动物蛋白质与丙烯腈接枝共聚纤维纺丝原液的生产方法技术

本发明专利技术是一种利用动物蛋白质与丙烯腈接枝共聚来生产动物蛋白质与丙烯腈接枝共聚纤维纺丝原液的生产方法，可有效解决动物废料的处理及降低纺织品成本高的问题，其方法是将动物蛋白质原料提纯蛋白质，溶于氯化锌水溶液中，调pH值酸变性，再热变性，双变性蛋白质加入过氧化氢修饰氨基酸侧链，加还原剂清除多余的氧，加入丙烯腈聚合引发剂，在氮气保护下，与丙烯腈接枝共聚制得纤维纺丝原液，其方法新颖先进，不但使动物废料得到充分利用，而且还大大降低了生产成本，具有巨大的经济和社会效益，是对纤维纺丝生产的一大创造贡献。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型纺织材料纺丝原液的生产方法，尤其是一种。
技术介绍
公知的人工合成的蛋白质纤维有大豆、花生等植物蛋白质、牛奶、蚕蛹蛋白质与聚乙烯醇或丙烯腈共混、共聚纤维。上述的蛋白质原料大多数已在食品、饮料和医药等领域得到广泛应用。作为天然动物蛋白质原料的各种动物毛(如羊毛、驼毛、牦牛毛、兔毛、猪毛)除了直接用于毛纺外，尚有大量的短毛、废毛被视作垃圾处理掉；动物皮革除用作皮衣、皮鞋、皮件外，还有为数很大的碎皮、废皮。以上这些动物蛋白资源未加利用而被抛弃，除了造成环境污染，还是一个很大的资源浪费。另外，近年广大农民饲养的黄粉虫富含优质蛋白质，目前只能作为饲料用，并未得到充分利用。
技术实现思路
针对上述情况，本专利技术之目的是将废动物毛、废皮和昆虫蛋白质原料提纯蛋白质，与丙烯腈接枝共聚，从而提供一种新的动物蛋白质与丙烯腈接枝共聚纤维纺丝原液(在蛋白质纤维生产中，其纺丝原液是纤维生产的关键)，不但可以实现废物利用，还可以解决环保问题。其解决的方案是将毛、皮、昆虫三类蛋白质原料分别提纯蛋白质，皮胶原蛋白质可直接从市场上购买商品明胶，昆虫蛋白质可采用常规的碱溶酸沉工艺，其动物毛原料可采用亚硫酸钠水溶液浸泡，然后进行二元碱溶解，当二硫键断裂后生成交联键(用氢氧化钙作溶剂)P-CH2-S-OH-Ca2+HS-CH2-P-P-CH2-S-O-Ca-S-O-Ca-S-CH2-P+H2O这种交联很牢固，不会被碱和硫化物破坏，再进行酸沉。提纯后的三类动物蛋白质分别溶解于氯化锌水溶液中后，调PH值实行酸变性，然后升温90℃-98℃进行热变性，双变性后的蛋白质加入蛋白质重量的1.5-2.5％的过氧化氢，对蛋白质侧链进行修饰，然后再加还原剂清除多余的氧，经过变性和修饰处理的蛋白质溶液加入丙烯腈聚合引发剂，然后在氮气保护下，加入丙烯腈使其接枝共聚，制得分子量为3.5-6.5万、粘度为90-280泊、固含量为7.3-10％的蛋白质与丙烯腈接枝共聚纤维纺丝原液。本专利技术方法新颖先进，是对动物蛋白质生产纤维纺丝原液的一大创造，不但使动物废料得到充分利用，而且还大大降低了生产成本，具有巨大的经济和社会效益。具体实施例方式以下结合具体情况对本专利技术作详细说明。(1)动物废毛蛋白质(以废羊毛为例)将废毛经过水洗去杂质后，加入毛重量(干基)10倍的亚硫酸钠水溶液浸泡10小时，亚硫酸钠水溶液浓度为5％。