專利名稱：膠原蛋白復(fù)合纖維及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紡織工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的新材料及其制作方法，特別涉及到一種膠原蛋白復(fù)合纖維及其制作方法。
背景技術(shù)：
天然的蛋白質(zhì)纖維，如真絲，是由蠶繭制造而成的，這種纖維吸濕性好、柔軟有光澤、穿著舒適，但生產(chǎn)周期長、產(chǎn)量有限而且價格比較高。為此，國內(nèi)外開發(fā)了一些合成蛋白質(zhì)纖維，如日本的牛奶蛋白纖維“chinon”，是從牛奶中分離出酪素蛋白，再與丙烯腈共同混制而成，但奶酪素價格昂貴，因而生產(chǎn)成本比較高。國內(nèi)華康生物工程有限公司生產(chǎn)的大豆蛋白纖維是將大豆蛋白與羥基和氰基高聚物共聚接枝，通過濕法紡絲生產(chǎn)而成的植物蛋白纖維。
動物皮的主要成份是膠原蛋白，目前絕大部分的動物皮都用于皮革生產(chǎn)，但皮革生產(chǎn)中只有20％～40％的原料皮轉(zhuǎn)變?yōu)槠じ?，其余的都成為皮革工業(yè)廢棄物，我國每年產(chǎn)生100多萬噸廉價的皮革固體廢棄物。皮革廢棄物中的主要成份是膠原蛋白，與其它蛋白，如牛奶蛋白和大豆蛋白不同，它是由三根多肽鏈以α-螺旋緊密結(jié)合在一起的剛性鏈狀結(jié)構(gòu)，這種獨(dú)特的大分子螺旋結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)使其具有很高的韌性、熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，另外，膠原蛋白具有很強(qiáng)的吸濕性能。
因此，充分利用皮革廢棄物中提取的膠原蛋白，經(jīng)純化改性后與聚乙烯醇共混，制備具有一定濃度和黏度的紡絲液，再通過濕法紡絲和后處理，就可獲得用作紡織材料的膠原蛋白復(fù)合纖維。由于該蛋白質(zhì)纖維所用的膠原蛋白來自動物皮膚，與人體皮膚具有良好的親合性能，這種親合性能在化妝品上已得到了充分應(yīng)用，再加上膠原蛋白獨(dú)特的剛性鏈狀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的吸濕性能，賦予了膠原蛋白復(fù)合纖維強(qiáng)度高、吸濕性好、穿著舒適和容易著色的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為紡織工業(yè)提供一種膠原蛋白復(fù)合纖維以及這種纖維的制作方法。
動物生皮和皮革固體廢棄物的主要成份是膠原蛋白，未鞣制的皮革固體廢棄物不含鉻鹽，其中膠原蛋白的成份與生皮比較類似，提取工藝也比較類似，鞣制后的皮革固體廢棄物中的膠原蛋白已與鉻鹽發(fā)生了交聯(lián)，提取膠原蛋白時必須先脫鉻才能提取膠原蛋白。本發(fā)明利用這些提取的膠原蛋白，經(jīng)過相應(yīng)改性后與聚乙烯醇共混制取具有一定濃度和黏度的膠原蛋白復(fù)合纖維紡絲液，再經(jīng)濕法紡絲和后處理，即可獲得用于紡織工業(yè)的膠原蛋白復(fù)合纖維。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種膠原蛋白復(fù)合纖維，其特征是膠原蛋白是從動物的生皮或皮革工業(yè)廢棄物分離提取得到的蛋白質(zhì)，經(jīng)加入烯類單體改性劑接枝改性后，與聚乙烯醇混合攪拌均勻，制取具有一定濃度和黏度的紡絲液，再經(jīng)過濕法紡絲、凝固、拉伸、縮醛化等處理后，即可獲得用于紡織工業(yè)的膠原蛋白復(fù)合纖維，其中各成份的原料以重量百分?jǐn)?shù)組成計(jì)為膠原蛋白含量 10～45％烯類單體改性劑含量 5～20％聚乙烯醇含量 50～85％上述各百分?jǐn)?shù)組成重量之和為100％。
所述烯類單體改性劑可以是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯腈中的一種或幾種單體。
