专利名称：一种羽毛蛋白纤维及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种蛋白纤维及其制备方法，具体涉及一种利用化学纤维与羽毛蛋白相混纺的木羽蛋白纤维及其制备方法。
背景技术：
羽毛、羽绒是禽类表皮细胞衍生的角质化产物，其中，羽绒是一种具有质轻、柔软、吸湿强、保暖性好等优良特性的绿色纤维材料，而羽毛中除了具有少量的柔软羽绒成分外，其余均为硬质性的羽片成分结构。现有被提取过羽绒后剩下的羽片等则经常被当做废弃物处理，或者是用于制作饲料；现有利用羽片制作的饲料虽然从一定程度上解决了其废物利用的问题，但由于羽片中常含有一定量的禽类动物所携带的细菌等，致使其制造的饲料在品质上难以保证。羽片等之所以没有像羽绒那样被广泛的使用，其主要原因就在于构成羽片的蛋白 质属于角蛋白的一种，其是一类结构纤维硬蛋白，其不仅具有大量的半胱氨酸残基和大量的二硫键，而且其蛋白质之间是以紧密相连的层状纤维状结构相连接的，这样就使得其质地与柔软的蛋白质如鸭绒、鹅绒、蛹蛋白等相比较硬，其处理过程就较为复杂，导致其在后续利用上明显不足。另外，现有将动物体蛋白质如蛹蛋白等制备成蛋白纤维的方法一般是将蛹蛋白溶于稀碱溶液制备成蛹蛋白纺丝液，然后再将蛹蛋白纺丝液与化学纤维纺丝液进行共混纺丝以及后处理等步骤。上述方法中稀碱虽然对蛹蛋白可以起到很好的溶解作用，但对于羽片等硬质结构蛋白就难于溶解，这样就很难达到共混纺丝的目的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种羽毛蛋白纤维，其可以有效地解决现有羽片资源得不到较好利用的问题。为解决以上技术问题，本发明的技术方案是采用一种羽毛蛋白纤维，所述羽毛蛋白纤维含有以下成分5-40重量份羽毛蛋白和60-95重量份化学纤维。优选的，所述羽毛蛋白纤维含有以下成分20-40重量份羽毛蛋白和60-80重量份
化学纤维。优选的，所述化学纤维为粘胶纤维。优选的，所述粘胶纤维为木纤维素粘胶。本发明中所述羽毛蛋白纤维相比于现有的合成纤维具有以下优点本发明中所述羽毛蛋白纤维所使用的原材料为现有较为易得且量大的羽毛，虽然羽毛中所含有的是硬质性的结构纤维状蛋白质，但将其处理过后即可得到本发明的羽毛蛋白纤维。本发明中羽毛蛋白和蛹蛋白以及蚕丝蛋白一样，属于优质的动物蛋白质源，其被应用于和化学纤维共同制备纤维产品，该纤维产品所制备的织物如服装、毛巾等均可以达到蛹蛋白或蚕丝蛋白所具有的优良品质，例如良好的透气性能、吸湿性能等。
另外由于本发明中羽毛蛋白纤维中羽毛蛋白不像蚕丝蛋白是完整的蛋白质成分，本发明中羽毛蛋白是经过一定处理后才能成为羽毛蛋白纺丝液，因此本发明中所述羽毛蛋白并不是完整的天然蛋白质，其结构中的二硫键被破坏形成各种短肽。鉴于上述原因本发明中羽毛蛋白纤维中加入了一定量的化学纤维，这部分化学纤维能够起到支撑起羽毛蛋白并形成羽毛蛋白纤维成品。本发明羽毛蛋白纤维中由于有化学纤维该种骨架的存在，因此，本发明纤维产品在抗皱性方面优于蚕丝蛋白。