專(zhuān)利名稱(chēng)：植物蛋白－腈綸復(fù)合纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植物蛋白-腈綸復(fù)合纖維及其制造方法背景技術(shù)腈綸是一種合成纖維，有優(yōu)良的保暖性、優(yōu)異的染色性及無(wú)蛀蝕和霉變性，其染色后可得到比羊毛更鮮艷的色彩，腈綸被廣泛的用于制造仿毛制品，因此腈綸又被稱(chēng)作人造羊毛。但腈綸也有很多缺點(diǎn)親水性差造成在干燥天氣易帶靜電，其完全是石油產(chǎn)物合成的，和人體的親和性差。
為了改善腈綸的性能，研究人員用動(dòng)物蛋白改性腈綸作了大量的工作，如蠶絲接枝聚丙烯腈，牛奶蛋白接枝聚丙烯腈纖維，但這些都要在聚合階段就對(duì)原有設(shè)備、工藝進(jìn)行很大改動(dòng)，生產(chǎn)成本高，不能得到大量的推廣。
我國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，有豐富的油料作物資源和巨大的油料加工生產(chǎn)能力，其中加工油料所產(chǎn)生的餅粕含大量的蛋白質(zhì)，如大豆粕的蛋白質(zhì)含量為50％、花生粕為41.7％、菜籽粕為36％、棉籽粕為42％、葵花籽為39％、苧麻餅為57.8％。這些餅粕大多作為飼料和農(nóng)家肥使用，近來(lái)也在進(jìn)行蛋白提取深加工的研究，以作食品添加劑應(yīng)用。也有人開(kāi)始把這些蛋白質(zhì)用于維綸的改性，如專(zhuān)利號(hào)為99116636.1的中國(guó)專(zhuān)利。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種植物蛋白-腈綸復(fù)合纖維。
本發(fā)明的目的是提供一種植物蛋白-腈綸復(fù)合纖維制造方法。
本發(fā)明的一種植物蛋白-腈綸復(fù)合纖維是由植物蛋白和聚丙烯腈組成，植物蛋白質(zhì)占總重量的10～50％，聚丙烯腈占總重量的50～90％，換言之，植物蛋白質(zhì)與聚丙烯腈的重量比為10～50∶50～90。
本發(fā)明是利用蛋白質(zhì)在一些無(wú)機(jī)鹽水溶液及有機(jī)溶劑中溶解的性能，從而制得適合于腈綸復(fù)合紡絲的漿液。通過(guò)常規(guī)的濕法紡絲工藝紡制而得植物蛋白-腈綸復(fù)合纖維。本發(fā)明的主要工藝如圖1表示。
本發(fā)明所用的植物蛋白的原料為大豆、腰果、花生、油菜籽、芝麻、葵花籽、棉籽、蓖麻籽的渣粕中提取的蛋白質(zhì)。所述植物蛋白可為上述提取蛋白質(zhì)的單一品種或是混合物。
本發(fā)明所用的溶解蛋白質(zhì)的溶劑為無(wú)機(jī)鹽的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亞砜，其中無(wú)機(jī)鹽為氯化鋅、硫氰酸鈉、硫氰酸鉀，無(wú)機(jī)鹽水溶液的濃度為20～60％。
本發(fā)明所用的蛋白質(zhì)濃度為含10～40％的重量。
本發(fā)明所用的腈綸漿液是腈綸廠(chǎng)直接合成的或是經(jīng)過(guò)濃縮或是由纖維級(jí)聚丙烯腈溶解于溶劑中得到的，其濃度為含8～30％的重量。溶劑為無(wú)機(jī)鹽的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亞砜，其中無(wú)機(jī)鹽為氯化鋅、硫氰酸鈉、硫氰酸鉀，無(wú)機(jī)鹽水溶液的濃度為含20～60重量％。
