專利名稱：采用溶劑法制備纖維素絲蛋白復合纖維的方法
技術領域：
本發明屬復合纖維制備領域，特別是涉及一種采用溶劑法制備纖維素絲蛋白復合纖維 的方法。
技術背景自然界中的所有物質中纖維素不僅儲備量大，而且有巨大的恢復量。目前只有極少的 纖維素被制成纖維。用于制造纖維和薄膜的纖維素量，還不及世界工業生產的纖維素產量 的4%。隨著人類對自然界認識的不斷深入以及石油、煤、天然氣等資源的日益短缺，纖 維素的利用還將逐漸擴大。纖維素纖維由于原料纖維素能被生物分解或安全燃燒轉化成水 蒸氣和二氧化碳，由廢棄物引起的破壞環境問題少。因此發展纖維素纖維是十分必要的。目前生產纖維素纖維主要采用的是粘膠法，生產過程冗長而復雜，能耗和操作費用高， 并存在廢氣、廢水、廢渣的污染、處理回收等多項問題。而離子液體作為一種新型的纖維 素溶劑，在較寬的范圍內以液態存在，且具有良好的熱穩定性，無毒、無揮發性，有利于 環境保護和操作人員健康。可以通過選擇適宜的陰、陽離子組合而改變其物理化學性質， 是許多有機物、無機物和高分子材料的良溶劑。許多離子液體對纖維素的溶解度很大，有 些甚至達到25%;而采用纖維素黃化法生產粘膠纖維所采用的纖維素濃度不超過10%，因 此采用離子液體生產纖維素纖維可以大大提高生產效率。目前見于報道的纖維素復合纖維報道很少，多是采用纖維素纖維與其他纖維混紡來生 產。考慮到絲蛋白富含18種氨基酸，其中其中亮氨酸可加速細胞的新陳代謝，絲氨酸、蘇 氨酸可延緩皮膚老化，色氨酸、酪氨酸能吸收紫外線。除碳、氫和氮元素外，絲蛋白還含 不超過0.7%的鉀、鈣、硅、銘、磷、鐵和銅等多種無機元素。絲蛋白無毒、無刺激、無過 敏，不產生占位現象且與人類皮膚組織無隙結合，有優異的愈合功能。絲蛋白的水解產物 具有優異的吸濕和放濕性和較高的生物活性如抗氧化性、抗毒性等。因此將絲素蛋白的各 種優異功能轉移到與人類朝夕相處的服用纖維中，起到提高織物吸濕性.增進染色性和抗 靜電性，有利于穿著舒適性。并對人類皮膚進行呵護，使人類擁有健康的皮膚.符合新世 紀人類的綠色消費觀念。因此開發纖維素/絲蛋白復合纖維具有重要意義。 參考文獻1. 美國專利20030157351公開了一種纖維素在離子液體中溶解和加工的方法。2. 中國專利CN1944723公開了采用粘膠法生產羥乙基殼聚糖、蠶絲蛋白、纖維素共混的方 法及用途。3.中國專利CN1062934公開了制備絲蛋白與聚乙烯醇共混纖維的方法。 發明內容本發明的目的是提供一種采用溶劑法制備纖維素絲蛋白復合纖維的方法，該方法以離 子液體為溶劑，溶解纖維素和絲蛋白，經紡絲加工成復合纖維素纖維的方法，解決目前采 用粘膠法生產纖維素復合纖維所帶來的環境污染問題，滿足生產需要。本發明的一種采用溶劑法制備纖維素絲蛋白復合纖維的方法，包括步驟-(1) 將粉碎的纖維素、絲蛋白等與離子液體混合均勻，在25 16(TC溫度下溶解1-120小 時，形成總固含量為3~40%的均一穩定紡絲溶液，其中纖維素、絲蛋白混合質量比為 99:1-1:99，微波輻射、施加一定的真空度等有利于漿粕的溶解；(2) 經過濾、脫泡后，采用濕法紡絲、干噴濕紡法或熔噴濕紡法進行紡絲，凝固浴固化， 其中凝固浴為水或0~60%的離子液體水溶液，凝固浴溫度為0~90°C，紡絲速度為5-150 米/分；(3) 再經拉伸、水洗、漂白，以徹底除去纖維中的各種雜質，再經過上油、干燥等工序， 得到纖維素復合纖維。所述粉碎的纖維素是釆用的聚合度在300 2500， a-纖維素含量90%~100%的纖維素， 包括竹漿粕、木漿粕、棉漿粕、蘆葦漿、甘蔗渣漿、黃麻桿漿、細菌纖維素、棉花、醋酸 纖維素等經過機械粉碎，漿粕經過活化處理或不做處理。