本发明中羽毛蛋白纤维含有5-40重量份羽毛蛋白和60-95重量份化学纤维；当羽毛蛋白和化学纤维的重量比小于5:95时，所得羽毛蛋白纤维产品的透气性能和吸湿性能就较差；当羽毛蛋白和化学纤维的重量比大于40:60时，所得羽毛蛋白纤维产品的抗皱性能就较差。进一步的，本发明羽毛蛋白纤维优选为含有以下成分20-40重量份羽毛蛋白和60-80重量份化学纤维。进一步的，本发明羽毛蛋白纤维中所述化学纤维为粘胶纤维；化学纤维可分为合成纤维和粘胶纤维，所述合成纤维一般指人工合成的方式制备的高分子聚合物，而粘胶纤 维是指从天然材料中提取的具有粘性的纤维素等物质；上述两种物质中粘胶纤维相比于合成纤维具有更好的透气性能和吸汗性能。本发明中优选采用上述实施方式可以使本发明羽毛蛋白纤维具有更佳的透气性能和吸汗性能。进一步的，本发明羽毛蛋白纤维中所述粘胶纤维为木纤维素粘胶；现有粘胶纤维可从木本植物或草本植物中进行提取，本发明优选采用粘胶纤维为木纤维素粘胶；木纤维素粘胶相对于其他植物粘胶纤维具有更好的韧性，因此，本发明优选采用粘胶纤维为木纤维素粘胶后，本发明羽毛蛋白纤维能够具有更佳的抗皱性能。本发明中所述羽毛蛋白纤维除所述的羽毛蛋白和化学纤维以外，其还可以包含有蛹蛋白或植物蛋白等成分。本发明的目的还在于提供一种羽毛蛋白纤维的制备方法，其可以有效的使得羽毛蛋白尤其是羽片蛋白能够制成羽毛蛋白纺丝液，从而使其能够与化学纤维进行共混纺丝，从而得到羽毛蛋白纤维。为解决以上技术问题，本发明的技术方案是采用一种羽毛蛋白纤维的制备方法，所述羽毛蛋白纤维的制备方法采用下述步骤A、羽毛蛋白纺丝液的制备将羽毛溶解在包含有总质量浓度为20%_35%硅酸钠和硅酸钾的碱性水溶液中，经过滤得到羽毛蛋白纺丝液；所述硅酸钠和硅酸钾的质量比为
I:0. 5-1 ；B、羽毛蛋白纺丝液与化学纤维纺丝液共混并纺丝将羽毛蛋白纺丝液与化学纤维纺丝液按5%-40% 60%-95%的质量比进行混合并纺丝得羽毛蛋白纤维细流；C、将羽毛蛋白纤维细流先后进行凝固浴处理、酸洗、水洗、烘干得羽毛蛋白纤维。优选的，所述A步骤中碱性水溶液中还包含有硅酸钙或氢氧化钙，所述硅酸钙或氢氧化钙的质量占硅酸钠和硅酸钾质量的5%-10%。优选的，所述A步骤中羽毛先在压力为200kPa_250kPa，温度为150°C _200°C下进行机械破碎和研磨制得羽毛粉，然后再将羽毛粉溶解在所述碱性水溶液中。优选的，所述A步骤中羽毛与碱性水溶液中所含的硅酸钠和硅酸钾的质量比为1:0. 05_0. 2 o
优选的，所述A步骤中碱性水溶液的温度为40°C -60°C。优选的，所述A步骤中羽毛溶解于碱性水溶液后按照体积比为0. 05%-0. 1%的比例加入双氧水。本发明中所述的碱性水溶液能够较好地将羽毛中的硬质性纤维状结构蛋白质溶解于其中。本发明中所述碱性水溶液包含有质量浓度为20%-35%的硅酸钠和硅酸钾，所述硅酸钠和硅酸钾的质量比为1:0. 5-1 ；本发明中硅酸钠和硅酸钾所配置成的水溶液碱性较强，钠和钾均属于碱金属，而钾相比于钠，其具有更强的碱性。