一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料及其制备方法技术

本发明专利技术属于纺织材料技术领域，公开了一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料及其制备方法。本发明专利技术的制备方法包括步骤：针织面料预处理；蚕丝纤维脱胶处理，脱胶后清洗、干燥、粉碎、溶解、过滤、透析，得到蚕丝蛋白溶液；将蚕丝蛋白溶液整理到预处理针织面料上，进行真空冷冻干燥处理及热处理，得到基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料。本发明专利技术采用水性封端二异氰酸酯预处理针织面料，提高纤维与蛋白气凝胶的结合牢度和弹性；在真空冷冻干燥处理形成蛋白气凝胶过程中，纤维材料进一步原纤化，纤维内部孔隙增多，增加纤维内部静止空气含量，同时提高织物本身的保暖性；以低值蚕丝为原料，有效改善面料的舒适性和亲肤性。改善面料的舒适性和亲肤性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纺织材料
，尤其涉及一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料及其制备方法。

技术介绍

[0002]气凝胶材料是一种多孔网状结构材料，是用大量气体代替凝胶中的液体，并形成稳定三维网状结构的固体材料，其特征是密度极低，气凝胶的密度一般为0.001～0.5g/cm3，是目前世界上最轻的固体材料。气凝胶材料内部孔隙中充满静止空气，赋予其低热导特性，这就使气凝胶材料在隔热保温领域有广阔的应用前景。
[0003]气凝胶材料按照来源可分为无机气凝胶、有机聚合物气凝胶和生物质气凝胶三大类。无机气凝胶和有机聚合物气凝胶原料和制备方法一直受到研究人员的关注，相关技术也在不断优化进步，并且得到了广泛应用。但是，无机气凝胶和有机聚合物气凝胶的生物相容性差，难以生物降解，限制了其在纺织面料上的应用。生物质气凝胶原料资源丰富，具有生物相容性好、可生物降解等优点。丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子蛋白，含有18种氨基酸，与人体组织具有良好的相容性，目前主要研究集中于医用领域，蛋白气凝胶可为细胞生长、粘附和增殖等提供良好的生物环境，可用于医用敷料、组织修复、组织培养支架等医学领域，但在生物体隔热保温的领域鲜有研究。
[0004]目前生物蛋白气凝胶的制备方法主要包括：首先溶解天然蛋白物质，制备蛋白水溶液，然后通过超临界流体干燥或冷冻干燥技术，使冰晶升华成水蒸气并从织物上脱离，蛋白溶液中蛋白分子在其位置上由冰晶支撑，在冰晶升华时，在蛋白分子间留下孔隙，从而使蛋白溶液脱水形成蛋白气凝胶，这种方法得到的气凝胶存在强度低、容易坍塌等问题。因此，亟需提供一种具有更高强度、结构稳定、隔热保温并以生物蛋白气凝胶为主的纺织材料。