经过亚硫酸钠还原剂处理的毛表皮层变得疏松，部分角蛋白的二硫键被打开，然后水洗甩干，加入毛重量(干基)10倍的饱和氢氧化钙水溶液升温溶解，随着温度升高，PH值不断下降，及时用氢氧化钠调PH值，使PH值保持9.5-10.5，待羊毛基本溶解时，陆续加入毛重量20％的过氧化氢，羊毛完全溶解后，及时滤去杂质，得羊毛角蛋白溶液。加硫酸调PH值为6，使未反应的钙与硫酸生成硫酸钙沉淀。过滤除去沉淀物硫酸钙后，用盐酸调PH值为4.5-4.8，使羊毛角蛋白质沉淀。(2)胶原蛋白质将动物的骨头、皮和肌腱等含有生胶质的有机物，采用明胶生产的常规工艺，提取胶原蛋白，或直接购买商品明胶。(3)昆虫蛋白质首先将昆虫(黄粉虫、蝇蛆、豆虫)体内外的粪便及脏物、杂质用清水多次冲洗干净，烘干、粉碎成为颗粒状，干燥后水分含量在3％以下。然后利用常规的萃取方法将其中的油脂类物质提取出来即昆虫颗粒与溶剂之比为1∶10的比例，采用多次喷淋浸取的方法，溶出昆虫体内油脂类物质；经加热脱溶后的虫粕，即可进入蛋白质的提取过程将昆虫粕放入10倍40-50℃的温水中，用氢氧化钠调PH值在8.5-9.5之间，浸取90-120分钟；分离粕渣，即可得昆虫类蛋白质乳液，用盐酸调PH值为4.8-5.1，蛋白质沉淀分离除去废渣可得到昆虫蛋白质。将以上三类蛋白质分别溶入浓度为51-75％的氯化锌水溶液中，使蛋白质在氯化锌水溶液中的浓度为1.8-2.5％，用盐酸调PH值为2，使其酸变性，30分钟后升温至90-98℃，保温30分钟，使蛋白质热变性。变性后蛋白质溶液加入蛋白质重量1.5-2.5％的过氧化氢，对蛋白质氨基酸侧链进行修饰，其修饰反应温度为60-80℃，时间30-60分钟。然后加入亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾(蛋白质重量的2％)反应30分钟，清除多余的氧。经过变性和修饰处理的蛋白质溶液加入丙烯腈聚合引发剂氯酸钠—亚硫酸氢钠氧化还原体系或过硫酸铵—抗坏血酸氧化还原体系。氯酸钠—亚硫酸氢钠引发剂用量(以氧化剂NaClO3为基准)为丙烯腈和蛋白质总重量的0.2-0.68％，氧化剂与还原剂的比例为1∶3-1∶1 5；过硫酸铵—抗坏血酸引发剂用量为丙烯腈和蛋白质总重量的0.35-0.7％，过硫酸铵与抗坏血酸的用量比为1.5∶1。然后在氮气保护下，加入丙烯腈第一单体或丙烯腈和甲基丙烯酸甲脂等第二单体，使其接枝共聚，接枝时间为40分钟到5小时。丙烯腈或丙烯腈和第二单体在氯化锌水溶液的浓度为5.5-7.2％。制得分子量为3.5万-6.5万，粘度为90-280泊，固含量为7-10％的蛋白质—丙烯腈纺丝原液。特别要指出的是，本专利技术创新之处在于与丙烯腈接枝的蛋白质为动物毛角蛋白质、胶原蛋白质和昆虫蛋白质；本专利技术的特征在于动物毛角蛋白之溶解采用5％的亚硫酸钠水溶液浸泡，碱溶解过程中用氢氧化钙水溶液溶解，在二硫键断裂后很快生成牢固的交联键 这种交联键很牢固，不会被碱和硫化物破坏；本专利技术的特征在于毛皮角蛋白、皮质胶原蛋白、昆虫蛋白质提纯溶解于氧化锌水溶液中后，调PH值为2，实行酸变性，然后升温90-98℃进行热变性。