本发明人经过充分的研究发现，如果仅采用现有的稀碱如氢氧化钠水溶液对羽毛进行处理，能够溶解于溶液中的羽毛蛋白较少，达不到纺丝的目的；而如果采用更强的碱性物质如氢氧化钾水溶液则会使得羽毛蛋白结构中的连接键被完全破坏掉，所制备出来的羽毛蛋白纤维产品经不起水洗，其上的羽毛蛋白成分就完全脱落掉，而且上述方法制备出来的羽毛蛋白纤维产品颜色发黄、发暗。鉴于上述原因，本发明人经过充分的研究发现，采用硅酸钠和硅酸钾配比的水溶液对羽毛进行处理后，羽毛蛋白能够较·好地溶解于该溶液中，且所得羽毛蛋白纤维质量较好。本发明中所述碱性水溶液所含硅酸钠和硅酸钾的总质量浓度为20%_35% ;当碱性水溶液所含硅酸钠和硅酸钾的总质量浓度低于20%时，羽毛蛋白溶解于其中的量较小；当碱性水溶液所含硅酸钠和硅酸钾的总质量浓度高于35%时，羽毛蛋白的溶解量也不会再随着碱性水溶液中所含碱性物质的质量增加而增加。进一步的，本发明中优选采用所述A步骤中碱性水溶液中还包含有硅酸钙或氢氧化钙，所述硅酸钙或氢氧化钙的质量占硅酸钠和硅酸钾质量的5%-10%。碱性水溶液中加入硅酸钙或氢氧化钙成分后，其溶液中的钙成分可以将羽毛中的某些杂质成分沉淀下来，这样就可以通过后续过滤的步骤将其除掉；碱性溶液中加入硅酸钙或氢氧化钙后，所制备的羽毛蛋白纤维成品杂质较少，轻柔性能较好。本发明中硅酸钙或氢氧化钙的质量占硅酸钠和硅酸钾质量的5%-10% ;当硅酸钙或氢氧化钙的质量高于硅酸钠和硅酸钾质量的10%时，所得碱性水溶液的碱性就会过高；当硅酸钙或氢氧化钙的质量低于硅酸钠和硅酸钾质量的5%时，羽毛蛋白中的杂质就不易除尽。进一步的，本发明中优选采用所述A步骤中羽毛先在压力为200kPa_250kPa，温度为150°C _200°C下进行机械破碎和研磨制得羽毛粉，然后再将羽毛粉溶解在碱性水溶液中。本发明中优选采用上述实施方式可以预先破坏羽毛蛋白中的纤维层状结构，使其与碱性水溶液的接触面积增大，进一步的提高其在碱性水溶液中的溶解度。进一步的，本发明优选采用所述A步骤中羽毛与碱性水溶液中所含的硅酸钠和硅酸钾的质量比为1:0. 05-0. 2 ;羽毛与碱性水溶液中硅酸钠和硅酸钾的质量比在1:0. 2之下时，所采用碱性水溶液中硅酸钠和硅酸钾的量较多，再往上增加也不会增加羽毛中蛋白质的溶解度。而当羽毛与碱性水溶液中硅酸钠和硅酸钾的质量比在1:0. 05之上时，所采用的碱性水溶液中硅酸钠和硅酸钾的量较少，羽毛在碱性水溶液中的溶解度就较低，起不到充分溶解羽毛中蛋白质的作用。进一步的，本发明优选采用所述A步骤中碱性水溶液的温度为40°C -60°C ;当本发明中所述A步骤中碱性水溶液的温度高于60°C时，所制备出的羽毛蛋白纤维产品颜色较暗；当本发明中所述A步骤中碱性水溶液的温度低于40°C时，羽毛蛋白溶解于碱性溶液中的量就较小。进一步的，本发明优选采用所述A步骤中羽毛溶解于碱性水溶液后按照体积比为0. 05%-0. 1%的比例加入双氧水。本发明中优选加入双氧水主要是为了对溶液进行漂白和脱色的处理，但其量不宜加的过多或者过少。当双氧水的体积高于羽毛蛋白溶液体积的0. 1%时，过多的双氧水得不到充分的利用，造成浪费；当双氧水的体积低于羽毛蛋白溶液体积的0. 