一种角蛋白纺丝原液及其制备的角蛋白再生纤维制造技术

本发明专利技术公开了一种角蛋白纺丝原液及其制备的角蛋白再生纤维，所述角蛋白纺丝原液由如下原料在水中反应制备得到：羊毛，蛋白质变性剂，还原剂，增韧剂，所述蛋白质变性剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基硫酸钠或十二烷基硫酸钠中的一种或几种。本发明专利技术无需使用尿素或溴化锂等试剂，可不经任何提纯处理，直接用于纺丝制备再生纤维，制备方法较为简单，羊毛角蛋白利用率较高。而且本发明专利技术能够减少角蛋白主链的破坏，不含尿素或溴化锂，得到的角蛋白溶解液配合适量的增韧剂纺丝后得到的再生纤维与天然羊毛相仿的力学性能，且，该角蛋白再生纤维的角蛋白含量高。

【技术实现步骤摘要】
一种角蛋白纺丝原液及其制备的角蛋白再生纤维
本专利技术涉及动物蛋白再生纤维
，更具体地，涉及一种角蛋白纺丝原液及其制备的角蛋白再生纤维。
技术介绍
随着环境污染的加剧和自然资源的消耗，将废弃物回收并制备成再生材料得到了日益广泛的重视。羊毛作为一种高端的纺织品原料，穿着舒适性、保温性和透气性良好。然而，在洗毛、梳理、精梳和纺纱等纺织加工过程，每年会产生数以千吨的废弃羊毛。另外，羊肉生产过程中也会产生大量短而粗的废弃羊毛，只能作为垃圾被填埋或焚烧。在自然资源紧缺、合成纤维无法满足日益增长的高档动物纤维纺织品需求的背景下，回收废弃羊毛并将其开发成可作为纺织品应用的再生动物蛋白纤维，必将产生巨大的经济效益和环境效益。传统溶解羊毛的方法往往需要采用浓度高达42％～50％的尿素或溴化锂等溶剂，以破坏羊毛角蛋白分子间大量存在的氢键，同时调节溶液的pH值为碱性，并加入少量的十二烷基硫酸钠与角蛋白形成胶束以制备稳定的溶液。该方法制备的溶液中角蛋白浓度比较低(一般只有5％)，无法满足直接纺丝的需求。如果提高浓度，角蛋白难以充分溶解，影响再生纤维的力学性能。为了制备满足纺丝要求的高浓度角蛋白纺丝液，一般羊毛溶解后还需要分离去除溶液中不溶解的羊毛残渣，然后通过透析或者调节等电点等方法除去尿素或溴化锂等小分子，以上两步纯化工艺都会导致角蛋白的损失，最高只能回收约70％的角蛋白。提纯的角蛋白还需再溶解成纺丝液，才能进行下一步的纺丝工艺。可见，现有技术通过回收羊毛制备的角蛋白纺丝原液方法复杂，需要经过溶解、提纯、再溶解等过程，原料损失严重。而且，通过纺丝得到的角蛋白再生纤维力学性能较差，无法同时满足强度和韧性的要求。例如，中国专利申请CN103205861A公开了一种羊毛角蛋白纺丝液，采用采用硫化钠/尿素/十二烷基硫酸钠方法溶解羊毛，其制备角蛋白纺丝原液的方法较为复杂，而且纺丝得到的角蛋白再生纤维力学性能较差。因此，需要开发出制备方法较为简单、有利于提高角蛋白再生纤维力学性能的角蛋白纺丝原液。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的制备方法复杂、纺丝得到的角蛋白再生纤维力学性能较差的缺陷，提供一种角蛋白纺丝原液，提供的角蛋白纺丝原液制备方法较为简单，能够直接制备出高浓度和粘度的纺丝原液，直接应用于湿法纺丝，而且能够减少角蛋白主链的破坏，不含尿素或溴化锂，有利于提高制得的角蛋白再生纤维力学性能，获得良好的强度和韧性。本专利技术的另一目的在于提供一种角蛋白再生纤维。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种角蛋白纺丝原液，由如下重量份数的原料在水中反应制备得到：所述蛋白质变性剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基硫酸钠或十二烷基硫酸钠中的一种或几种。所述羊毛可以为废弃羊毛。专利技术人研究发现，现有技术采用尿素或溴化锂来溶解羊毛时，需要在高温条件下进行，碱性环境、高浓度的尿素和溴化锂都会在一定程度上破坏角蛋白主链，降低角蛋白分子量。角蛋白分子量降低，使得纺丝得到的角蛋白再生纤维力学性能较差，无法同时满足强度和韧性的要求。专利技术人研究进一步研究发现，在不使用尿素或溴化锂等试剂破坏氢键的情况下，仅仅通过适当提高十二烷基硫酸钠等表面活性剂的用量，用作蛋白质变性剂，配合还原剂，即可充分溶解羊毛，能够制备出浓度高达20％、可直接用于湿法纺丝的羊毛角蛋白溶液。在羊毛溶解过程中，利用十二烷基硫酸钠等作为表面活性剂，其亲水端-SO4-2可与角蛋白分子形成氢键，与角蛋白本身结构中的氢键形成竞争关系，从而达到破坏羊毛内部的氢键作用，而疏水端则与角蛋白中油性基团形成疏水作用，瓦解角蛋白内部疏水区结构，使还原剂进一步进入羊毛内部破坏二硫键，充分溶解羊毛。