以上所述膠原蛋白復(fù)合纖維的制作方法，其特征是所述制作方法是按照以下生產(chǎn)工藝分四個步驟操作如下(1).從生皮或皮革工業(yè)廢棄物中分離提取得到的膠原蛋白溶液濃度比較低，需在真空條件下進(jìn)行濃縮，并控制其濃度為15～20％。將濃縮后的膠原蛋白溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，調(diào)整溫度到60～75℃，逐步加入用10倍水溶解，為膠原蛋白量0.5～1.5％的過硫酸銨引發(fā)反應(yīng)，并同時逐步加入相當(dāng)于纖維總量5～20％的烯類單體改性劑，進(jìn)行接技共聚改性，30分鐘內(nèi)加完過硫酸銨溶液和改性劑單體，并保溫1.5～3小時，得到改性膠原蛋白溶液；
(2).將聚乙烯醇與水在90～100℃下攪拌4～6小時，使聚乙烯醇完全溶解并調(diào)整濃度到15～20％的水溶液；(3).將上述改性膠原蛋白溶液和聚乙烯醇溶液按比例混合，并在70～90℃下攪拌混合1～2小時，制得均勻穩(wěn)定的膠原蛋白纖維紡絲液；(4).將上述紡絲原液在溫度70～80℃，常壓下靜置6～8小時進(jìn)行脫泡，經(jīng)過濾后進(jìn)行濕法紡絲，凝固、拉伸、縮醛化和烘干處理后，即可獲得用于紡織工業(yè)的膠原蛋白復(fù)合纖維。
所述在濕法紡絲中的凝固浴的溫度為40～50℃，其組成為硫酸鈉或硫酸銨400～430克/升，硫酸0.3～0.5克/升，甲醛1～3克/升，硫酸鋁5～10克/升；醛化浴的溫度為60～75℃，其組成為甲醛40～90克/升，硫酸鈉或硫酸銨200～250克/升，硫酸0.3～0.5克/升。
本發(fā)明的膠原蛋白復(fù)合纖維具有以下優(yōu)點(diǎn)a.本發(fā)明應(yīng)用了膠原蛋白與人體皮膚結(jié)構(gòu)相似的優(yōu)點(diǎn)，將膠原蛋白引入到纖維中，形成皮芯結(jié)構(gòu)，膠原蛋白分布在皮層，利用膠原蛋白與皮膚的高度親合性能，賦予纖維穿著舒適的優(yōu)點(diǎn)。
b.本發(fā)明應(yīng)用了膠原蛋白優(yōu)越的吸濕性能和染色性能，得到的膠原蛋白復(fù)合纖維具有很好的吸濕性能和染色性能。
c.本發(fā)明使用烯類單體改性劑對膠原蛋白進(jìn)行改性，避免了一般膠原蛋白與聚乙烯醇共混性能差的缺點(diǎn)。
d.本發(fā)明的膠原蛋白復(fù)合纖維使用價格低廉的皮革工業(yè)固體廢棄物，不但可以大幅度降低纖維的成本，而且可以為我國每年產(chǎn)生的100多萬噸皮革工業(yè)廢棄物找到一種可行的再利用途徑。


說明書附圖給出一種膠原蛋白復(fù)合纖維的制作方法工藝流程圖。
具體實(shí)施方法下面給出本發(fā)明制作方法的三個實(shí)施例，有關(guān)具體制作方法按照生產(chǎn)工藝流程圖的順序依次操作如下實(shí)施例1
取脫毛浸灰后生皮，在去肉機(jī)上去盡肉里，切成2cm×2cm大小的皮塊，置于轉(zhuǎn)鼓中，用3倍35℃清水水洗15分鐘，控去水后再洗一遍，倒去轉(zhuǎn)鼓中的水后，再加入3倍35℃清水、用皮塊重2％的硫酸銨和0.5％的平平加，轉(zhuǎn)動40分鐘，棄去轉(zhuǎn)鼓中的水，用3倍35℃清水水洗兩遍并控干，將洗干凈的皮塊轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，加入1.5倍水，逐漸升溫到80℃，并保溫6小時使生皮逐漸溶解，過濾，取濾液并濃縮到濃度為18％。
分析膠原蛋白溶液，轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，升溫到60℃，用10倍水溶解為膠原蛋白量1.5％的過硫酸銨，逐步滴加到反應(yīng)釜中，并同步滴入20％的丙稀酸單體，30分鐘內(nèi)加完后，并保溫反應(yīng)2小時，再用氨水調(diào)整pH值到7±。
將聚乙烯醇加入水中，在90℃下攪拌6小時，使聚乙烯醇溶解完全，并調(diào)整濃度到18％。