05%时，羽毛蛋白中的杂质成分不能被较充分的除去。进一步的，本发明优选采用所述B步骤中粘胶纤维纺丝液为木纤维素纺丝液；木纤维素相比于其他粘胶纤维如棉纤维素、竹纤维素等具有更加优良的韧性，因此利用木纤维素粘胶制备出来的羽毛蛋白粘胶纤维具有更好的抗皱性能。另外，本发明优选采用所述A步骤中助剂为PEG-200、KF-311或F0-2中的一种或几种；本发明优选采用上述实施方式可以使得本发明所得羽毛蛋白粘胶纤维具有更加良好的品质。PEG为聚乙二醇的缩写,PEG-200属于其中的一种,200表不其聚合程度的大小；优 选采用PEG-200可以使所制备的羽毛蛋白粘胶纤维更加柔软并减少其表面的静电作用；另外的KF-311可以增加溶液的粘度，而F0-2可以进一步减少纤维表面静电作用。本发明优选采用所述A步骤中羽毛蛋白溶液与助剂的比例为1:0.002-0. 15 ;当助剂加入量高于羽毛蛋白溶液质量的15%时，助剂的量增加并不能有效的增加其对产品各种性能的改善，从而产生助剂浪费的现象；另外，当助剂加入量低于羽毛蛋白溶液质量的0. 2%时，所加助剂的量并不能较好地改善所制备产品的性能。因此，助剂的加入量优选为羽毛蛋白溶液质量的0. 2%-15%之间。
具体实施例方式为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。将同一产地同一批次家禽羽毛按照质量平均分为若干组，每组中羽毛的质量为lkg，将各组中的羽毛按照以下制备方法分别制备得出羽毛蛋白纤维。对照例I:A、羽毛蛋白纺丝液的制备1kg羽毛置于Ikg质量浓度为20%的碱性水溶液中，所述碱性水溶液温度为40°C，其含有0. 2kg硅酸钠和硅酸钾，所述硅酸钠和硅酸钾的质量比为1:0. 5，羽毛与碱性水溶液中硅酸钠和硅酸钾的质量比为I :0. 2 ;将上述所得溶液过滤除去不溶杂质得羽毛蛋白纺丝液；B、羽毛蛋白纺丝液与木纤维素粘胶纤维纺丝液共混并纺丝将羽毛蛋白纺丝液与木纤维素粘胶纤维纺丝液分别脱泡后按质量比为5% 95%的比例进行共混并纺丝得羽毛蛋白纤维细流。C、将羽毛蛋白纤维细流先后进行凝固浴处理、酸洗、水洗、烘干得羽毛蛋白纤维。对照例2 A、羽毛蛋白纺丝液的制备1kg羽毛在压力为250kPa，温度为200°C下经过机械破碎和研磨成羽毛粉后再将其置于Ikg质量浓度为20%的碱性水溶液中，所述碱性水溶液温度为40°C，其含有0. 2kg硅酸钠和硅酸钾，所述硅酸钠和硅酸钾的质量比为1:0. 5，羽毛与碱性水溶液中硅酸钠和硅酸钾的质量比为I :0. 2 ;将上述所得溶液过滤除去不溶杂质得羽毛蛋白纺丝液；B、羽毛蛋白纺丝液与木纤维素粘胶纤维纺丝液共混并纺丝将羽毛蛋白纺丝液与木纤维素粘胶纤维纺丝液分别脱泡后按质量比为5% 95%的比例进行共混并纺丝得羽毛蛋白纤维细流；C、将羽毛蛋白纤维细流先后进行凝固浴处理、酸洗、水洗、烘干得羽毛蛋白纤维。对照例3 A、羽毛蛋白纺丝液的制备1kg羽毛在压力为250kPa，温度为200°C下经过机械破碎和研磨成羽毛粉后再将其置于Ikg质量浓度为20%的碱性水溶液中，所述碱性水溶液温度为40°C，其含有0. 2kg硅酸钠和硅酸钾，所述硅酸钠和硅酸钾的质量比为1:0. 5，羽毛与碱性水溶液中硅酸钠和硅酸钾的质量比为I :0. 2 ;将上述所得溶液过滤除去不溶杂质，在所得滤液中按照其体积比为0. 1%的比例加入ImL双氧水进行引发后制得羽毛蛋白纺丝液。
