一種羊毛角蛋白再生纖維素纖維的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種羊毛角蛋白再生纖維素纖維的制備方法，具體步驟為先制備粘膠紡絲原液，再制備羊毛角蛋白溶液，然后將粘膠紡絲原液和角蛋白溶液混合，再加入交聯(lián)劑，混合后進(jìn)行濕法紡絲，即得。采用本發(fā)明制備得到的羊毛角蛋白再生纖維素纖維中蛋白含量可達(dá)6%以上，而且生產(chǎn)工藝流程簡單，生產(chǎn)效率高。
【專利說明】一種羊毛角蛋白再生纖維素纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紡織生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種羊毛角蛋白再生纖維素纖維的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天然角蛋白廣泛存在于自然界，來源豐富，我國每年大約有幾十萬噸的角蛋白原材料(如毛發(fā)、羽毛，鱗片等)被廢棄，大量角蛋白的廢棄不但造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，還會(huì)對生態(tài)環(huán)境造成危害。因此，對角蛋白進(jìn)行回收利用，不僅能夠保護(hù)環(huán)境，還可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。天然角蛋白本身擁有許多優(yōu)異的性能，如良好的機(jī)械性能、優(yōu)于合成材料的化學(xué)性能、良好的生物可降解性和相容性等，使它在許多生物組織結(jié)構(gòu)中起著基本的支撐作用，這也是人們在使用各種再生材料時(shí)所需要具有的基本性能。因此，將角蛋白制成高新技術(shù)及產(chǎn)品，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，可被廣泛的應(yīng)用于食品、生物、醫(yī)療、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。
[0003]近年來，羊毛角蛋白與再生纖維共混成纖成為研究的熱點(diǎn)。一方面，將廢棄羊毛以及其他動(dòng)物毛發(fā)溶解再利用并與纖維素溶液共混紡制成纖維，可以節(jié)約資源，提高廢棄毛發(fā)的價(jià)值；另一方面，研制出新型纖維符合現(xiàn)代人對織物的使用需求，因此具有很好的研究價(jià)值。
[0004]目前角蛋白與粘膠共混纖維的研究較多，但多是在角蛋白和粘膠結(jié)合方面有差異。常見的有采取離子液體法將角蛋白和纖維素共混的方法制備共混液和溶液；采取加入引發(fā)劑的方法使角蛋白與纖維素發(fā)生接枝反應(yīng)。此外還有采取加入交聯(lián)劑的方法是角蛋白和纖維素之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)制備羊毛角蛋白與纖維素共混纖維。但是由于所制備的角蛋白溶液分子量較低，與纖維素的結(jié)合力較小，使得蛋白在纖維上的固著率偏低，因而所制得的角蛋白再生纖維素纖維中的蛋白含量較低，無法達(dá)到角蛋白再生纖維素纖維的預(yù)期效果。東華大學(xué)張猛的碩士論文《廢棄羊毛的溶解及與纖維素共混的研究》中提出一種利用離子液體溶解羊毛制取角蛋白溶液并與粘膠共混后進(jìn)行紡絲的方法，此法有著環(huán)保無污染的特點(diǎn)，但是離子液體價(jià)格昂貴，達(dá)8000元/Kg，無法大規(guī)模的應(yīng)用。青島大學(xué)李明華的碩士論文《角蛋白質(zhì)與粘膠纖維素接枝共聚成纖及其性能的研究》中采用堿法溶解羊毛制取角蛋白溶液，此法工藝簡單，但是得到的角蛋白溶液得率較低，低于80%，蛋白分子量較低，導(dǎo)致制得的纖維上蛋白含量較低。浙江理工大學(xué)付學(xué)忠的碩士學(xué)位論文《纖維素與角蛋白復(fù)合材料的制備及性能研究》中提出采取還原法制備角蛋白溶液并與纖維素共混，此法所制的蛋白溶液中蛋白分子量相對較高，但是蛋白產(chǎn)率也相對較低，而且反應(yīng)條件溫和，耗時(shí)較長，影響生產(chǎn)效率。
[0005]一般情況下，角蛋白分子內(nèi)的二硫鍵使肽鏈內(nèi)部和肽鏈之間發(fā)生交聯(lián)，形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使天然角蛋白難以降解，給毛發(fā)中角蛋白的提取帶來困難。普通的溶劑或溫和的酸堿都不能溶解毛發(fā)纖維中的角蛋白，比較強(qiáng)的酸堿能溶解毛發(fā)蛋白，可在破壞分子間作用力及角蛋白二、三級結(jié)構(gòu)的同時(shí)使肽鏈發(fā)生斷裂，得到的產(chǎn)物往往是分子量較小的蛋白，甚至是多肽，且產(chǎn)率偏低。要制得分子量較高、溶解性較好的角蛋白，只能通過選擇性的打開二硫鍵、破壞氫鍵等方法來實(shí)現(xiàn)。