所述絲蛋白是采用絲蛋白粉，其含氮量》14%，重金屬(以pb計)0~20mg/kg，砷(以 As計)0~5mg/kg，菌落總數(cfu/g) 0~100。所述離子液體是由陽離子和陰離子組成，陽離子為取代基是氫、C, C6的烷基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羥乙基、羥丙基、烷氧基中的一種或幾種的烷基季銨離子，烷基季磷離子，垸基咪唑離子，烷基吡啶離子；所述的陰離子為鹵素離子、BF4—、 PF4—、 SCN—、 CN.、 OCN-、 CN(T、 CF3S03.、 CF3COCT、 (CF3S02)2N-或(CF3S02)2Cr中的一種。所述拉伸是纖維經過緊張拉伸、噴頭拉伸、塑化拉伸、空氣浴后拉伸或回縮等一種或幾種組合進行拉伸，總拉伸率為1~200%。所述復合纖維包括復合短纖維和長絲，纖維強度2 5cN/dtex。 本發明的有益效果(1) 采用離子液體制備纖維，避免了粘膠法冗長而復雜的生產過程，生產過程明顯縮短， 工藝能耗和操作費用低；(2) 離子液體作為一種新型的纖維素溶劑，無毒無害、無揮發性，有利于環境保護和操作人員健康，離子液體的水溶液還可用做凝固浴，且離子液體易于回收，符合綠色生產的 要求；(3) 本發明制備得到的纖維素復合纖維具有良好的機械強度，其機械性能明顯高于相應 的采用粘膠法生產的常規粘膠纖維。(4) 復合纖維可制造內衣、手帕、經混紡或純紡可制成各種服裝面料。還可制成膜而用 于人工臟器、水處理器、生物材料等多方面用途。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術 人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。本實施例中的份數是重量份數。實施例1將粉碎的9.95份漿粕、0.05份絲蛋白混合，與100份[BMIM]CI (1-丁基-3-甲基-咪唑鹽酸鹽)離子液體混合均勻，在45'C下攪拌24小時，得到紡絲溶液。紡絲溶液經過濾、脫泡后，經多孔噴絲板進入到含5%離子液體的凝固浴中，凝固浴溫 度為25。C。經過10%的塑化拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為5 米/分，得到強度為3.2cN/dtex的纖維。實施例將粉碎的9份漿粕、l份絲蛋白混合，與200份[BMIM] Cl離子液體混合均勻，在IOO 'C下攪拌120小時，得到紡絲溶液。紡絲溶液經過濾、脫泡后，經多孔噴絲板進入到水凝固浴中，凝固浴溫度為15°C。經 過1%的塑化拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為20米/分，得到強 度為3.5cN/dtex的纖維。實施例3將粉碎的9份漿粕、l份絲蛋白混合，與40份[EMIM]Ac (1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽) 離子液體混合均勻，在60'C下攪拌80小時，得到紡絲溶液。紡絲溶液經過濾、脫泡后，經多孔噴絲板進入到含25%離子液體的凝固浴中，凝固浴 溫度為55。C。經過8%的塑化拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為 30米/分，得到強度為4.0cN/dtex的纖維。實施例4將粉碎的9份漿粕、l份絲蛋白混合，與90份[AMIM]C1 (l-烯丙基-3-甲基咪唑鹽酸 鹽)離子液體混合均勻，在i5(TC下攪拌50小時，得到紡絲溶液。紡絲溶液經過濾、脫泡后，經多孔噴絲板進入到含45%離子液體的凝固浴中，凝固浴 溫度為85r。經過5%的塑化拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為 40米/分，得到強度為2.3cN/dtex的纖維。
