专利名称：一种用于经纱上浆的蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法
技术领域：
本发明属于蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法领域，特别涉及ー种用于经纱上浆的蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法。
背景技术：
经纱上浆是纺织品织造过程中的重要步骤，它给予经纱在织造过程中所需的强力和耐摩擦力。目前，全球毎年的纺织化工市场占资约为1197亿元，其中浆料化学药品占据了相当的份额。我国现有各种织机约为110万台，其中棉织机占80%左右(丝织机约占15%)，毎年的浆料耗用量达到55万吨。特别是高速无梭织机以大于I万台毎年的速度在増加，更促进了浆料的发展。可以说浆料已是纺织エ厂的第二多的耗用原材料。在现有的浆料中，聚こ烯醇(PVA)浆料、淀粉浆料以及接枝淀粉浆料占据了纺织品浆料市场的主要份额。PVA浆料一直以来作为涤纶及涤棉混纺纱上浆的首选材料。然而PVA浆料的缺点在于其价格昂贵(23-28元/千克)，而且由于PVA的化学结构十分稳定，经退浆后产生了大量难降解的废水。因此，研制一种绿色可降解的浆料来替代PVA浆料是现今纺织上浆领域的关注热点。而现已研制的各种改性淀粉浆料仍未达到PVA浆料的上浆效果，同时价格优势也小于PVA浆料。此外，明胶、酪蛋白与大豆蛋白也曾被报道可作为潜在的浆料材料，但相关的浆料制备过程以及上浆效果和性能都未曾公布。由此可见，寻找并开发出一种可达到PVA浆料上浆效果、环境友好的緑色可降解的新型浆料是纺织品上浆领域的长远目标。为保护经纱在织造过程中不被磨损而导致断头，良好的经纱浆料主要须达到以下要求:对经纱具有粘附性，良好的成膜性，以及所得膜材具有良好的耐磨性。目前，植物蛋白如谷蛋白、大豆蛋白、玉米蛋白；动物蛋白如酪蛋白、毛羽蛋白都已被证明具有优异的成膜特性，它们具有良好的降解性能，这在食品、医药和其他应用领域的应用中得到了充分的证明。因此动植物蛋白具有作为浆料的潜质。然而，运用蛋白质作为纺织浆料材料却从未有过具体的报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供ー种用于经纱上浆的蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法，本方法制备的蛋白质及蛋白质基浆料具有良好的生物可降解性能，可直接用于棉纱、涤纶、涤棉混纺纱以及其他混纺纱线的上浆，浆料制备成本低，不污染环境。本发明所要解决的技术问题是提供ー种用于经纱上浆的蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法，包括:(I)蛋白质、蛋白质基浆料的制备:以植物蛋白、动物蛋白或动物蛋白质基材料为楽料原材料，将以上蛋白质原材料置于浓度为0.01%至0.1%的氢氧化钠溶液或70%こ醇溶液中，蛋白质质量百分比为0.01%至10%，待混合溶液充分搅匀后，在20°C至90°C恒温条件下加热30-60分钟，采用浓度为37%的盐酸将浆料pH调至7到8，经离心或抽滤去除未溶解的沉淀物质，最終制得蛋白质或蛋白质基浆料。(2)上浆エ艺:将粗纱、细纱、织物或其他纺织品材料浸泡于20°C至90°C的上述浆料中5-10分钟，粗纱和细纱在浸泡时须缠绕在框架上，以给予纱线足够的张力，织物在浆料中浸泡之后须经织物厚度方向上的匀速碾压，以使浆料充分均匀地填充于织物。所述步骤(I)中的植物蛋白为成膜性较好的植物蛋白，选自小麦蛋白、大豆蛋白、玉米蛋白或小麦醇溶朊。所述步骤(I)中的动物蛋白为酪蛋白。所述步骤(I)中的动物蛋白质基材料为禽类毛羽。所述步骤(I)中的蛋白质来源为谷类生物燃料的副产品，选自玉米酒糟、豆柏、花生柏、菜籽油或亚麻荠饲料，用此类副产品经提取得到相应的蛋白质制备浆料，或不经提取直接制备成浆料。所述步骤(I)中的蛋白质及蛋白质基材料可在酸、碱、无机、有机或混合溶剂中制备成浆料，其适用于粗纱、细纱、织物的上浆。所述步骤(I)中的衆料可由100%蛋白质或蛋白质、淀粉、PVA或其他化学药品的混合物制备而得。所述步骤(I)中可通过调节蛋白质浓度以控制纱线的上浆率，以期达到所需的纱线性能。