丝条的预牵伸比为65%;
步骤五丝条经上述第一道凝固浴预牵伸固化后经引导进入长为150cm 宽为20cm的第二道凝固浴槽中进行充分固化，并在第二道凝固浴槽尾端通过 可调速的第二牵伸辊对丝条进行再次牵伸，第二道凝固浴配方是重量百分比 为12 %硫酸水溶液，第二道凝固浴温度通过循环水浴和保温夹套控制在35°C ， 第二牵伸辊对丝条的牵伸比为120%;
步骤六经过上述双凝固浴固化牵伸的丝条经引导进入长为200cm宽为 20cm的热水槽中在8(TC的热水中水洗，热水槽尾端通过可调速的巻绕装置控 制丝条的水洗时间为lmin，然后进入带有巻绕辊装置的烘箱在7(TC条件下进 行烘干2min后接着再利用油剂进行上油，油剂配方的重量百分比为平滑剂 白油调节剂油酸皂渗透剂JFC:抱合剂SE-10:乳化剂OP-6:柔软剂氨 基硅SF-318=30%: 25%: 15%: 10%: 10%: 10%，最后通过巻绕机巻绕成筒 制得蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维。
由电子拉力实验机测得本发明蛋白质保有量高的复合纤维的强度为
1.76cN/dtex。采用GB/T5009.5-2003标准测得复合纤维中大豆蛋白保有量为
20.6%。
实施例5
步骤一配制500克含有重量百分比为7.5%氢氧化钠，4.5%硫脲，4%尿 素，84%水的混合溶液，溶液在冰箱中预冷至-l(TC，取43.5克聚合度为500
的棉纤维素迅速加入预冷溶液中，接着使用循环冷却夹套将预冷溶液控温在(TC条件下通过电动搅拌机以2000转/分钟转速强力搅拌10分钟，所得溶液 在一个大气压下用400目的滤网过滤得到纤维素重量百分比为8%的纤维素溶 液；
步骤二将88.2克蛋白含量在92%， PH值为7.0的大豆分离蛋白粉末加 入到所配制的500克含有重量百分比为4.5%硫脲/4%尿素混合水溶液中得 到15 %的大豆蛋白悬浮液，通过电动搅拌机在常温下以2000转/分钟转速搅 拌反应40min，然后在所得悬浮液中加入重量百分比为7。/。的氢氧化钠，常温 条件下继续搅拌反应30min，所得溶液在一个大气压下用400目的滤网过滤 后得到的大豆蛋白溶液放进冰箱冷却至0°C;
步骤三将上述通过步骤一和步骤二所得的两种溶液按照大豆分离蛋白 与纤维素重量百分比为20%: 80%的比例混合配制成大豆蛋白/纤维素混合溶 液，通过电动搅拌机以1000转/分钟转速在常温下搅拌混合10min后将混合溶 液在0'C温度条件下置于过滤瓶中采用真空泵抽真空脱泡100min，将所得大 豆蛋白/纤维素混合溶液转移到纺丝机的釜中；
歩骤四通过氮气瓶对大豆蛋白/纤维素混合溶液加压至O.lMpa使之通过 纺丝机计量泵、纺丝鹅颈管以及24孔孔径为O.lmm的纺丝机喷丝帽，进入长 为100cm宽为20cm的第一道凝固浴槽中固化成丝条，并在第一道凝固浴槽 尾端通过可调速的第一牵伸辊对丝条进行预牵伸，第一道凝固浴配方是重量 百分比为8%硫酸和10%硫酸钠的混合水溶液，第一道凝固浴温度通过循环 水浴和保温夹套控制在15°C，第一牵伸辊对丝条的预牵伸比为75%;
步骤五丝条经上述第一道凝固浴预牵伸固化后经引导进入长为150cm 宽为20cm的第二道凝固浴槽中进行充分固化，并在第二道凝固浴槽尾端通过 可调速的第二牵伸辊对丝条进行再次牵伸，第二道凝固浴配方是重量百分比为10 %硫酸水溶液，第二道凝固浴温度通过循环水浴和保温夹套控制在
40°C，第二牵伸辊对丝条的牵伸比为110%;
步骤六经过上述双凝固浴固化牵伸的丝条经引导进入长为200cm宽为 20cm的热水槽中在80。C的热水中水洗，热水槽尾端通过可调速的巻绕装置控 制丝条的水洗时间为lmin，然后进入带有巻绕辊装置的烘箱在7(TC条件下进 行烘干2min后接着再利用油剂进行上油，油剂配方的重量百分比为平滑剂 白油调节剂油酸皂渗透剂JFC:抱合剂SE-10:乳化剂OP-6:柔软剂氨 基硅SF-318二30。/。 25°/。 15%: 10%: 10%: 10%,最后通过巻绕机巻绕成筒 制得蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维。
由电子拉力实验机测得本发明蛋白质保有量高的复合纤维的强度为
1.71cN/dtex。采用GB/T5009.5-2003标准测得复合纤维中大豆蛋白保有量为 15.7%。
