專利名稱：一種立體卷曲蛋白質(zhì)纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蛋白質(zhì)纖維及其該纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
蛋白質(zhì)纖維是一種以動植物蛋白質(zhì)和高分子聚合物制成的絲狀物，在紡織領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。許多專利和文獻公開了各自的技術(shù)。但是，目前的蛋白質(zhì)纖維均為線性纖維，如中國專利申請?zhí)?2155108.1所報道的技術(shù)，纖維無卷曲蓬松性，彈性較差，紗線不豐滿，并具有一定的光澤，影響了該纖維的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是公開一種立體卷曲的蛋白質(zhì)纖維，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的卷曲性不足和紗線不豐滿及彈性差等缺點。
本發(fā)明另一個需要解決的技術(shù)問題是提供所述立體卷曲蛋白質(zhì)纖維的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種立體卷曲的蛋白質(zhì)纖維，為一種雙組份復(fù)合纖維，每根纖維由甲、乙兩片具有不相同的凝膠絲沸水收縮率的蛋白質(zhì)材質(zhì)半圓柱或半橢圓柱絲片相互復(fù)合構(gòu)成。
術(shù)語“凝膠絲沸水收縮率”指的是在預(yù)張力0.02cN/dtex下量取凝膠絲長度L1(約1米)，置于紗布小包中，在沸水中煮沸十分鐘，冷卻。取出，于預(yù)張力0.02cN/dtex下，量取長度L2。
S＝(L1-L2)/L1×100％；甲、乙兩片蛋白質(zhì)材質(zhì)半圓柱或半橢圓柱絲片的凝膠絲沸水收縮率的差值，即(S乙-S甲)的值決定立體卷曲蛋白質(zhì)纖維的卷曲性能、手感和彈性。一般(S乙-S甲)的值應(yīng)在2～30％范圍內(nèi)，而以3～26％為宜。(S乙-S甲)差值小于2％，復(fù)合纖維的卷曲程度不夠；(S乙-S甲)差值大于30％，復(fù)合纖維手感粗糙，且收縮率大。S甲或S乙自身數(shù)值不宜大于55％，最好不大于48％，否則復(fù)合纖維手感差，收縮大。
甲、乙兩片蛋白質(zhì)材質(zhì)半圓柱或半橢圓柱絲片均為動物蛋白質(zhì)與含碳-碳雙鍵單體的共聚物，共聚物分子量為10,000～300,000。為獲得不同的凝膠絲沸水收縮率，兩片蛋白質(zhì)材質(zhì)半圓柱或半橢圓柱絲片必須具有各自的化學(xué)組分，其中，甲片蛋白質(zhì)材質(zhì)半圓柱或半橢圓柱絲片中，動物蛋白質(zhì)的含量以纖維總量計為45～66％；乙片蛋白質(zhì)材質(zhì)半圓柱或半橢圓柱絲片中動物蛋白質(zhì)的含量與甲片之差為0.1～2％。
所述及的含碳-碳雙鍵的單體為丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、依康酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯、丁二烯或異戊二烯中的一種或一種以上。