[0006]目前提取角蛋白的方法大致有機(jī)械法、化學(xué)法和生物法等。但是這些方法多有著蛋白得率較低，蛋白分子量偏小，工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，不僅會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)影響到纖維中最終的蛋白含量及纖維強(qiáng)力等指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種羊毛角蛋白再生纖維素纖維的制備方法，本發(fā)明制備得到的羊毛角蛋白再生纖維素纖維中蛋白含量可達(dá)6%以上，而且生產(chǎn)工藝流程簡單，生產(chǎn)效率高。
[0008]一種羊毛角蛋白再生纖維素纖維的制備方法，包括以下步驟:
[0009]步驟I,制備粘膠紡絲原液；
[0010]步驟2，制備羊毛角蛋白溶液:用蒸餾水配制羊毛蛋白粉溶液，然后向溶液中加入硫系還原劑，攪拌均勻后再加入角蛋白酶，將溶液pH調(diào)節(jié)至7.5?8.0，升溫至50?60°C，保溫后過濾即得角蛋白溶液；
[0011 ] 步驟3，將步驟I所得粘膠紡絲原液和步驟2所得角蛋白溶液混合，再加入交聯(lián)劑，混合后進(jìn)行濕法紡絲。
[0012]作為上述發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟2中所用的羊毛蛋白粉的粗蛋白含量大于80%。
[0013]作為上述發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟2中配制的羊毛蛋白粉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8 ?12%。
[0014]作為上述發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟2中加入的硫系還原劑占羊毛蛋白粉質(zhì)量百分比的0.5?1.5%。
[0015]作為上述發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟2中加入的角蛋白酶占羊毛蛋白粉質(zhì)量百分比的0.5?1.5%。
[0016]作為上述發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟3中所用的角蛋白溶液與粘膠紡絲原液質(zhì)量百分比為5?10%。
[0017]作為上述發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟3中加入的交聯(lián)劑占粘膠紡絲原液中甲基纖維素含量的5?10%。
[0018]作為上述發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟2中的硫系還原劑可以為亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉或硫代硫酸鈉中的一種。
[0019]作為上述發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟3中的交聯(lián)劑可以為1，3_ 二氯-2-丙醇、乙二醇二縮水甘油醚或聚乙二醇二縮水甘油醚中的兩種或三種的混合物。
[0020]本發(fā)明采用角蛋白酶對羊毛蛋白進(jìn)行水解，首先用還原劑打開角蛋白大分子鏈間的二硫鍵，破壞其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，然后加入角蛋白酶對其進(jìn)行降解；一方面還原劑的加入破壞了角蛋白分子間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，更加有利于角蛋白酶的水解作用，提高的了酶的降解效率；另一方面由于生物酶具有高效、專一、反應(yīng)條件溫和等特點(diǎn)，得到的角蛋白溶液水解程度較小，水解產(chǎn)物分子量較大且相對集中，更加有利于跟纖維的固著。傳統(tǒng)的纖維制造過程中醛化是在后道工藝中加入，增加工藝流程，同時(shí)醛化還使得甲醛溢出對人體有傷害，為了避免醛化過程中縮醛液以及醛化后的纖維對人體的傷害，本發(fā)明通過在濕法紡絲階段加入交聯(lián)劑，增加蛋白在纖維上的交聯(lián)固著效用，無需經(jīng)過醛化步驟，縮短的生產(chǎn)的工藝流程，提高了生產(chǎn)效率。
