黄粉虫蛋白纤维素复合纤维的生产方法及其产品的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种黄粉虫蛋白纤维素复合纤维的生产方法及其产品，产品经以下步骤制得：a）黄粉虫蛋白经酸洗、离心分离除去废液后浸入碱液中，加入聚丙烯酰胺和活性炭，萃取除去废液后的原料再浸入碱液中搅拌均匀，得制液；b）秸秆纤维素（浆粕）溶于N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，加入烷基二羟乙基氧化胺、七水亚硫酸钠和没食子酸丙酯，加热搅拌得制液；c）将a）制液和b）制液按照一定比例混合，加入过氧化苯甲酰、京尼平、山梨醇和硼酸加热得可纺溶液；d）采用湿法纺丝工艺进行纺丝。本发明方法较传统粘胶纤维生产方法绿色、节能、环保，并且生产的纤维不仅比传统粘胶纤维具有更好的机械强度和柔韧性，且吸湿性高、不易变形。
【专利说明】黄粉虫蛋白纤维素复合纤维的生产方法及其产品
[0001]【技术领域】:
本发明涉及一种纤维素纤维生产方法及其产品，尤其涉及一种动物蛋白纤维素复合纤维的生产方法及其产品。
[0002]【背景技术】:
世界上可利用的植物资源约2000亿万吨，它们具有降解可再生性，是一种理想的绿色环保材料。其中农作物秸杆是籽实收获后留下的含纤维素成分很高的作物残留物，是农作物的主要副产品。纤维素纤维是最早成为纺织纤维的化学纤维，其具有优良的吸湿性、透气性、抗静电性和染色性等优点。但传统的生产纤维素纤维的粘胶工艺，使用CS2和碱使纤维素形成纤维素磺酸酯溶液即粘胶，存在着工艺流程长、环境污染、投资和能耗高等问题。另一方面，为了使纤维素纤维具有新的特征，改善其纤维易伸长变形，织物缩水性大，稳定性较差，弹性回复和抗皱性较差等问题，人们尝试将蛋白质添加到纤维素纤维中。然而，当蛋白质混合到纤维素中时，纺丝原始溶液变得不稳定，较难以均匀的、稳定的方式进行实际生产。
[0003]黄粉虫是国内目前广泛养殖的一种经济昆虫。因其幼虫的蛋白质含量非常丰富，人工饲养的黄粉虫主要用作宠物及经济动物的饲料，近年来也有一小部分被加工成各种食品摆上人类的餐桌。由于黄粉虫的养殖方法简单、技术门槛低，目前我国国内的养殖产业已经初具规模化、产业化的特点，使得黄粉虫资源供应丰富、价格低廉。
[0004]
【发明内容】
:
本发明的保护范围只由权利要求书所规定，在任何程度上都不受这一节
【发明内容】
的陈述所限。
[0005]本发明的目的在于提供一种黄粉虫蛋白纤维素复合纤维的生产方法，包括如下步骤:
a)将黄粉虫蛋白质按1:10-1:12的重量比浸入pH值为4.2-4.6的盐酸或硫酸水溶液中，保持温度32-35°C，搅拌酸洗80-100分钟，离心分离除去废液后的原料再按1:10的重量比浸入pH值为8.5-9.5的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中，保持温度40-48°C,加入相对于蛋白质原料质量的0.2-0.8%聚丙烯酰胺，0.2-0.6%活性炭，萃取60-90分钟，分离除去废液后的原料以1:10的重量比浸入pH值为8.5-9.5的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中，保持温度55-60°C搅拌2-3小时；
b)将秸杆纤维素与含水量为13.3%的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液混合，制成质量分数为14-25%的纤维素溶液，保持温度70-120°C，加入相对于纤维素溶液质量2_6%烷基二羟乙基氧化胺，0.5-5%七水亚硫酸钠和0.8-1.6%没食子酸丙酯，搅拌2-3小时；
c)将步骤a)得到的制液与步骤b)得到的制液按照36-58:38-60的质量比混合得到纺丝原液，搅拌并保持温度80-95°C，加入以下成分，加入量相对于纺丝原液质量:
过氧化苯甲酰0.4-1.0%
京尼平0.6-1.2%
山梨醇1-2% 搅拌90-120分钟，加入硼酸2-6%，得到可纺溶液；
d)采用湿法纺丝工艺进行纺丝，步骤包括:过滤、脱泡、喷丝、凝固、拉伸、水洗、上油、干燥致密化、卷曲、定型、冷却、切断和打包等工序。
[0006]优选的，步骤b )中，烷基二羟乙基氧化胺选自十四烷基二羟乙基氧化胺、十八烷基
二羟乙基氧化胺和油基二羟乙基氧化胺的一种或其组合。
[0007]优选的，步骤c)中，还可以加入活性染料，所述活性染料为:活性红LS-B、活性黄LS-R、活性藏青LS-G的一种或其组合。