B、羽毛蛋白纺丝液与木纤维素粘胶纤维纺丝液共混并纺丝将羽毛蛋白纺丝液与木纤维素粘胶纤维纺丝液分别脱泡后按质量比为5% 95%的比例进行共混并纺丝得羽毛蛋白纤维细流。C、将羽毛蛋白纤维细流先后进行凝固浴处理、酸洗、水洗、烘干得羽毛蛋白纤维。对照例4A、羽毛蛋白纺丝液的制备1kg羽毛在压力为250kPa，温度为200°C下经过机械破碎和研磨成羽毛粉后再将其置于Ikg质量浓度为20%的碱性水溶液中，所述碱性水溶液温度为40°C，其含有0. 2kg硅酸钠和硅酸钾，所述硅酸钠和硅酸钾的质量比为1:0. 5，羽毛与碱性水溶液中硅酸钠和硅酸钾的质量比为I :0. 2 ;将上述所得溶液过滤除去不溶杂质，在所得滤液中按照其体积比为0. 1%的比例加入ImL双氧水进行引发后制得羽毛蛋白纺丝液。B、羽毛蛋白纺丝液与木纤维素粘胶纤维纺丝液共混并纺丝将羽毛蛋白纺丝液与竹纤维素粘胶纤维纺丝液分别脱泡后按质量比为5% 95%的比例进行共混并纺丝得羽毛蛋白纤维细流。C、将羽毛蛋白纤维细流先后进行凝固浴处理、酸洗、水洗、烘干得羽毛蛋白纤维。对照例5A、羽毛蛋白纺丝液的制备1kg羽毛在压力为250kPa，温度为200°C下经过机械破碎和研磨成羽毛粉后再将其置于Ikg质量浓度为20%的碱性水溶液中，所述碱性水溶液温度为40°C，其含有0. 2kg硅酸钠、硅酸钾和0.01kg硅酸钙；所述硅酸钠和硅酸钾的质量比为1:0. 5，所述硅酸钙的质量占硅酸钠和硅酸钾质量的5%，羽毛与碱性水溶液中硅酸钠和硅酸钾的质量比为I :0. 2 ;将上述所得溶液过滤除去不溶杂质，在所得滤液中按照其体积比为0. 1%的比例加入ImL双氧水进行引发后制得羽毛蛋白纺丝液。B、羽毛蛋白纺丝液与木纤维素粘胶纤维纺丝液共混并纺丝将羽毛蛋白纺丝液与木纤维素粘胶纤维纺丝液分别脱泡后按质量比为5% 95%的比例进行共混并纺丝得羽毛蛋白纤维细流。C、将羽毛蛋白纤维细流先后进行凝固浴处理、酸洗、水洗、烘干得羽毛蛋白纤维。对照例6A、羽毛蛋白纺丝液的制备1kg羽毛在压力为250kPa，温度为200°C下经过机械破碎和研磨成羽毛粉后再将其置于Ikg质量浓度为20%的碱性水溶液中，所述碱性水溶液温度为40°C，其含有0. 2kg硅酸钠、硅酸钾和0.01kg氢氧化钙；所述硅酸钠和硅酸钾的质量比为1:0. 5，所述氢氧化钙的质量占硅酸钠和硅酸钾质量的5%，羽毛与碱性水溶液中硅酸钠和硅酸钾的 质量比为I :0. 2 ;将上述所得溶液过滤除去不溶杂质，在所得滤液中按照其体积比为0. 1%的比例加入ImL双氧水进行引发后制得羽毛蛋白纺丝液。B、羽毛蛋白纺丝液与木纤维素粘胶纤维纺丝液共混并纺丝将羽毛蛋白纺丝液与木纤维素粘胶纤维纺丝液分别脱泡后按质量比为5% 95%的比例进行共混并纺丝得羽毛蛋白纤维细流。C、将羽毛蛋白纤维细流先后进行凝固浴处理、酸洗、水洗、烘干得羽毛蛋白纤维。将上述对照例1-6所制得的羽毛蛋白纤维产品称量后，将各对照例纤维产品制成纺织品后进行各项指标测试后，所得结果如下表一。表一