所說的蛋白質(zhì)為單純的角蛋白質(zhì)，或角蛋白質(zhì)、酪蛋白質(zhì)和膠原蛋白質(zhì)的共混物。角蛋白質(zhì)與酪蛋白質(zhì)共混加工能改善酪蛋白質(zhì)纖維的蓬松性或酪蛋白質(zhì)能提高角蛋白質(zhì)纖維的價值。當采用角蛋白質(zhì)與酪蛋白質(zhì)和膠原蛋白質(zhì)的共混物時，優(yōu)選的重量比為角蛋白質(zhì)∶酪蛋白質(zhì)∶膠原蛋白質(zhì)＝1∶0～3∶0～2；更優(yōu)選的比例為角蛋白質(zhì)∶酪蛋白質(zhì)∶膠原蛋白質(zhì)＝1∶0.1～2∶0.1～1.5；上述立體卷曲蛋白質(zhì)纖維的制備方法包括如下步驟(1)工序甲制作標準S值紡絲漿液，即較低S值(S甲)的紡絲漿方法?？砂粗袊鴮＠暾?zhí)?2155108.1所報道的技術(shù)進行制備，具體步驟如下將含有溶劑的水溶液、一種或一種以上的動物蛋白質(zhì)攪拌混合，在0～40℃攪拌3～15小時，加入引發(fā)劑和單體，在50～80℃的條件下反應(yīng)3～9小時，獲得含有改性蛋白質(zhì)的粘稠紡絲漿液；(2)工序乙制作較高S值，即S乙的紡絲漿液。按工序甲所述制作紡絲尚未結(jié)束，溫度仍在50～80℃時加入工序甲蛋白質(zhì)量1～10％的溶劑水溶液，再加入引發(fā)劑及共聚單體，其數(shù)量為工序甲所用重量的1～10％，繼續(xù)在50～80℃溫度下反應(yīng)1～5小時。如此可制得S值提高的紡絲漿液。S值可提高10～50％，足可供紡制并列型復(fù)合纖維廣用。
所用的溶劑包括硫氰酸鈉水溶液、氯化鋅水溶液或二甲基甲酰胺等中的一種。硫氰酸鈉水溶液的濃度為40～62wt％，而以47～57wt％為宜。氯化鋅水溶液的濃度為40～72wt％，而以50～68wt％為宜。
所說的引發(fā)劑、共聚單體和蛋白質(zhì)均在中國專利申請?zhí)?2155108.1中進行了詳細的描述，有關(guān)專業(yè)人員可參照實施。
(3)采用并列型雙組份復(fù)合濕法紡絲方法加工制成立體卷曲纖維上述紡絲漿S甲與紡絲漿S乙分別經(jīng)計量泵壓過各自的濾件，同時經(jīng)各自的入口進入復(fù)合紡絲組件。在上述組件中，紡絲漿S甲與S乙經(jīng)過分配板，分成各自的小股。上述紡絲漿S甲與S乙各半合成的。上述復(fù)合漿流如中國專利中國專利申請?zhí)?2155108.1所述，經(jīng)過凝固浴凝固成形，水洗，拉伸形成復(fù)合凝膠絲束，經(jīng)熱處理致密化成復(fù)合纖維；(4)將上述致密化復(fù)合纖維經(jīng)汽蒸或熱水煮煉，致使立體卷曲充分顯示出來。汽蒸壓力為0.01～0.3Mpa，汽蒸時間為0.5～60分鐘，以汽蒸時間1～40分鐘為宜?；蛟跍囟葹?0～99℃的熱水中煮沸0.5～60分鐘，較合理的時間為1～30分鐘，即獲得本發(fā)明的纖維。
所用的兩種紡絲漿液的落球粘度要求接近。一般，甲乙兩種紡絲漿液落球粘度的比值應(yīng)符合下式范圍V甲∶V乙＝1∶YY應(yīng)在0.5～2之間，最好在0.7～1.5之間。V甲或V乙自身的落球粘度不宜低于60秒，亦不宜高于400秒，最好在90～300秒之間。紡絲漿液粘度低于60秒，流變性差，復(fù)合纖維不易形成細小的卷曲；紡絲漿液的粘度高于400秒，噴絲帽承受的壓力太大，容易變形突出而縮短工作壽命。
所說的落球粘度V是這樣測定的于溫度25℃時，直徑3毫米鋼珠(0.110±0.001克)在盛有被測液體的內(nèi)徑25.5mm玻管內(nèi)沉降254毫米所需的時間(秒)，即為該被測液體的落球粘度V。
采用GB/T14335、GB/T14337標準對本發(fā)明所述的纖維進行檢測，結(jié)果表明，纖維纖度為1.55dtex，抗張強度為2.1cN/dtex以上，斷裂伸長為27.3％以上。
本發(fā)明所述的立體卷曲程度以零張力下計數(shù)10cm纖維的小螺旋數(shù)，它分為五級ABCDE，A級相當于螺旋數(shù)10個/10cm以下；B級相當于螺旋數(shù)50個/10cm以下；C級相當于螺旋數(shù)100個/10cm以下；D級相當于螺旋數(shù)200個/10cm以下；E級相當于螺旋數(shù)200個/10cm以上。本發(fā)明的纖維螺旋數(shù)可達到200個/10cm以上，為E級產(chǎn)品。