[0008]优选的，步骤d)中，喷丝板孔径为0.7-1.2 mm，长径比60，喷丝速度5.5-7.0毫米/秒，纺丝线速5.5毫米/秒。
[0009]优选的，步骤d)中，凝固步骤的凝固浴使用质量分数为35-40%的二甲基甲酰胺溶液，凝固浴温度为15-23°C。
[0010]优选的，步骤d)中，拉伸步骤包括空气拉伸，溶剂拉伸和干热拉伸。
[0011]更优选的，空气拉伸的拉伸倍率为1.2-2.2倍；溶剂拉伸的拉伸浴为质量分数为35-40%的二甲基甲酰胺溶液，浴温为15-23°C，拉伸倍率为2.3-2.8倍；干热拉伸的温度为160-220°C，拉伸倍率为2-2.5倍。
[0012]优选的，步骤d)中，上油步骤使用的试剂为质量分数为25%的丙三醇溶液。
[0013]更优选的，纤维上油率为0.15-0.3%。
[0014]本发明还提供一种通过以上方法制备的黄粉虫蛋白纤维素复合纤维。
[0015]本发明方法使用蛋白质、纤维素等天然原料，溶解纤维素的溶剂选用对人体无毒、无害、无刺激性的N-甲基吗啉-N-氧化物(ΝΜΜ0)，且溶剂回收率高，正常生产中回收率可达99.7%，无有害废弃物，制成的纤维可生物降解，是一种绿色、节能、环保、可持续发展的纤维素纤维生产技术。
[0016]同时，由于纤维素分子和黄粉虫蛋白均为线性高分子，结构存在相似性，易于结合，混合后的纺丝原液具有良好的可纺性；另一方面，纤维素和黄粉虫蛋白分子之间通过天然生物交联剂京尼平交联形成共价键，提高了纤维素的聚合度和结晶度，改善了纤维素的刚性结构，使得本发明方法生产的黄粉虫蛋白纤维素复合纤维具有良好的机械强度和柔韧性。
[0017]另一方面，本发明方法生产的黄粉虫蛋白纤维素复合纤维含有较高氨基酸成份和纤维素成分，具有良好的亲肤性、透气性和吸湿性，且具手感柔软、色着鲜艳、光泽柔、色牢度高等诸多优点，与市场上现有的动物蛋白质纤维如牛奶纤维相比，原料资源丰富且价格低廉，适合普通群体“衣着”需求。
[0018]更进一步，相比于市售动物蛋白质纤维而言，本发明方法生产的蛋白复合纤维化学稳定性好、物理机械性能好、力学性能优良、吸湿透气抗静电、亲肤性好、纤维悬垂性好、纤度细、强度高、柔韧好、色泽牢、服用性好，特别适合于各种轻薄、加厚型高档面料的制备。
[0019]【具体实施方式】:
下面结合【具体实施方式】详细阐述本发明，但并不将本发明限制在所述的【具体实施方式】的范围中。
[0020]黄粉虫蛋白质溶液的制备
将黄粉虫蛋白质按1:10-1:12的重量比浸入pH值为4.2-4.6的盐酸或硫酸水溶液中，保持温度32-35°C，搅拌酸洗80-100分钟，离心分离除去废液后的原料再按1:10的重量比浸入pH值为8.5-9.5的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中，保持温度40-48°C,加入以下助剂，加入量相对于蛋白质原料质量:0.2-0.8%聚丙烯酰胺，其可以去除蛋白质粉内常混有的脂肪、色素、无机盐等杂物；0.2-0.6%脱色剂活性炭。
[0021]加入以上助剂后，萃取60-90分钟，分离除去废液后的原料以1:10的重量比浸入PH值为8.5-9.5的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，保持温度55-60°C搅拌2_3小时，使蛋白充分溶解。
[0022]纤维素纺丝溶液的制备
将秸杆纤维素(浆柏)溶于质量分数为13.3%的N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液，制成质量分数为14-25%的纤维素溶液，保持温度70-120°C，加入以下助剂，加入量相对于纤维素溶液质量:2-6%抗静电剂烷基二羟乙基氧化胺(RN+ (CH2CH2OH)2 — 0)，其可使制成的纤维不易产生静电，丝束柔软，手感好，烷基二羟乙基氧化胺选自十四烷基二羟乙基氧化胺、十八烷基二羟乙基氧化胺和油基二羟乙基氧化胺中的一种或其组合；0.5-5%稳定剂七水亚硫酸钠(Na2SO3.7H20),其用于稳定人造纤维,脱除木质素,并具有抗氧化功能；0.8-1.6%抗氧化剂没食子酸丙酯，其可以减少纤维素的氧化降解和NMMO的分解。
[0023]NMMO分子中的N-O键能够切断纤维素晶区分子链之间的氢键，并在小分子NMMO与纤维素的羟基之间形成新的氢键，从而使纤维素发生溶解。当温度为70-120°C时，纤维素大分子间的原有氢键被破坏，NMMO溶剂逐渐深入到结晶体内，最终使纤维素完全溶解，得到较好结晶度和聚向度，均匀透明的纤维素溶液。
[0024]加入以上助剂后，搅拌2-3小时，使纤维素充分溶解。
[0025]纺丝原液的制备