所述步骤(I)中的浆料适用于天然纱线与人造纱线，所述纱线为棉、涤纶、腈纶、羊毛、尼龙、天丝以及上述多种材料混合而成的纱线，纱线的细度为涤纶粗纱700特克斯、涤棉粗纱1200特克斯、涤纶细纱30特克斯或涤棉细纱40特克斯。所述步骤(I)中 的浆料粘度为0.1至50毫帕 秒。所述步骤(I)中的浆料含有化学添加剤，选自润滑剂或防腐剤。所述步骤(I)中的离心或抽滤所得的沉淀可烘干、研磨成粉末，再次分散、溶解制备成浆料。所述步骤(I)中的蛋白质或蛋白质基材料可经过化学改性为こ酰化、醚化、与天然材料或与合成化学品的接枝。所述步骤(I)中的浆料若采用毛羽为原材料，最終的浆料含有从毛羽中提取的角蛋白及微量毛羽。所述步骤(2)中的蛋白质及蛋白质基的浆料的上浆温度为20°C至90°C，优选为70°C至 90°C。有益.效果(I)蛋白质及蛋白质基浆料具有良好的生物可降解性能。蛋白质浆料的化学需氧量(COD)值与商业用浆料的COD值基本相当(比个别商业用浆料稍高)，但其五日生化需氧量(BOD5)值远远高于商业用浆料。因此蛋白质浆料的生物降解性能较高，且更为环境友好。(2)蛋白质及蛋白质基浆料具有良好的成膜性，所浆纱线、织物的力学性能良好，上浆效果优异。(3)蛋白质及蛋白质基浆料具有价格优势。谷物类生物燃料的广泛开发为蛋白质浆料市场带来了大量的低价蛋白质副产品。目前PVA的价格为23元/千克至28元/千克，各类接枝淀粉浆料的价格都高于PVA的价格，而小麦蛋白的价格为11元/千克，被视作为食品エ业废弃材料的禽类毛羽的价格几乎为零。(4)蛋白质及蛋白质基浆料所采用的蛋白质均由可再生材料获得，并且浆料的制备均采用低/无毒的化学药品。
图1显示了不同浓度大豆蛋白浆料在不同温度下对涤棉混纺细纱上浆后纱线的強度；图2显示了不同浓度大豆蛋白浆料在不同温度下对涤纶细纱上浆后纱线的强度；图3显示了不同浓度鸡毛浆料在不同温度下对涤棉混纺细纱上浆后纱线的强度；图4显示了不同浓度鸡毛浆料在不同温度下对涤纶细纱上浆后纱线的强度；图5显示了蛋白质浆料与商业用浆料对涤棉混纺粗纱、织物上浆后的強力及耐摩擦性能的对比；图6显示了蛋白质浆料与商业用浆料对涤纶粗纱、织物上浆后的強力及耐摩擦性能的对比。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进ー步阐述本发明。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大豆蛋白浆料上浆涤棉混纺纱线(I)大豆蛋白浆料的制备:以大豆为浆料原材料，置于浓度为0.1%的氢氧化钠溶液中，蛋白质质量百分比为0.01%至10%，待混合溶液充分搅匀后，在90°C恒温条件下加热30分钟，采用浓度为37%的盐酸将浆料PH调至7到8，经离心或抽滤去除未溶解的沉淀物质，最終制得三种浓度(0.5%，1%，1.5%)的大豆蛋白浆料。涤棉混纺纱线采用三种浓度(0.5%, 1%, 1.5%)的大豆蛋白浆料于不同温度下(20°C,50°C,70°C，以及90°C)进行上浆，采用商业用浆料上浆同种涤棉混纺纱作为对照组。图1展示了上浆纱线与未上浆纱线的拉伸强力的差別。图中，1.5%大豆蛋白浆料上浆的涤棉混纺纱线在各上浆温度下其拉伸强力均高于未上浆纱线以及对照组。而采用1%大豆蛋白浆料处理的涤棉混纺纱线，在上浆温度为70°C或90°C时，其強力也高于对照组。实施例2大豆蛋白浆料上浆涤纶纱线以大豆蛋白为浆料原材料，置于浓度为0.1%的氢氧化钠溶液中，蛋白质质量百分比为0.01%至10%，待混合溶液充分搅匀后，在90°C恒温条件下加热30分钟，采用浓度为37%的盐酸将浆料pH调至7到8，经离心或抽滤去除未溶解的沉淀物质，最終制得大豆蛋白浆料。
图2展示了采用大豆蛋白浆料上浆的涤纶纱线的拉伸强力。经上浆处理的涤纶纱的拉伸强力比未上浆纱线強力高，但比商用浆料PVA处理的纱线强力低。实施例3小麦蛋白浆料的性能市场上可买到的小麦蛋白中含有80%的蛋白质可用于浆料的制备。以小麦蛋白为浆料原材料，置于浓度为0.1%的氢氧化钠溶液中，蛋白质质量百分比为0.01%至10%，待混合溶液充分搅匀后，在90°C恒温条件下加热30分钟，采用浓度为37%的盐酸将浆料pH调至7到8，经离心或抽滤去除未溶解的沉淀物质，最終制得小麦蛋白浆料。小麦蛋白浆料处理的涤棉混纺粗纱、涤纶粗纱、细纱及织物的性能列于表I。表I中小麦蛋白对涤棉混纺粗纱、织物上浆后的拉伸、耐磨效果与商用浆料PVA的效果相似，但对涤纶粗纱和织物的上浆后效果没有商用浆料PVA的效果好。