本發(fā)明的蛋白-腈綸紡絲漿液是由一定比例的上述蛋白質(zhì)溶液和聚丙稀腈溶液復(fù)配而成。其中蛋白質(zhì)和聚合物的重量比為10～50∶50～90。
本發(fā)明的紡絲是上述的混合漿料從噴絲孔出來(lái)在紡絲浴中凝固牽伸成絲。凝固浴的濃度為1～30％的硫氰酸鈉、硫氰酸鉀或氯化鋅的水溶液或水，溫度為5～70％℃。牽伸倍數(shù)1～7倍。
本發(fā)明的凝固浴可為一級(jí)或多級(jí)。
本發(fā)明的凝固后牽伸是在高溫下進(jìn)行的，拉伸的條件是溫度為80～140℃，拉伸倍率為5～20倍。
本發(fā)明的卷曲是熱卷曲，卷曲的溫度是70～110℃。
本發(fā)明的定型是在80～160℃的溫度下進(jìn)行。
本發(fā)明的成品干燥是在80～180℃的溫度下進(jìn)行。
本發(fā)明是利用從油料餅粕中提取的蛋白質(zhì)和腈綸原料聚丙烯腈進(jìn)行分子復(fù)合，經(jīng)紡絲及后加工工藝而制得的一種蛋白-腈綸復(fù)合纖維。這種纖維既保留了腈綸纖維原有的優(yōu)點(diǎn)又克服了腈綸帶靜電及人體親和性差的缺點(diǎn)，同時(shí)又對(duì)油料餅粕進(jìn)行了充分的利用，提取蛋白質(zhì)后的渣料還可作飼料和農(nóng)家肥使用。在工藝上也克服了動(dòng)物蛋白質(zhì)接枝聚丙烯腈纖維的復(fù)雜技術(shù)，對(duì)原有的聚合工藝設(shè)備不必改動(dòng)，只需添加一些簡(jiǎn)單設(shè)備就可進(jìn)行植物蛋白-腈綸復(fù)合纖維的生產(chǎn)，這種纖維有生產(chǎn)成本低而附加值高的特點(diǎn)。
圖1是本發(fā)明的一種植物蛋白-腈綸復(fù)合纖維工藝流程圖。
具體實(shí)施方法通過(guò)以下實(shí)施例將有助于理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。實(shí)施例中所述的比例、濃度均以重量計(jì)。
實(shí)施例1大豆餅粕混合其10倍量的水，在30℃浸泡8小時(shí)，分離出不溶解的多糖類(lèi)殘?jiān)?，這些殘?jiān)俸退?∶12的比例混合，浸泡1小時(shí)分離去殘?jiān)?。兩部分溶液合并用鹽酸調(diào)節(jié)溶液PH值為4.4靜置2小時(shí)，進(jìn)行酸沉。離心分離溶解性多糖，離心甩干至蛋白質(zhì)含水率為15％。
把上述蛋白質(zhì)溶解在濃度為17％的硫氰酸鈉溶液中使其蛋白質(zhì)濃度為25％，隨后和腈綸漿液以蛋白質(zhì)與聚合物比例為1∶4的比例復(fù)配，混合為紡絲漿液，最好經(jīng)靜置脫泡。
紡絲漿液經(jīng)計(jì)量泵由噴絲孔進(jìn)入第一凝固浴，凝固浴為10％硫腈酸鈉水溶液，浴溫為9℃。再經(jīng)第二凝固浴進(jìn)行預(yù)拉伸，凝固浴為3％硫腈酸鈉水溶液，浴溫為50℃拉伸倍率為1.6倍。再經(jīng)蒸汽拉伸，拉伸溫度為100℃，拉伸倍率為10倍，隨后水洗，上油，在溫度100℃的條件下干燥。干燥的纖維在85℃進(jìn)行卷曲，后在130℃溫度熱定型，再次上油，在120℃干燥得到蛋白-腈綸復(fù)合纖維成品。