權利要求
1.一種采用溶劑法制備纖維素絲蛋白復合纖維的方法，包括步驟(1)將粉碎的纖維素、絲蛋白與離子液體混合均勻，在25～160℃溫度下溶解1～120小時，形成總固含量為3～40％的紡絲溶液，其中纖維素、絲蛋白混合質量比為99∶1～1∶99；(2)經過濾、脫泡后，紡絲，凝固浴固化；(3)再經拉伸、水洗、漂白，再經過上油、干燥工序，得復合纖維。
2. 根據權利要求r所述的采用溶劑法制備纖維素絲蛋白復合纖維的方法，其特征在于所述粉碎的纖維素是采用的聚合度在300~2500， 01-纖維素含量卯％~100%的纖維素，是將 竹漿粕、木漿粕、棉漿粕、蘆葦漿、甘蔗渣漿、黃麻桿漿、細菌纖維素、棉花或醋酸纖維 素經過機械粉碎。
3. 根據權利要求1所述的采用溶劑法制備纖維素絲蛋白復合纖維的方法，其特征在于 所述絲蛋白的含氮量至少14%，以pb計的重金屬量0~20mg/kg，以As計的砷量0~5mg/kg， 菌落總數0 100 cfu/g。
4. 根據權利要求1所述的采用溶劑法制備纖維素絲蛋白復合纖維的方法，其特征在于 所述離子液體是由陽離子和陰離子組成，陽離子為取代基是氫、C, C6的垸基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羥乙基、羥丙基、烷氧基中的一種或幾種的烷基季銨離子，烷基季磷離子，烷基咪唑離子，垸基吡啶離子；所述的陰離子為鹵素離子、BF4\ PF(、 SCN-、 CN\ OCN.、 CNO—、 CF3S03—、 CF3COO—、 (CF3S02)2N^(CF3S02)2C14的一種。
5. 根據權利要求1所述的采用溶劑法制備纖維素絲蛋白復合纖維的方法，其特征在于 所述拉伸是纖維經過緊張拉伸、噴頭拉伸、塑化拉伸、空氣浴后拉伸或回縮中的一種或幾 種組合進行拉伸，總拉伸率為'1 ~200%。
6. 根據權利要求1所述的采用溶劑法制備纖維素絲蛋白復合纖維的方法，其特征在于.-所述復合纖維是復合短纖維或長絲，纖維強度2 5cN/dtex。
全文摘要
本發明涉及一種采用溶劑法制備纖維素絲蛋白復合纖維的方法，包括(1)將粉碎的纖維素、絲蛋白與離子液體混合均勻，在25～160℃溫度下溶解1～120小時，形成總固含量為3～40％的紡絲溶液，其中纖維素、絲蛋白混合質量比為99∶1～1∶99；(2)經過濾、脫泡后，紡絲，凝固浴固化；(3)再經拉伸、水洗、漂白，再經過上油、干燥工序，得復合纖維。采用離子液體制備纖維，避免了粘膠法冗長而復雜的生產過程，生產過程明顯縮短，工藝能耗和操作費用低，制得的纖維素復合纖維具有良好的機械強度，其機械性能明顯高于相應的采用粘膠法生產的常規粘膠纖維，可制造內衣、手帕、經混紡或純紡可制成各種服裝面料等。
文檔編號D01D1/02GK101220523SQ20081003311
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月25日 優先權日2008年1月25日
發明者何春菊, 孫俊芬, 王慶瑞, 陳雪英 申請人:東華大學