权利要求
1.种用于经纱上浆的蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法，包括: 以植物蛋白、动物蛋白或动物蛋白质基材料为浆料原材料，将以上蛋白质原材料置于浓度为0.01%至0.1%的氢氧化钠溶液或70%こ醇溶液中，蛋白质质量百分比为0.01%至10%，待混合溶液充分搅匀后，在20°C至90°C恒温条件下加热30-60分钟，采用浓度为37%的盐酸将浆料pH调至7到8，经离心或抽滤去除未溶解的沉淀物质，最终制得蛋白质或蛋白质基浆料。
2.据权利要求1所述 的ー种用于经纱上浆的蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法，其特征在于:所述植物蛋白为成膜性较好的植物蛋白，选自小麦蛋白、大豆蛋白、玉米蛋白或小麦醇溶朊；动物蛋白为酪蛋白；动物蛋白质基材料为禽类毛羽。
3.据权利要求1所述的ー种用于经纱上浆的蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法，其特征在于:所述蛋白质的来源为谷类生物燃料的副产品，选自玉米酒糟、豆柏、花生柏、菜籽油或亚麻荠饲料，用此类副产品经提取得到相应的蛋白质制备浆料，或不经提取直接制备成浆料。
4.据权利要求1所述的ー种用于经纱上浆的蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法，其特征在于:所述衆料由100%蛋白质或蛋白质、淀粉、PVA的混合物制备而得。
5.据权利要求1所述的ー种用于经纱上浆的蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法，其特征在干:所述浆料适用于天然纱线与人造纱线，所述纱线为棉、涤纶、腈纶、羊毛、尼龙、天丝以及上述多种材料混合而成的纱线，纱线的细度为涤纶粗纱700特克斯、涤棉粗纱1200特克斯、涤纶细纱30特克斯或涤棉细纱40特克斯。
6.据权利要求1所述的ー种用于经纱上浆的蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法，其特征在于:所述浆料粘度为0.1至50毫帕 秒；所述浆料含有润滑剂或防腐剤。
7.据权利要求1所述的ー种用于经纱上浆的蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法，其特征在于:所述离心或抽滤所得的沉淀可烘干、研磨成粉末，再次分散、溶解制备成浆料。
8.据权利要求1所述的ー种用于经纱上浆的蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法，其特征在干:所述蛋白质或蛋白质基材料经过化学改性为こ酰化、醚化、与天然材料或与合成化学品的接枝。
9.据权利要求1所述的ー种用于经纱上浆的蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法，其特征在于:所述浆料采用毛羽为原材料时，最終的浆料含有从毛羽中提取的角蛋白及毛羽。
10.据权利要求1所述的ー种用于经纱上浆的蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法，其特征在于:所述蛋白质或蛋白质基的浆料的上浆温度为20°C至90°C。
全文摘要
本发明涉及一种用于经纱上浆的蛋白质及蛋白质基浆料的制备方法，包括(1)以植物蛋白、动物蛋白或动物蛋白质基材料为浆料原材料，将以上蛋白质原材料置于氢氧化钠溶液或乙醇溶液中，在20℃至90℃恒温条件下加热30-60分钟，pH调至7到8，经离心或抽滤去除未溶解的沉淀物质，最终制得蛋白质或蛋白质基浆料；(2)将粗纱、细纱、织物或其他纺织品材料浸泡于20℃至90℃的上述浆料中5-10分钟，织物在浆料中浸泡之后须经织物厚度方向上的匀速碾压。本发明制备的蛋白质及蛋白质基浆料具有良好的生物可降解性能，可直接用于棉纱、涤纶、涤棉混纺纱以及其他混纺纱线的上浆，浆料制备成本低，不污染环境。
文档编号C08L89/00GK103087332SQ201310021639
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者杨一奇, 纳兰德·雷迪, 赵奕, 陈支泽 申请人:东华大学