實(shí)施例2葵花籽粕和其8倍量的PH值為8.8的氫氧化鈉溶液混合，常溫浸泡2小時(shí)，分離出不溶解的多糖類(lèi)殘?jiān)?，這些殘?jiān)俸蚉H值為8.8的氫氧化鈉溶液以1∶9的比例混合，浸泡1小時(shí)分離去殘?jiān)?。兩部分溶液合并用鹽酸調(diào)節(jié)溶液PH值為4.6靜置2小時(shí)，進(jìn)行酸沉。離心分離溶解性多糖，離心甩干至蛋白含水率為20％。
把上述蛋白質(zhì)溶解在濃度為18％的氯化鋅溶液中使其蛋白質(zhì)濃度為20％，將纖維級(jí)聚丙烯腈溶解在16％的氯化鋅溶液中，把蛋白質(zhì)溶液和聚丙烯腈溶液以蛋白質(zhì)與聚合物比例為1∶5的比例復(fù)配，混合為紡絲漿液，最好靜置脫泡。
紡絲漿液經(jīng)計(jì)量泵由噴絲孔進(jìn)入第一凝固浴，凝固浴為8％氯化鋅水溶液，浴溫為12℃。再經(jīng)第二凝固浴，凝固浴為5％氯化鋅水溶液，浴溫為30℃，再經(jīng)第三凝固浴進(jìn)行預(yù)拉伸，凝固浴為1.5％氯化鋅，浴溫為45℃拉伸倍率為1.2倍。再經(jīng)蒸汽拉伸，拉伸溫度為120℃，拉伸倍率為11倍，隨后水洗，上油，在溫度90℃的條件下干燥。干燥的纖維在90℃進(jìn)行卷曲，后在120℃溫度熱定型，再次上油，在110℃干燥得到蛋白-腈綸復(fù)合纖維成品。
實(shí)施例3花生餅粕和其9倍量的PH值為6.8的鹽酸溶液混合，50℃浸泡30分鐘，分離出不溶解的多糖類(lèi)殘?jiān)?，這些殘?jiān)俸退?∶10的比例混合，浸泡30分鐘分離去殘?jiān)?。兩部分溶液合并用硫酸調(diào)節(jié)溶液PH值為4.3靜置1.5小時(shí)，進(jìn)行酸沉。離心分離溶解性多糖，離心甩干至蛋白含水率為23％。
把上述蛋白質(zhì)溶解在二甲基甲酰胺中使其蛋白質(zhì)濃度為15％，將纖維級(jí)聚丙烯腈溶解在二甲基甲酰胺中，把蛋白質(zhì)溶液和聚丙烯腈溶液以蛋白質(zhì)與紡絲級(jí)聚合物比例為1∶4.5的比例復(fù)配，混合為紡絲漿液，最好經(jīng)靜置脫泡。
紡絲漿液經(jīng)計(jì)量泵由噴絲孔進(jìn)入第一凝固浴，凝固浴為6％二甲基甲酰胺水溶液，浴溫為12℃。再經(jīng)第二凝固浴進(jìn)行預(yù)拉伸，凝固浴為1％二甲基甲酰胺水溶液，浴溫為50℃拉伸倍率為1.8倍。再經(jīng)蒸汽拉伸，拉伸溫度為90℃，拉伸倍率為9倍，隨后水洗，上油，在溫度110℃的條件下干燥。干燥的纖維在110℃進(jìn)行卷曲，后在130℃溫度熱定型，再次上油，在120℃干燥得到蛋白-腈綸復(fù)合纖維成品。
權(quán)利要求
1.一種植物蛋白-腈綸復(fù)合纖維，其組成由植物蛋白和聚丙烯腈組成，其中植物蛋白質(zhì)與聚丙烯腈的重量比為10～50∶50～90。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的植物蛋白-腈綸復(fù)合纖維，其特征是所述的植物蛋白質(zhì)是被榨油利用后的大豆、腰果、花生、油菜籽、芝麻、葵花籽、棉籽或蓖麻籽的渣粕中提取的蛋白質(zhì)或它們的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的植物蛋白-腈綸復(fù)合纖維，其特征是所述的腈綸為腈綸漿液、聚丙烯腈或纖維級(jí)聚丙稀腈。