將上述兩種溶液按比例混合，改性膠原蛋白溶液重量為40份，聚乙烯醇溶液重量為60份，在70℃下攪拌2小時，并在70℃下常壓靜置8小時進(jìn)行脫泡。經(jīng)脫泡后的紡織原液再經(jīng)過濾進(jìn)行濕法紡絲，凝固浴的溫度為40℃，其組成為硫酸鈉400克/升，硫酸0.5克/升，甲醛3克/升，硫酸鋁10克/升。絲束經(jīng)牽伸后進(jìn)入醛化浴進(jìn)行縮醛化，醛化浴的溫度為75℃，其組成為甲醛90克/升，硫酸鈉250克/升，硫酸0.5克/升?？s醛化后絲束經(jīng)水洗、上油、烘干即為膠原蛋白復(fù)合纖維。
實(shí)施例2取制革廠灰皮削勻后廢棄的皮屑，置于轉(zhuǎn)鼓中，用3倍35℃清水水洗15分鐘，控去水后再洗一遍，倒去轉(zhuǎn)鼓中的水后，再加入3倍35℃清水、用皮塊重2％的硫酸銨和0.5％的平平加，轉(zhuǎn)動40分鐘，棄去轉(zhuǎn)鼓中的水，用3倍35℃的清水水洗兩遍并控干，將洗干凈的皮塊轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，加入3倍水，逐漸升溫到80℃，并保溫4小時使皮屑逐漸溶解，過濾，取濾液并濃縮到濃度為20％。
分析膠原蛋白溶液，轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，升溫到68℃，用10倍水溶解為膠原蛋白量0.5％的硫酸銨，逐步滴加到反應(yīng)釜中，并同步滴入5％的丙稀腈單體，30分鐘內(nèi)加完后，并保溫反應(yīng)1.5小時。
將聚乙烯醇加入水中，在95℃以攪拌5小時，使聚乙烯醇溶解完全，并調(diào)整濃度到20％；將上述兩種溶液按比例混合，改性膠原蛋白溶液重量為20份，聚乙烯醇溶液重量為80份，在80℃下攪拌1.5小時，并在75℃下常壓靜置7小時進(jìn)行脫泡。經(jīng)脫泡后的紡織原液再經(jīng)過濾進(jìn)行濕法紡絲，凝固浴的溫度為45℃，其組成為硫酸鈉420克/升，硫酸0.4克/升，甲醛2克/升，硫酸鋁7克/升。絲束經(jīng)牽伸后進(jìn)入醛化浴進(jìn)行縮醛化，醛化浴的溫度為68℃，其組成為甲醛60克/升，硫酸鈉230克/升，硫酸0.4克/升。縮醛化后絲束經(jīng)水洗、上油、烘干即為膠原蛋白復(fù)合纖維。
實(shí)例3取制革廠藍(lán)濕革削勻后廢棄的革屑，置于轉(zhuǎn)鼓中，用3倍35℃清水水洗15分鐘，控去水后再洗一遍，將水洗干凈的革屑轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，加入8倍水和革屑重5％的氫氧化鈣，逐漸升溫到90℃，并保溫4小時使革屑逐漸溶解，過濾，用稀釋后的硫酸溶液中和pH值到7±，再過濾除去硫酸鈣沉淀，并將濾液濃縮到濃度為15％。
分析所得膠原蛋白溶液，轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，升溫到75℃，用10倍水溶解為膠原蛋白量1％的硫酸銨，逐步滴加到反應(yīng)釜中，并同步滴入8％的丙稀酰胺和5％的甲基丙稀酸單體，30分鐘內(nèi)加完后，并保溫反應(yīng)3小時。
將聚乙烯醇加入水中，在100℃下攪拌4小時，使聚乙烯醇溶解完全，并調(diào)整濃度到15％；將上述兩種溶液按比例混合，改性膠原蛋白溶液重量為45份，聚乙烯醇重量為55份，在90℃下攪拌1小時，并在80℃下常壓靜置6小時進(jìn)行脫泡。經(jīng)脫泡后的紡織原液再經(jīng)過濾進(jìn)行濕法紡絲，凝固浴的溫度為43℃，其組成為硫酸鈉430克/升，硫酸0.3克/升，甲醛1克/升，硫酸鋁5克/升。絲束經(jīng)牽伸后進(jìn)入醛化浴進(jìn)行縮醛化，醛化浴的溫度為60℃，其組成為甲醛40克/升，硫酸銨200克/升，硫酸0.3克/升?？s醛化后的絲束經(jīng)水洗、上油、烘干即為膠原蛋白復(fù)合纖維。