权利要求
1.一种羽毛蛋白纤维，其特征在于所述羽毛蛋白纤维含有以下成分5-40重量份羽毛蛋白和60-95重量份化学纤维。
2.根据权利要求I所述的羽毛蛋白纤维，其特征在于所述羽毛蛋白纤维含有以下成分20-40重量份羽毛蛋白和60-80重量份化学纤维。
3.根据权利要求1-2中任一权利要求所述的羽毛蛋白纤维，其特征在于所述化学纤维为粘胶纤维。
4.根据权利要求3所述的羽毛蛋白纤维，其特征在于所述粘胶纤维为木纤维素粘胶。
5.一种羽毛蛋白纤维的制备方法，所述羽毛蛋白纤维的制备方法采用下述步骤 A、羽毛蛋白纺丝液的制备将羽毛溶解在含有总质量浓度为20%-35%硅酸钠和硅酸钾的碱性水溶液中经过滤得到羽毛蛋白纺丝液；所述硅酸钠和硅酸钾的质量比为I :0.5-1 ； B、羽毛蛋白纺丝液与化学纤维纺丝液共混并纺丝将羽毛蛋白纺丝液与化学纤维纺丝液按5%-40% 60%-95%的质量比进行混合并纺丝得羽毛蛋白纤维细流； C、将羽毛蛋白纤维细流先后进行凝固浴处理、酸洗、水洗、烘干得羽毛蛋白纤维。
6.根据权利要求5所述的羽毛蛋白纤维制备方法，其特征在于所述A步骤中碱性水溶液中还包含有硅酸钙或氢氧化钙，所述硅酸钙或氢氧化钙的质量占硅酸钠和硅酸钾质量的 5%-10%。
7.根据权利要求5所述的羽毛蛋白纤维制备方法，其特征在于所述A步骤中羽毛先在压力为200kPa-250kPa，温度为150°C _200°C下进行机械破碎和研磨制得羽毛粉，然后再将羽毛粉溶解在所述碱性水溶液中。
8.根据权利要求5所述的羽毛蛋白纤维制备方法，其特征在于所述A步骤中羽毛与碱性水溶液中所含的硅酸钠和硅酸钾的质量比为1:0. 05-0. 2。
9.根据权利要求5所述的羽毛蛋白纤维制备方法，其特征在于所述A步骤中碱性水溶液的温度为40°C -60°C。
10.根据权利要求5所述的羽毛蛋白纤维制备方法，其特征在于所述A步骤中羽毛溶解于碱性水溶液后按照体积比为0. 05%-0. 1%的比例加入双氧水。
全文摘要
本发明公开一种羽毛蛋白纤维及其制备方法，所述羽毛蛋白纤维含有以下成分5-40重量份羽毛蛋白和60-95重量份化学纤维；所述羽毛蛋白纤维的制备方法采用下述步骤A、羽毛蛋白纺丝液的制备将羽毛溶解在包含有总质量浓度为20%-35%硅酸钠和硅酸钾的碱性水溶液中经过滤得到羽毛蛋白纺丝液；所述硅酸钠和硅酸钾的质量比为1∶0.5-1；B、羽毛蛋白纺丝液与化学纤维纺丝液共混并纺丝；C、将羽毛蛋白纤维细流先后进行凝固浴处理、酸洗、水洗、烘干得羽毛蛋白纤维；本发明羽毛蛋白纤维制备方法可以有效地使得羽毛蛋白与化学纤维得到充分的混匀，从而达到纺丝的目的。
文档编号D06M19/00GK102733001SQ201210239159
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者周茂林 申请人:成都起点投资有限公司