4.如權(quán)利要求書(shū)1所述的植物蛋白-腈綸纖維的紡絲成型工藝，其特征在于含10～40％重量植物蛋白質(zhì)的溶液和濃度為含8～30％重量的聚丙烯腈的溶液，按蛋白質(zhì)與聚合物為10～50∶50～90的含重量比配制成紡絲漿液，經(jīng)濕法紡絲，從噴絲孔出來(lái)在紡絲浴中凝固牽伸成絲，拉伸，水洗，上油，卷曲，定型，上油和干燥；上述的溶液是含植物蛋白質(zhì)或聚丙烯腈的無(wú)機(jī)鹽水溶液、二甲基甲酰胺溶液或二甲基亞砜溶液，其中無(wú)機(jī)鹽水溶液是含20～60％重量的氯化鋅、硫氰酸鈉或硫氰酸鉀的水溶液。
5.如權(quán)利要求書(shū)4所述的植物蛋白-腈綸纖維的紡絲成型工藝，其特征在于所述的植物蛋白質(zhì)溶液，是采用溶劑法從含蛋白質(zhì)的植物渣粕中把蛋白質(zhì)提取出來(lái)，提取溶劑為水、稀堿溶液、稀酸溶液或無(wú)機(jī)鹽水溶液；再將蛋白質(zhì)溶解制成濃度為10～40％蛋白質(zhì)的無(wú)機(jī)鹽的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亞砜溶液，所述的無(wú)機(jī)鹽水溶液同權(quán)利要求4所述。
6.如權(quán)利要求書(shū)4所述的植物蛋白-腈綸纖維的紡絲成型工藝，其特征在于所述的聚丙烯腈的溶液是直接用原紡絲用的漿液、用濃縮的紡絲漿液或用纖維級(jí)聚丙烯腈溶解于無(wú)機(jī)鹽的水溶液、二甲基甲酰胺或二甲基亞砜溶劑中配成的聚丙烯腈漿液，其濃度為含8～30％重量的聚合物，所述的無(wú)機(jī)鹽水溶液同權(quán)利要求4所述。
7.如權(quán)利要求書(shū)4所述的植物蛋白-腈綸纖維的紡絲成型工藝，其特征在于所述的混合漿料從噴絲孔出來(lái)在紡絲浴中凝固牽伸成絲，凝固分為1～4級(jí)，凝固浴的濃度為1～30％硫氰酸鈉、硫氰酸鉀、氯化鋅的水溶液或水，溫度為5～70℃。
8.如權(quán)利要求書(shū)4所述的植物蛋白-腈綸纖維的紡絲成型工藝，其特征在于所述的牽伸，在80～140℃高溫下進(jìn)行，牽伸倍數(shù)1～7倍。
9.如權(quán)利要求書(shū)4所述的植物蛋白-腈綸纖維的紡絲成型工藝，其特征在于所述的拉伸溫度為80～140℃，拉伸倍率為5～20倍；卷曲溫度是70～110℃；定型溫度是80～160℃。
10.如權(quán)利要求書(shū)4所述的植物蛋白-腈綸纖維的紡絲成型工藝，其特征在于所述的干燥溫度是80～180℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種植物蛋白－腈綸復(fù)合纖維，是由天然高分子植物蛋白質(zhì)和聚丙烯腈以分子復(fù)合的形式組成，蛋白質(zhì)和聚丙烯腈的重量比為10～50∶50～90。植物蛋白質(zhì)和聚丙烯腈分別配成溶液，按比例進(jìn)行復(fù)合制成紡絲漿液，經(jīng)濕法紡絲凝固、牽伸，熱拉伸、卷曲、定型、上油、干燥等一系列加工工藝得到。這種植物蛋白－腈綸復(fù)合纖維保持原有腈綸的保暖性、良好的染色性又有良好的人體親和性和抗靜電性。
文檔編號(hào)D01F8/00GK1431343SQ03115288
公開(kāi)日2003年7月23日 申請(qǐng)日期2003年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月30日
發(fā)明者黃翔宇, 章悅庭, 沈新元, 楊慶, 郯志清 申請(qǐng)人:中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司, 東華大學(xué)