双变性后的蛋白质加入蛋白质重量1.5-2.5％的过氧化氢，对蛋白质侧链进行修饰，然后再加入还原剂亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾清除多余的氧。下面结合实例再对本专利技术进一步描述实例1取水洗的羊毛100kg，浸入1000kg5％的亚硫酸钠水溶液中，10个小时后脱水，将羊毛用清水洗一遍甩干。加入1000kg饱和氢氧化钙水溶液，升温至80℃，随着溶解时间增加，PH值不断下降，及时加氢氧化钠调PH值，使PH值保持9.5-10.5，温度80℃。4个小时后，羊毛基本溶解，陆续加入含量为50％的过氧化氢20kg，使羊毛全部溶解。溶解液过滤去杂质后，用硫酸调PH值为6，未参与反应的钙离子与硫酸生成硫酸钙沉淀。过滤除去硫酸钙后，用盐酸调PH为4.5-4.8，蛋白质沉淀，经分离可得60-70kg羊毛角蛋白。取150kg浓度为10％羊毛角蛋白乳液，溶入420kg氯化锌水溶液，氯化锌浓度为70％。用盐酸调PH值为2，常温搅拌30分钟，蛋白质变性，然后升温至90℃，保温30分钟，蛋白质热变性，降至常温，再加入氯酸钠101g、亚硫酸氢钠303g，在氮气保护下加入丙烯腈单体44.4kg，反应温度25℃，反应时间5小时，制得固含量为9.67％的羊毛角蛋白——丙烯腈接枝共聚纤维纺丝原液。实例2取皮质做成的明胶12kg，加常温水10kg，浸润30分钟，加70-80℃热水200kg搅拌使胶原蛋白充分溶解，然后溶入氯化锌320kg，制成胶原蛋白氯化锌水溶液，调PH为2，常温搅拌30分钟使其酸变性，升温至98℃保温30分钟，使蛋白质热变性，降温至60℃，加过氧化氢500g(过氧化氢含量50％)，反应30分钟，加亚硫酸氢钠200g反应30分钟，制成变性蛋白质氯化锌溶液。然后加入过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动物蛋白质与丙烯腈接枝共聚纤维纺丝原液的生产方法，其特征是将动物毛用亚硫酸钠水溶液浸泡，进行二元碱溶解，在二硫键断裂后生成交联键P-CH2-S-OH-Ca2+HS+CH2-P-P-CH2-S-O-Ca-S-O-Ca-S-CH2-P+H2O，提纯后的动物蛋白质溶于氯化锌水溶液中，调PH值实行酸变性，再升温90℃-98℃进行热变性，双变性后的蛋白质加入蛋白质重量的1.5-2.5％的过氧化氢，再加还原剂清除多余的氧，加入丙烯腈聚合引发剂，然后在氮气保护下，加入丙烯腈使其接枝共聚，制得分子量为3.5-6.5万、粘度为90-280泊、固含量为7.3-10％的蛋白质与丙烯腈接枝共聚纤维纺丝原液。2.根据权利要求1所述的动物蛋白质与丙烯腈接枝共聚纤维纺丝原液的生产方法，其特征在于水洗去杂后的废毛加入毛重量10倍的浓度为5％的亚硫酸钠水溶液中浸泡10小时，蛋白质的部分二硫键被打开，然后水洗甩干，加入毛重量10倍的氢氧化钙水溶液升温溶解，用氢氧化钠调PH值为9.5-10.5，待毛溶解后，陆续加入毛重量20％的过氧化氢，热滤去杂得毛角蛋白溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋惠远，胡宗善，
申请(专利权)人：宋惠远，胡宗善，
类型：发明
国别省市：