将已制备的蛋白质溶液与已制备的纤维素纺丝溶液，按照36-58份:38-60份重量比，混合得到纺丝原液，搅拌并保持温度80-95° C，向其中加入以下助剂，加入量相对于纺丝原液质量:
引发剂:过氧化苯甲酰0.4-1.0%
交联剂:京尼平0.6-1.2%
增塑剂:山梨醇1-2%
加入以上助剂后，搅拌90-120分钟，纺丝原液发生共聚、共混。
[0026]黄粉虫蛋白质与纤维素分子均具有相似的线型高分子结构，在交联剂京尼平的作用下，纤维素分子链上的羟基基团与黄粉虫蛋白质共混交联形成共价键，提高了纤维素聚合度和结晶度，改善了纤维素刚性结构，使复合纤维具有良好的机械强度和柔韧性。
[0027]向纺丝原液加入硼酸，目的在于调节可纺溶液的pH值和粘度，其加入量相对于纺丝原液质量的2-6%，从而得到具有良好可纺性能的纺丝溶液。
[0028]为了对本发明的黄粉虫蛋白纤维进行染色，向纺丝原液加入活性染料。活性染料分子中含有可和纤维中有关基团反应形成共价键结合的活性基团。对于本发明的蛋白纤维而言，合适的活性染料应当是能够与黄粉虫蛋白和纤维素发生反应的、具有良好相容性和具有较高固色率的品种。本发明人发现，活性红LS-B、活性黄LS-R、活性藏青LS-G是特别适合的活性染料。
[0029]活性红LS-B的化学结构为:
【权利要求】
1.一种黄粉虫蛋白纤维素复合纤维的生产方法，包括以下步骤: a)将黄粉虫蛋白质按1:10-1:12的重量比浸入pH值为4.2-4.6的盐酸或硫酸水溶液中，保持温度32-35°C，搅拌酸洗80-100分钟，离心分离除去废液后的原料再按1:10的重量比浸入pH值为8.5-9.5的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中，保持温度40-48°C,加入相对于蛋白质原料质量的0.2-0.8%聚丙烯酰胺，0.2-0.6%活性炭，萃取60-90分钟，分离除去废液后的原料以1:10的重量比浸入pH值为8.5-9.5的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中，保持温度55-60°C搅拌2-3小时； b)将秸杆纤维素与含水量为13.3%的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液混合，制成质量分数为14-25%的纤维素溶液，保持温度70-120°C，加入相对于纤维素溶液质量2_6%烷基二羟乙基氧化胺，0.5-5%七水亚硫酸钠和0.8-1.6%没食子酸丙酯，搅拌2-3小时； c)将步骤a)得到的制液与步骤b)得到的制液按照36-58:38-60的质量比混合得到纺丝原液，搅拌并保持温度80-95°C，加入以下成分，加入量相对于纺丝原液质量: 过氧化苯甲酰0.4-1.0% 京尼平0.6-1.2% 山梨醇1-2% 搅拌90-120分钟，加入硼酸2-6%，得到可纺溶液； d)采用湿法纺丝工艺进行纺丝，步骤包括:过滤、脱泡、喷丝、凝固、拉伸、水洗、上油、干燥致密化、卷曲、定型、冷却、切断和打包等工序。
2.权利要求1的方法，所述步骤b)中，烷基二羟乙基氧化胺选自十四烷基二羟乙基氧化胺、十八烷基二羟乙基氧化胺和油基二羟乙基氧化胺的一种或其组合。
3.权利要求1的方法，所述步骤c)中，还可以加入活性染料，所述活性染料为:活性红LS-B、活性黄LS-R、活性藏青LS-G的一种或其组合。
4.权利要求1的方法，所述步骤d)中，喷丝板孔径为0.7-1.2 mm，长径比60，喷丝速度5.5-7.0毫米/秒，纺丝线速5.5毫米/秒。
5.权利要求1的方法，所述步骤d)中，凝固步骤的凝固浴使用质量分数为35-40%的二甲基甲酰胺溶液，凝固浴温度为15-23°C。
6.权利要求1的方法，所述步骤d)中，拉伸步骤包括空气拉伸，溶剂拉伸和干热拉伸。
7.权利要求6的方法，所述空气拉伸的拉伸倍率为1.2-2.2倍；溶剂拉伸的拉伸浴为质量分数为35-40%的二甲基甲酰胺溶液，浴温为15-23°C，拉伸倍率为2.3-2.8倍；干热拉伸的温度为160-220°C，拉伸倍率为2-2.5倍。
8.权利要求1的方法，所述步骤d)中，上油步骤使用的试剂为质量分数为25%的丙三醇溶液。
9.权利要求8的方法，所述上油步骤中纤维上油率为0.15-0.3%。
10.一种黄粉虫蛋白纤维素复合纤维，其通过权利要求1-9的任一方法制备。
【文档编号】D01D5/12GK103882553SQ201410152283
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2014年4月16日
【发明者】韩晓根 申请人:韩晓根