由于本發(fā)明的并列型復(fù)合纖維是由兩片不同熱縮率的材質(zhì)組成的絲片合在一起的，當經(jīng)受一定的熱處理加工時，因兩片絲片的長度差異致使整根纖維發(fā)生立體卷曲，即整束熱處理后的并列型復(fù)合纖維是由一串串細小的螺旋，密密麻麻地抱合起來。這種立體卷曲纖維經(jīng)切斷、梳毛和紡紗，可以制得手感彈性和豐滿、輕盈的紗線。由于纖維含有許多細小的卷曲波，對光線產(chǎn)生漫發(fā)射，所以纖維、紗線光澤柔和高雅，具有天然的毛感。


圖1為立體卷曲蛋白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)示意圖。
實施例1在15升反應(yīng)釜內(nèi)，于14.5kg的57.20％氯化鋅水溶液中分20次等量加入80目干酪素粉末0.70kg，明膠粉末0.20kg，邊加邊攪拌。溫度保持15℃以下攪拌10小時。1小時后升溫至80℃。在40分鐘內(nèi)分十次等量加入含偶氮二異丁腈0.0088kg的丙烯腈1.20kg，維持此溫度范圍攪拌6小時。按此制成的粘稠漿液在真空度100pa下脫除未反應(yīng)的丙烯腈，以400目篩網(wǎng)為過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)后，真空脫泡備用。其落球粘度V為145秒，凝膠絲沸水收縮率S＝31.20％。
實施例2按實施例1制得的紡絲漿15Kg(尚未過濾和冷卻)，保持在80℃。于該紡絲漿中加入含角蛋白質(zhì)0.10Kg的氯化鋅濃溶液(氯化鋅濃度為57.2％)0.75Kg。然后，該漿液保持80℃，加入偶氮二異丁腈0.003Kg，丙烯腈0.140Kg，不斷攪拌。反應(yīng)持續(xù)3小時，冷卻。所得漿液被過濾，脫除殘余單體和氣泡，備用。紡絲漿乙由此制成，其改性角蛋白質(zhì)含量7.91％，其凝膠絲縮率S＝41.23％，落球粘度168秒，可供紡制立體卷曲纖維。
實施例3按實施例1所述配制紡絲漿液甲，按實施例二所述配制紡絲漿液乙。在紡絲漿液甲內(nèi)，改性角蛋白質(zhì)含量7.02％，氯化鋅濃度57.20％，該漿的落球粘度V甲＝145秒；凝膠絲沸水收縮率S甲＝31.20％。紡絲漿液乙內(nèi)改性角蛋白質(zhì)含量7.91％，氯化鋅濃度57.03％，該漿液的落球粘度V乙＝168秒，凝膠絲沸水收縮率S乙＝41.32％。上述兩種紡絲漿液用計量泵壓入濾件后，分別進入復(fù)合紡絲組件。經(jīng)過分配板分流的紡絲漿液甲與紡絲漿液乙從0.08mm孔徑的2000孔噴絲帽噴出。每一噴絲孔都有漿液甲和漿液乙通過。由此擠出的雙組份復(fù)合漿液細流進入凝固浴液成形。凝固浴液含23％氯化鋅水溶液，溫度維持7℃。由此形成的絲束再經(jīng)第二凝固浴。第二凝固浴液為12％氯化鋅水溶液，溫度維持25℃。絲束然后在40℃溫水浴中拉伸2.8倍，再在沸水浴中拉伸8倍。此后，絲束上油后，在102℃熱風中松弛致密化制成復(fù)合纖維。該纖維僅顯少量大波浪卷曲，還需在蒸汽中，即在表壓0.005Mpa蒸汽中松弛熱處理顯體10分鐘。由此制得立體卷曲纖維，纖維纖度1.55dtex，抗張強度2.1CN/dtex，斷裂伸長27.3％。螺旋卷曲數(shù)215個/10cm，為E級。
權(quán)利要求
1.一種立體卷曲蛋白質(zhì)纖維，其特征在于，為一種雙組份復(fù)合纖維，每根纖維由甲、乙兩片具有不相同的凝膠絲沸水收縮率的蛋白質(zhì)材質(zhì)半圓柱或半橢圓柱絲片相互復(fù)合構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體卷曲蛋白質(zhì)纖維，其特征在于，甲、乙兩片蛋白質(zhì)材質(zhì)半圓柱或半橢圓柱絲片的凝膠絲沸水收縮率的差值，即(S乙-S甲)為2～30％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立體卷曲蛋白質(zhì)纖維，其特征在于，(S乙-S甲)為3～26％