以上所述的膠原蛋白是從動物生皮或皮革工業(yè)廢棄物中分離提取到的蛋白質(zhì)，烯類單體改性劑和聚乙烯醇為常用的化工產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種膠原蛋白復(fù)合纖維，其特征是膠原蛋白是從動物的生皮或皮革工業(yè)廢棄物分離提取得到的蛋白質(zhì)，經(jīng)加入烯類單體改性劑接枝改性后，與聚乙烯醇混合攪拌均勻，制取具有一定濃度和黏度的紡絲液，再經(jīng)過濕法紡絲，凝固、拉伸和縮醛化處理后，即可獲得用于紡織工業(yè)的膠原蛋白復(fù)合纖維，其中各成份的原料以重量百分?jǐn)?shù)組成計(jì)為膠原蛋白含量 10～45％烯類單體改性劑含量5～20％聚乙烯醇含量 50～85％上述各百分?jǐn)?shù)組成重量之和為100％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠原蛋白復(fù)合纖維，其特征是所述烯類單體改性劑可以是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯腈中的一種或幾種單體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠原蛋白復(fù)合纖維的制作方法，其特征是所述制作方法是按照以下生產(chǎn)工藝分四個步驟操作如下(1).從生皮或皮革工業(yè)廢棄物中分離提取得到的膠原蛋白溶液濃度比較低，需在真空條件下進(jìn)行濃縮，并控制其濃度為15～20％。將濃縮后的膠原蛋白溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，調(diào)整溫度到60～75℃，逐步加入用10倍水溶解，為膠原蛋白量0.5～1.5％的過硫酸銨引發(fā)反應(yīng)，并同時逐步加入相當(dāng)于纖維總量5～20％的烯類單體改性劑，進(jìn)行接技共聚改性，30分鐘內(nèi)加完過硫酸銨溶液和改性劑單體，并保溫1.5～3小時，得到改性膠原蛋白溶液；(2).將聚乙烯醇與水在90～100℃下攪拌4～6小時，使聚乙烯醇完全溶解并調(diào)整濃度到15～20％的水溶液；(3).將上述改性膠原蛋白溶液和聚乙烯醇溶液按比例混合，并在70～90℃下攪拌混合1～2小時，制得均勻穩(wěn)定的膠原蛋白纖維紡絲液；(4).將上述紡絲原液在溫度70～80℃，常壓下靜置6～8小時進(jìn)行脫泡，經(jīng)過濾后進(jìn)行濕法紡絲、凝固、拉伸和縮醛化處理后，即可獲得用于紡織工業(yè)的膠原蛋白復(fù)合纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膠原蛋白復(fù)合纖維的制作方法，其特征是所述在濕法紡絲中的凝固浴的溫度為40～50℃，其組成為硫酸鈉或硫酸銨400～430克/升，硫酸0.3～0.5克/升，甲醛1～3克/升，硫酸鋁5～10克/升。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膠原蛋白復(fù)合纖維的制作方法，其特征是所述在濕法紡絲中的醛化浴的溫度為60～75℃，其組成為甲醛40～90克/升，硫酸鈉或硫酸銨200～250克/升，硫酸0.3～0.5克/升。
全文摘要
一種膠原蛋白復(fù)合纖維及其制作方法屬于紡織工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的新材料及其制作方法。膠原蛋白是從動物的生皮或皮革工業(yè)廢棄物分離提取得到的蛋白質(zhì)，經(jīng)加入烯類單體改性劑接枝改性后與聚乙烯醇混合攪拌均勻，制取具有一定濃度和黏度的紡絲液，再經(jīng)過濕法紡絲、凝固、拉伸和縮醛化處理后，即可獲得用于紡織工業(yè)的膠原蛋白復(fù)合纖維，其中各成分的原料以重量百分?jǐn)?shù)組成計(jì)為膠原蛋白含量10～45％、烯類單體改性劑含量5～20％、聚乙烯醇含量50～85％，上述各百分?jǐn)?shù)組成重量之和為100％。該纖維與人體皮膚具有良好的親合性能，而且吸濕性好、穿著舒適和容易著色。
文檔編號D01F8/18GK1492087SQ0214594
公開日2004年4月28日 申請日期2002年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月25日
發(fā)明者丁志文 申請人:中國皮革和制鞋工業(yè)研究院