一种角蛋白晶须改性的复合纤维及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种角蛋白晶须改性的复合纤维及其制备方法。所述的角蛋白晶须改性的复合纤维由高分子材料和分散在高分子材料中的从天然角蛋白纤维中提取的角蛋白晶须组成，其中，所述角蛋白晶须与高分子材料的重量比为５－２０∶８０－９５，所述角蛋白晶须在复合纤维中沿纤维轴向取向分布。本发明专利技术复合纤维的机械性能能够满足生产加工的需要，纤维的吸湿性、染色性、抗紫外性能和抗静电性能得到显著改善。蛋白质晶须可由废弃羊毛或其它无纺用价值的动物纤维材料制备，其原料来源广泛，成本低廉，加工工艺简单。采用湿法纺丝或干法纺丝生产晶须改性的复合纤维，其加工过程与传统工艺相同，易于产业化生产，经济效益显著。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于复合纤维

技术介绍
随着科学技术的不断进步，相继出现了众多蛋白质改性的功能性纺织纤维材料。传统 的化学纤维通过改性处理不但改善了其本身吸湿、透气、染色性差的缺点，还具有抗静电、 防紫外和保健等功能性。目前，已有许多专利报道了此类技术。中国专利"腈纶表面接枝蛋白质改性纤维及其制造方法"(200510044184.2)。该专利技术 制备了一种皮芯结构的蛋白质改性纤维，皮层为植物蛋白接枝覆盖层，芯层为腈纶。改性 后的纤维表层完全由蛋白质覆盖，具有良好的皮肤亲和性、染色性和抗静电性。中国专利"牛奶蛋白与聚乙烯醇共聚纤维及其制造方法"(01106274.6)。该专利技术将牛 奶与聚乙烯醇在反应釜中交联共聚，脱泡、纺丝，得到牛奶蛋白与聚丙烯醇共聚纤维。中国专利"珍珠蛋白功能合成纤维及其制造方法"(02103890.2)。该专利技术将颗粒度小 于2ym的珍珠粉体与聚酰胺、改性聚酰胺或PP树脂中的一种以及偶联剂、分散剂等助剂 相混合，加热后高速捏合，经双螺杆共混挤出，制成功能母粒。将干燥后的功能母粒与纤 维级树脂切片相混合，经熔融纺丝制备功能合成纤维。中国专利"一种用天然蛋白纤维超细粉体改性的化学纤维及其生产方法" (200410013429. 0)。该专利技术将切短后的毛纤维用超细化粉体加工设备进一步粉碎成平均 粒径〈5um的超细粉体。通过湿法纺丝或熔融纺丝制备蛋白质改性化学纤维。以上所述专利技术主要通过两种方式制备蛋白质改性化学纤维其一，将提取的蛋白 质溶液与高分子材料接枝或共混后纺丝成纤；其二，将蛋白质颗粒混入纤维切片中，通过 纺丝工艺制备蛋白质改性的化学纤维。第一种方式的缺点是蛋白质与高分子材料的接枝率 较低，纤维体的构成仍以高分子材料为主，蛋白质的优良性能在纤维的使用性能上并未得 到充分的发挥，第二种方式的缺点是颗粒状结构单元的混入容易造成纤维机械性能劣化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采用角蛋白晶须改性的复合纤维及其制备方法，以提高纤维 的染色性、吸湿性、抗紫外性能、抗静电性能和力学性能。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供一种角蛋白晶须改性的复合纤维，其特征在于，由高分子材料和分散在高分子材料中的从天然角蛋白纤维中提取的角蛋白晶须组 成，其中，所述角蛋白晶须与高分子材料的重量比为5-20: 80-95，所述角蛋白晶须在复合纤维中沿纤维轴向取向分布。所述的天然角蛋白纤维优选为羊毛、牛毛、猪毛、兔毛、人发或驼毛。所述的角蛋白晶须的直径优选为0. 2-3 P m且长度优选为20-120 y m。 所述的高分子材料优选为聚乙烯醇或聚丙烯腈。本专利技术还提供了上述角蛋白晶须改性的复合纤维的制备方法，其特征在于，具体步骤 为将高分子材料溶于溶剂中配成高分子材料溶液，将角蛋白晶须分散于同种溶剂中配成 与上述高分子材料溶液浓度相同的角蛋白晶须分散液，将高分子材料溶液和角蛋白晶须分 散液混合，以速度8000-12000r/min搅拌3-8min或以功率50-100W和频率20_40kHz超声 波振荡2-5min得到纺丝液，脱泡，湿法纺丝或干法纺丝。所述的高分子材料溶液优选为重量百分比浓度为20%-30%的聚乙烯醇水溶液、重量百 分比浓度为36%_45%的聚乙烯醇水溶液、重量百分比浓度为20%_30%的聚丙烯腈水溶液或 重量百分比浓度为25%-30%的聚丙烯腈二甲基甲酰胺溶液，其中，所述聚丙烯腈水溶液是 通过将聚丙烯腈溶于重量百分比浓度为45%-60%的硫氰酸钠水溶液中制得。