技术实现思路

[0005]基于上述低值天然纤维原料气凝胶的利用和保暖功能纺织面料开发技术现状，本专利技术的目的在于提供一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料及其制备方法，以解决现有生物蛋白气凝胶存在的强度低、容易坍塌的技术问题。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)采用整理剂对针织面料进行预处理，得到预处理针织面料；
[0009](2)将蚕丝纤维进行脱胶处理，脱胶后将蚕丝纤维清洗、干燥、粉碎，将粉碎后的蚕丝纤维溶解、过滤、透析，得到蚕丝蛋白溶液；
[0010](3)将蚕丝蛋白溶液整理到预处理针织面料上，进行真空冷冻干燥处理，然后进行热处理，得到基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料；
[0011]所述步骤(1)和所述步骤(2)没有先后顺序限制。
[0012]进一步的，在所述一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法中，步骤(1)所述整理剂中包含水性封端二异氰酸酯，所述整理剂的浓度为10～20g/L；步骤(1)所述预处理的方法为浸渍法，所述预处理的温度为20～30℃，所述预处理的时间为20～60min。
[0013]进一步的，在所述一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法中，所述水性封端二异氰酸酯的制备方法为：配制质量浓度为20～30％亚硫酸氢钠水溶液，向亚硫酸氢钠水溶液中加入亚硫酸氢钠水溶液体积30～50％的乙醇，得到质量浓度为12～20％亚硫酸氢钠的乙醇水溶液，采用体积分数为10～20％乙酸乙酯的水溶液将二异氰酸酯溶解，得到二异氰酸酯混合溶液，将二异氰酸酯混合溶液滴加到亚硫酸氢钠的乙醇水溶液中进行反应，反应的温度为20～30℃，其中，亚硫酸氢钠和二异氰酸酯包含的
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NCO基之间的摩尔比为1：1～1.5，二异氰酸酯包含六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、4,4
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二环己基甲烷二异氰酸酯中的任一种。
[0014]进一步的，在所述一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法中，步骤(1)所述针织面料包括纤维素纤维针织面料、蛋白质纤维针织面料、纤维素纤维与蛋白质纤维混纺针织面料中的任一种。
[0015]进一步的，在所述一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法中，步骤(2)所述脱胶处理的具体方法为采用碱
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尿素体系脱胶：将蚕丝纤维放入碳酸钠质量浓度为1～5％、尿素质量浓度为0～50％的混合体系中，蚕丝纤维与混合体系的浴比为1：40～50，所述脱胶处理的温度为90～100℃，所述脱胶处理的时间为1～2h。
[0016]进一步的，在所述一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法中，步骤(2)所述溶解的溶剂选自溴化锂溶液或氯化钙、无水乙醇和水的三元混合溶液中的一种。
[0017]进一步的，在所述一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法中，所述溴化锂(LiBr)溶液溶解粉碎后的蚕丝纤维的条件为：LiBr的浓度为9.0～9.5mol/L，粉碎后的蚕丝纤维与溴化锂溶液的浴比为1：8～12，溶解的温度为60～70℃，溶解的时间为1.0～2.0h，得到蚕丝纤维溶解液。
[0018]进一步的，在所述一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法中，所述氯化钙、无水乙醇和水的三元混合溶液溶解粉碎后的蚕丝纤维的条件为：氯化钙：无水乙醇：水的摩尔比为1：1.8～2.2：7.7～8.3，粉碎后的蚕丝纤维与氯化钙、无水乙醇和水的三元混合溶液的浴比为1：15～25，溶解的温度为75～85℃，溶解的时间为1.5～2.5h，得到蚕丝纤维溶解液。
[0019]进一步的，在所述一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法中，步骤(2)所述透析的方法具体为：用截留分子量为8～14KD的透析袋在水中透析，每隔3～5h更换水，所述透析的时间为40～60h，所述蚕丝蛋白溶液的浓度为10～25mg/mL。
[0020]进一步的，在所述一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法中，步骤(3)所述整理的方法为浸渍法，所述预处理针织面料与所述蚕丝蛋白溶液的浴比为1：20～30，所述整理的温度为40～50℃，所述整理的时间为30～60min。
[0021]进一步的，在所述一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法中，步骤(3)所述在进行真空冷冻干燥处理前，还进行预冷冻处理，预冷冻处理的温度为
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15～
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25℃，预冷冻处理的时间为15～30h。
[0022]进一步的，在所述一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法中，步骤(3)所述真空冷冻干燥处理的内部气压<10Pa，所述真空冷冻干燥处理的温度为
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40～
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55℃，所述真空冷冻干燥处理的时间为40～60h，所述热处理的温度为80～120℃，所述热处理的时间为20～60min。
[0023]本专利技术还提供了基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法制得的一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料。
[0024]经由上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用整理剂对针织面料进行预处理，得到预处理针织面料；(2)将蚕丝纤维进行脱胶处理，脱胶后将蚕丝纤维清洗、干燥、粉碎，将粉碎后的蚕丝纤维溶解、过滤、透析，得到蚕丝蛋白溶液；(3)将蚕丝蛋白溶液整理到预处理针织面料上，进行真空冷冻干燥处理，然后进行热处理，得到基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料；所述步骤(1)和所述步骤(2)没有先后顺序限制。2.根据权利要求1所述的一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述整理剂中包含水性封端二异氰酸酯，所述整理剂的浓度为10～20g/L；步骤(1)所述预处理的方法为浸渍法，所述预处理的温度为20～30℃，所述预处理的时间为20～60min。3.根据权利要求2所述的一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法，其特征在于，所述水性封端二异氰酸酯的制备方法为：配制质量浓度为20～30％亚硫酸氢钠水溶液，向亚硫酸氢钠水溶液中加入亚硫酸氢钠水溶液体积30～50％的乙醇，得到质量浓度为12～20％亚硫酸氢钠的乙醇水溶液，采用体积分数为10～20％乙酸乙酯的水溶液将二异氰酸酯溶解，得到二异氰酸酯混合溶液，将二异氰酸酯混合溶液滴加到亚硫酸氢钠的乙醇水溶液中进行反应，反应的温度为20～30℃，其中，亚硫酸氢钠和二异氰酸酯包含的
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NCO基之间的摩尔比为1：1～1.5，二异氰酸酯包含六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、4,4
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二环己基甲烷二异氰酸酯中的任一种。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种基于生物蛋白气凝胶的保暖针织面料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述脱胶处理的具体方法为采用碱
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尿素体系脱胶：将蚕丝纤维放入碳酸钠质量浓度为1～5％...

【专利技术属性】
技术研发人员：田俊莹，何天虹，李伟，卫金龙，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：