所用来溶解的大豆分离蛋白市场上有售。
1权利要求
1. 一种蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维制备方法，其特征是通过如下步骤实现的步骤一配制500克含有重量百分比为7～10％氢氧化钠，4.5～7％硫脲，1～10％尿素，73～87.5％水的混合溶液，溶液在冰箱中预冷至-8～-12℃，取10.2～61.2克聚合度为300～1200的棉纤维素迅速加入预冷溶液中，接着使用循环冷却夹套将预冷溶液控温在0℃条件下通过电动搅拌机以2000转/分钟转速强力搅拌5～10分钟，所得溶液在一个大气压下用400目的滤网过滤得到纤维素重量百分比为2％～12％的纤维素溶液；步骤二将26. 3～125克蛋白含量在92％，PH值为7.0的大豆分离蛋白粉末加入到所配制的500克含有重量百分比为4.5～7％硫脲/1～10％尿素混合水溶液中得到5～20％的大豆蛋白悬浮液，通过电动搅拌机在常温下以2000转/分钟转速搅拌反应5～60min，然后在所得悬浮液中加入重量百分比为7～10％的氢氧化钠，常温条件下继续搅拌反应5～30min，所得溶液在一个大气压下用400目的滤网过滤后得到的大豆蛋白溶液放进冰箱冷却至-5～20℃；步骤三将上述通过步骤一和步骤二所得的两种溶液按照大豆分离蛋白与纤维素重量百分比为5～50％∶50～95％的比例混合配制成大豆蛋白/纤维素混合溶液，通过电动搅拌机以1000转/分钟转速在常温下搅拌混合5～20min后将混合溶液在0～20℃温度条件下置于过滤瓶中采用真空泵抽真空脱泡30～200min，将所得大豆蛋白/纤维素混合溶液转移到纺丝机的釜中；步骤四通过氮气瓶对大豆蛋白/纤维素混合溶液加压至0.1Mpa使之通过纺丝机计量泵、纺丝鹅颈管以及24孔孔径为0.1mm的纺丝机喷丝帽，进入长为100cm宽为20cm的第一道凝固浴槽中固化成丝条，并在第一道凝固浴槽尾端通过可调速的第一牵伸辊对丝条进行预牵伸，第一道凝固浴配方是重量百分比为8～25％的醋酸水溶液或者3～15％硫酸和3～15％硫酸钠的混合水溶液，第一道凝固浴温度通过循环水浴和保温夹套控制在10～30℃，第一牵伸辊对丝条的预牵伸比为50～90％；步骤五丝条经上述第一道凝固浴预牵伸固化后经引导进入长为150cm宽为20cm的第二道凝固浴槽中进行充分固化，并在第二道凝固浴槽尾端通过可调速的第二牵伸辊对丝条进行再次牵伸，第二道凝固浴配方是重量百分比为3～15％硫酸水溶液，第二道凝固浴温度通过循环水浴和保温夹套控制在10～60℃，第二牵伸辊对丝条的牵伸比为90～140％；步骤六经过上述双凝固浴固化牵伸的丝条经引导进入长为200cm宽为20cm的热水槽中在80℃的热水中水洗，热水槽尾端通过可调速的卷绕装置控制丝条的水洗时间为1min，然后进入带有卷绕辊装置的烘箱在70℃条件下进行烘干2min后接着再利用油剂进行上油，油剂配方的重量百分比为平滑剂白油调节剂油酸皂渗透剂JFC抱合剂SE-10乳化剂OP-6柔软剂氨基硅SF-318＝30％∶25％∶15％∶10％∶10％∶10％，最后通过卷绕机卷绕成筒制得蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维。
全文摘要
本发明属于材料领域，它提供了一种蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维制备方法。该方法通过采用氢氧化钠/硫脲/尿素混合水溶液作为溶剂来溶解纤维素制备高浓度的纤维素溶液，并通过硫脲/尿素混合水溶液对大豆分离蛋白进行预处理后在所得悬浮液中加入氢氧化钠直接溶解得到大豆蛋白溶液；将纤维素溶液和大豆蛋白溶液按照比例搅拌混合得到的复合溶液再经脱泡、纺丝机喷丝、凝固、牵伸、水洗、干燥、上油工艺后经卷绕制备得到机械性能优良、蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维。生产过程中避免了粘胶法冗长复杂且污染严重的工艺。
文档编号D01F8/00GK101509156SQ200910048098
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月24日 优先权日2009年3月24日
发明者俞建勇, 帅 张, 李发学, 园 田, 赵诗颖 申请人:东华大学