所述高分子材料溶液为重量百分比浓度为20%-30%的聚乙烯醇水溶液时，采用湿法纺 丝，具体步骤优选为将纺丝液从喷丝孔中压入重量百分比浓度为20%-45%的硫酸铵水溶 液凝固浴中凝固成角蛋白晶须改性的聚乙烯醇纤维，其中，凝固浴温度为30。C，纺丝液的 温度为50-60。C，纺丝速度为50-100m/min。所述高分子材料溶液为重量百分比浓度为36%-45%的聚乙烯醇水溶液时，采用干法纺 丝，具体步骤优选为将纺丝液从喷丝孔中压入热空气中使水分挥发，得到角蛋白晶须改 性的聚乙烯醇纤维，其中，热空气的温度为130°C，纺丝液的温度为120-125°C，纺丝速 度为100-350m/min。所述的高分子材料溶液为聚丙烯腈水溶液时，所述的湿法纺丝的具体步骤优选为将纺丝液从喷丝孔中压入重量浓度为6%-12%的硫氰酸钠水溶液凝固浴中凝固成角蛋白晶须 改性的聚丙烯腈纤维，其中，凝固浴温度为3(TC，纺丝液的温度为50-6(TC,纺丝速度为 50國100m/min。所述的高分子材料溶液为聚丙烯腈二甲基甲酰胺溶液时，所述的干法纺丝的具体步骤优选为将纺丝液从喷丝孔中压入热空气中使溶剂挥发，得到角蛋白晶须改性的聚丙烯腈纤维，其中，热空气的温度为IO(TC，纺丝液的温度为室温，纺丝速度为200-500m/min。本专利技术混入的是晶须状物质，尺度上为亚微米到微米尺度，且为各向异性和异形体， 与第二种方法的颗粒状混合方式在增强性能上截然不同。颗粒状结构单元的混入使复合纤 维的强度下降，结构劣化；而晶须增强复合纤维的强度增强，结构优化。虽与第二种方式 相比都是固体物质混入，但本专利技术所采用角蛋白晶须填充材料具有以下特点①由天然角 蛋白纤维中提取的晶须结构体保留了天然角蛋白动物纤维自身所固有的结构；②角蛋白晶 须为原纤状、细长的各向异性体，而非通过切割、研磨或完全溶解后喷雾干燥所得的各向 同性的球状颗粒粉体。本专利技术所述的晶须在形态和性质上与球状颗粒粉体完全不同。由于 晶须具有一定的长径比，在纺丝液流动和取向牵伸的过程中会形成沿纤维轴向的取向分 布。与粉碎工艺形成的各向同性颗粒材料相比，本专利技术所采用的晶须填充材料在赋予改性 纤维良好染色性、吸湿性、抗紫外性能和抗静电性能的同时，能够对纤维起到增强作用。本专利技术所采用的角蛋白晶须提取于天然角蛋白动物纤维，可以采用废弃的动物纤维作 为原料，价格低廉，来源广泛；生产方法简单易行，产率高；角蛋白纤维废弃物的再利用 能够降低环境污染，利于可持续发展。湿法纺丝或干法纺丝的加工过程与传统工艺相同， 易于产业化生产，经济效益显著。本专利技术所述的角蛋白晶须改性复合纤维，其中的晶须各向异性结构体与纤维轴向呈取 向分布，对纤维起到增强作用，复合纤维机械性能能够满足生产加工的需要，而吸湿性、 染色性、抗紫外性能和抗静电性能得到显著提高，可用于开发高档纺织品和再生材料。 具体实施例方式下面通过实施例来具体说明本专利技术。实施例1将洗净的废弃羊毛切断成3-5mm长的纤维段，以固液比为lg/100ml浸入到纯甲酸中 在20。C恒温水浴中以频率20kHz和功率200W超声波振荡5h;用80目筛网过滤除去未反 应的天然角蛋白纤维，将滤液用350目筛网过滤得到微米级角蛋白晶须，用蒸馏水清洗后 干燥；将得到的角蛋白晶须以固液比为lg/100ml浸入到纯甲酸中在20。C恒温水浴中以频 率20kHz和功率50W超声波振荡5h;将得到的混合物用350目筛网过滤后，对滤液在15°C 以转速3000rpm离心分离2h得到亚微米级角蛋白晶须，用蒸馏水清洗后干燥。将95重量份聚乙烯醇(聚合度4000-6000)在IOO'C的温度下溶于水中配成重量百分 比浓度为20%的聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种角蛋白晶须改性的复合纤维，其特征在于，由高分子材料和分散在高分子材料中的从天然角蛋白纤维中提取的角蛋白晶须组成，其中，所述角蛋白晶须与高分子材料的重量比为５－２０∶８０－９５，所述角蛋白晶须在复合纤维中沿纤维轴向取向分布。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范杰，于伟东，刘洋，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]