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的立體卷曲蛋白質(zhì)纖維，其特征在于，甲、乙兩片蛋白質(zhì)材質(zhì)半圓柱或半橢圓柱絲片均為動物蛋白質(zhì)與含碳-碳雙鍵單體的共聚物，其中，甲片蛋白質(zhì)材質(zhì)半圓柱或半橢圓柱絲片中，動物蛋白質(zhì)的含量以纖維總量計為45～66％；乙片蛋白質(zhì)材質(zhì)半圓柱或半橢圓柱絲片中動物蛋白質(zhì)的含量與甲片之差為0.1～2％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項所述的立體卷曲蛋白質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)工序甲制作較低S值(S甲)的紡絲漿將含有溶劑的水溶液、一種或一種以上的動物蛋白質(zhì)攪拌混合，在0～40℃攪拌3～15小時，加入引發(fā)劑和單體，在50～80℃的條件下反應(yīng)3～9小時，獲得含有改性蛋白質(zhì)的粘稠紡絲漿液；(2)工序乙制作較高S值(S乙)的紡絲漿液按工序甲所述制作紡絲尚未結(jié)束，在溫度為50～80℃時加入工序甲蛋白質(zhì)量1～10％的含有溶劑的溶液，再加入引發(fā)劑及共聚單體，其數(shù)量為工序甲所用重量的1～10％，繼續(xù)在50～80℃溫度下反應(yīng)1～5小時，制得S值提高的紡絲漿液；(3)上述紡絲漿S甲與紡絲漿S乙分別計量后壓過各自的濾件，同時經(jīng)各自的入口進入復(fù)合紡絲組件，紡絲漿S甲與S乙經(jīng)過分配板，分成各自的小股，上述復(fù)合漿流經(jīng)過凝固浴凝固成形，水洗，拉伸形成復(fù)合凝膠絲束，經(jīng)熱處理致密化成復(fù)合纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，將所述致密化復(fù)合纖維用汽蒸或熱水煮煉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，汽蒸壓力為0.01～0.3Mpa，汽蒸時間為0.5～60分鐘，或在溫度為？～？℃的熱水中煮沸0.5～60分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，汽蒸時間1～40分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在溫度為80～99℃的熱水中煮沸1～30分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所用的溶劑包括硫氰酸鈉水溶液、氯化鋅水溶液或二甲基甲酰胺中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種立體卷曲蛋白質(zhì)纖維及其制備方法。本發(fā)明的立體卷曲的蛋白質(zhì)纖維，由甲、乙兩片具有不相同的凝膠絲沸水收縮率的蛋白質(zhì)材質(zhì)半圓柱或半橢圓柱絲片相互復(fù)合構(gòu)成。立體卷曲蛋白質(zhì)纖維的制備方法包括如下步驟分別制作較低S值和較高S值的紡絲漿，采用并列型雙組份復(fù)合濕法紡絲方法加工制成立體卷曲纖維。檢測結(jié)果表明，纖維纖度為1.55dtex，抗張強度為2.1cN/dtex以上，斷裂伸長為27.3％以上。纖維螺旋數(shù)可達到200個/10cm以上。經(jīng)切斷、梳毛和紡紗，可以制得手感彈性和豐滿、輕盈的紗線。由于纖維含有許多細小的卷曲波，對光線產(chǎn)生漫發(fā)射，所以纖維、紗線光澤柔和高雅，具有天然的毛感。
文檔編號D01F8/00GK1566422SQ0312926
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月16日
發(fā)明者許登堡 申請人:中國華源集團有限公司