[0021]采用本發(fā)明制備得到的羊毛角蛋白再生纖維素纖維中蛋白含量可達(dá)6%以上，克服了因降解羊毛角蛋白的方法不同導(dǎo)致的纖維中蛋白含量較低的缺點(diǎn)。在紡絲過程中加入交聯(lián)劑，有效將蛋白固著在纖維上，不僅可以提高纖維中蛋白的含量，還能保證經(jīng)多次洗滌后纖維中蛋白含量不會(huì)明顯下降。采取生物法與還原法結(jié)合的方法對羊毛進(jìn)行降解提取，即先利用還原劑對羊毛蛋白進(jìn)行預(yù)處理，再用角蛋白酶對其降解，制得的角蛋白溶液分子量分布范圍較小，且分子量相對較大，避免了蛋白質(zhì)的因過多流失導(dǎo)致的浪費(fèi)，同時(shí)也減少了助劑的用量，也解決了助劑價(jià)格昂貴造成生產(chǎn)成本偏高難產(chǎn)業(yè)化的問題；該法無需經(jīng)過醛化步驟，縮短了生產(chǎn)工藝流程，提高了生產(chǎn)效率。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1
[0023]對比化學(xué)法、生物酶法和本發(fā)明所制得的角蛋白溶液。
[0024]化學(xué)法主要是通過酸堿水解法使得蛋白大分子鏈斷裂或者通過氧化還原的方法使蛋白大分子內(nèi)(間)的二硫鍵斷裂到達(dá)溶解的目的。主要有酸堿水解法、氧化法和還原法等
[0025]生物酶法是利用角蛋白酶的專一性使其角蛋白降解制得角蛋白溶液的目的。
[0026]本發(fā)明采用生物酶法與還原法結(jié)合的方法，先加入還原劑打開蛋白分子間(內(nèi))的二硫鍵，再加入角 蛋白酶作用制得角蛋白溶液。
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種羊毛角蛋白再生纖維素纖維的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1，制備粘膠紡絲原液； 步驟2,制備羊毛角蛋白溶液:用蒸懼水配制羊毛蛋白粉溶液，然后向溶液中加入硫系還原劑，攪拌均勻后再加入角蛋白酶，將溶液PH調(diào)節(jié)至7.5?8.0，升溫至50?60°C，保溫后過濾即得角蛋白溶液； 步驟3，將步驟I所得粘膠紡絲原液和步驟2所得角蛋白溶液混合，再加入交聯(lián)劑，混合后進(jìn)行濕法紡絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的羊毛角蛋白再生纖維素纖維的制備方法，其特征在于:所述步驟2中所用的羊毛蛋白粉的粗蛋白含量大于80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的羊毛角蛋白再生纖維素纖維的制備方法，其特征在于:所述步驟2中配制的羊毛蛋白粉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8?12%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的羊毛角蛋白再生纖維素纖維的制備方法，其特征在于:所述步驟2中加入的硫系還原劑占羊毛蛋白粉質(zhì)量百分比的0.5?1.5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的羊毛角蛋白再生纖維素纖維的制備方法，其特征在于:所述步驟2中加入的角蛋白酶占羊毛蛋白粉質(zhì)量百分比的0.5?1.5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的羊毛角蛋白再生纖維素纖維的制備方法，其特征在于:所述步驟3中所用的角蛋白溶液與粘膠紡絲原液質(zhì)量百分比為5?10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的羊毛角蛋白再生纖維素纖維的制備方法，其特征在于:所述步驟3中加入的交聯(lián)劑占粘膠紡絲原液中甲基纖維素含量的5?10%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的羊毛角蛋白再生纖維素纖維的制備方法，其特征在于:所述步驟2中的硫系還原劑可以為亞硫酸納、亞硫酸氣納或硫代硫酸納中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的羊毛角蛋白再生纖維素纖維的制備方法，其特征在于:所述步驟3中的交聯(lián)劑可以為I，3-二氯-2-丙醇、乙二醇二縮水甘油醚或聚乙二醇二縮水甘油醚中的兩種或三種的混合物。
【文檔編號】D01F8/18GK104005114SQ201410186804
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】毛軍, 陳紅霞, 陸鵬, 丁可敬 申請人:江蘇金太陽布業(yè)有限公司