而角蛋白溶解后，表面活性剂通过疏水作用与角蛋白形成胶束，充分暴露角蛋白中的亲水基团和表面活性剂的亲水端，从而大大提高角蛋白在水中的溶解度。本专利技术根据纺丝工艺要求，通过充分溶解废弃羊毛制得高浓度(高达20％)角蛋白溶液，可不经任何提纯处理，溶解液可全部作为纺丝液直接用于制备再生纤维，避免了传统方法中角蛋白溶液浓度低、因提纯处理所带来的原料损失、资源浪费和繁杂工艺等问题，实现了废弃羊毛的高效回收利用。而且，本专利技术能够减少角蛋白主链的破坏，不含尿素或溴化锂，有利于提高制得的角蛋白再生纤维力学性能。得到的角蛋白溶解液配合适量的增韧剂得到纺丝原液，纺丝后进行常规的后交联处理，即获得具有良好的强度和韧性的角蛋白再生纤维。优选地，所述蛋白质变性剂为4～10份。优选地，羊毛与水的质量比为1∶3～8.45。优选地，所述反应的温度为60～80℃，反应时间为12～24h。优选地，所述蛋白质变性剂为十二烷基硫酸钠。优选地，所述还原剂为二硫苏糖醇、巯基乙酸、硫化钠或硼氢化钠中的一种或几种。优选地，所述还原剂为二硫苏糖醇和/或巯基乙酸。优选地，所述增韧剂为聚乙烯醇、羟丙基纤维素或聚轮烷接枝聚己内酯中一种或几种。优选地，所述聚乙烯醇的分子量Mw为31000～50000g/mol。优选地，所述羟丙基纤维素的取代度为60～66％。优选地，所述聚轮烷接枝聚己内酯的分子量Mw为300000～400000g/mol。可选地，所述聚轮烷接枝聚己内酯中，聚己内酯的含量为75wt％。所述聚轮烷接枝聚己内酯的原料可以为分子量Mw为3000g/mol的聚己内酯。所述聚轮烷接枝聚己内酯可通过市售得到。本专利技术还保护一种角蛋白再生纤维，所述角蛋白再生纤维由上述角蛋白纺丝原液通过湿法纺丝、再进行后交联处理得到。所述湿法纺丝的步骤为：将上述角蛋白纺丝原液脱气泡后，以氯化铵饱和溶液为凝固浴，纺丝制得初生纤维。所述后交联处理的步骤为：将所述初生纤维浸泡在戊二醛的水溶液中，交联完成后，洗涤、干燥，得到所述角蛋白再生纤维。所述后交联的温度可以为室温。所述戊二醛的水溶液的浓度可以为5％。所述后交联处理的浸泡的时间可以为1～2min。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术无需使用尿素或溴化锂等试剂，能够直接制备得到符合纺丝工艺要求的高浓度角蛋白原液，可不经任何提纯处理，直接用于纺丝制备再生纤维，角蛋白纺丝原液制备方法较为简单。避免了传统方法中角蛋白溶液浓度低、因提纯处理所带来的原料损失、资源浪费和繁杂工艺等问题，实现了废弃羊毛的高效回收利用。而且本专利技术能够减少角蛋白主链的破坏，不含尿素或溴化锂，有利于提高制得的角蛋白再生纤维力学性能。得到的角蛋白溶解液配合适量的增韧剂得到纺丝原液，纺丝后进行常规的后交联处理，即可制备出力学性能优越(具有良好的强度和韧性)、以羊毛角蛋白为主要基体材料的再生动物蛋白纤维。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的角蛋白再生纤维的SEM图片。图2为本专利技术实施例1制备的角蛋白再生纤维的XRD谱图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。实施例中的原料均可通过市售得到；实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种角蛋白纺丝原液，其特征在于，由如下重量份数的原料在水中反应制备得到：/n

【技术特征摘要】
1.一种角蛋白纺丝原液，其特征在于，由如下重量份数的原料在水中反应制备得到：



所述蛋白质变性剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基硫酸钠或十二烷基硫酸钠中的一种或几种。


2.根据权利要求1所述的角蛋白纺丝原液，其特征在于，所述蛋白质变性剂为4～10份。


3.根据权利要求1所述的角蛋白纺丝原液，其特征在于，所述反应的温度为60～80℃，反应时间为12～24h。


4.根据权利要求1或2所述的角蛋白纺丝原液，其特征在于，所述蛋白质变性剂为十二烷基硫酸钠。


5.根据权利要求1所述的角蛋白纺丝原液，其特征在于，所述还原剂为二硫苏糖醇、巯基乙酸、硫化钠或硼氢化钠中的一种或几种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：容敏智，曹广盛，章明秋，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44