一種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布及其制備方法
【專利摘要】本發明提供一種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布的制備方法，包括以下步驟：將蟬殼去除雜質形成蟬殼粉末，經脫除蛋白質和無機鹽，得到預處理的蟬殼粉末和蟬殼蛋白質溶液；將蟬殼蛋白質溶液中加入蠶絲蛋白溶液，充分攪拌得到蛋白質整理劑；將預處理的蟬殼粉末經堿液和二椰油基二甲基氯化銨改性得到改性的殼聚糖纖維溶液；將改性的殼聚糖纖維溶液真空過濾，脫水處理得到殼聚糖纖維無紡布，將殼聚糖纖維無紡布的表面涂覆蛋白質整理劑，預烘，水洗，干燥得到以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布。本發明制備的無紡布綠色、親膚、輕薄、柔軟、抗菌。
【專利說明】
_種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于紡織材料技術領域，具體涉及一種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 蟬殼是蟬科昆蟲幼蟲羽化時脫落的皮殼，在夏季和秋季可以收集到，蟬殼的全形 似蟬，內部中空，表面呈茶棕色，半透明膜狀，有光澤，容易碎，氣微弱，味淡。蟬殼可以用作 中藥材，與其他藥材一起治療風熱感冒、溫病初起、咽痛音啞、麻疹不透、風疹瘙癢、小兒夜 啼不安等癥狀。除此之外，蟬殼的應用十分少見。
[0003] 中國文獻（"四種昆蟲甲殼素的提取及昆蟲殼聚糖和羧甲基殼聚糖的制備"，郭寶 華，碩士論文，中國林業研究院，2005年6月）公開的四種昆蟲甲殼素的提取及昆蟲殼聚糖和 羧甲基殼聚糖的制備，公開了蟬蛻(蟬殼)作為原料，經脫除蛋白質和無機鹽后得到甲殼素， 再將甲殼素經脫色、脫乙酰度、氯乙酸改性后得到羧甲基殼聚糖，制備的羧甲基殼聚糖具有 抗菌性、螯合性、乳化性和成膜性性質，可應用于農業、食品工業、水處理和醫藥方面，且經 研究發現，蟬殼中所得的甲殼素并不低于蝦、蟹中得到的甲殼素，但是基于蟬殼提取的甲殼 素受季節和環境的影響較大，而且利用蟬殼為原料制備的殼聚糖纖維在紡織領域的研究并 不多見。然而，由蝦蟹等作為原料制備的殼聚糖纖維在紡織領域的應用較多，因此將利用蟬 殼為原料制備的殼聚糖纖維用于制備紡織面料也具有一定的可行性。而且，蟬殼處理中得 到的蛋白質副產品也可以用于紡織面料的后整理工藝，充分利用蟬殼材料，可最大限度提 高蟬殼的經濟價值。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題是提供一種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布及其制 備方法，采用蟬殼作為原料，通過提取和改性得到蟬殼蛋白質和改性殼聚糖纖維，將改性殼 聚糖纖維制備形成纖維無紡布，再經蟬殼蛋白質和蠶絲蛋白整理后得到以蟬殼為原料的殼 聚糖纖維無紡布。該方法制備的無紡布的主要原料為蟬殼制備的殼聚糖纖維，且經蟬殼蛋 白質和蠶絲蛋白整理，因此以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布具有綠色、親膚、輕薄、柔軟、 抗菌等優異性能。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：
[0006] -種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布，所述以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布 包括殼聚糖纖維、蟬殼蛋白質和蠶絲蛋白，所述殼聚糖纖維由蟬殼粉末制備，所述蟬殼粉末 煒脫除蛋白質和無機鹽的預處理的蟬殼粉末，所述殼聚糖纖維為經堿液和二椰油基二甲基 氯化銨處理的改性殼聚糖纖維。
[0007] 作為上述技術方案的優選，所述以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布是采用真空過 濾脫水的方法制備而成，所述以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布的表面含有蟬殼蛋白質和 蠶絲蛋白。
[0008] 本發明還提供一種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布的制備方法，包括以下步 驟：
[0009] (1)將蟬殼去除雜質，充分干燥，剪碎，研磨成粉，形成蟬殼粉末，將蟬殼粉末置于 堿液中，加熱攪拌，離心水洗，得到初級蟬殼粉末和蛋白質溶液，再將去除蛋白質的蟬殼粉 末加入酸性溶液中，加熱攪拌，離心水洗，得到預處理的蟬殼粉末；
[0010] (2)將步驟(1)制備的蛋白質溶液調節pH值至3-4,濃縮蒸發得到蟬殼蛋白質溶液， 再將蟬殼蛋白質溶液中加入蠶絲蛋白溶液，充分攪拌得到蛋白質整理劑；
[0011] (3)將步驟(1)制備的預處理的蟬殼粉末分散于醇中，振蕩溶脹，加入20g/L的氫氧 化鈉堿液和二椰油基二甲基氯化銨，恒溫攪拌，得到改性的殼聚糖纖維溶液；
[0012] (4)將步驟(3)制備的改性的殼聚糖纖維溶液充分攪拌，真空過濾，脫水處理得到 殼聚糖纖維無紡布，將殼聚糖纖維無紡布的表面涂覆步驟(2)制備的蛋白質整理劑，預烘， 水洗，室溫干燥得到以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布。
[0013] 作為上述技術方案的優選，所述步驟（1)中，預處理的蟬殼粉末的乙酰度為65-70%，預處理的蟬殼粉末的粒徑為50-80目。
[0014] 作為上述技術方案的優選，所述步驟(2)中，蛋白質整理劑中蟬殼蛋白質和蠶絲蛋 白的質量比為1:1-3,蛋白質整理劑中蟬殼蛋白質和蠶絲蛋白的總質量分數為10-20%。
[0015] 作為上述技術方案的優選，所述步驟（3)中，振蕩溶脹的溫度為40-50°C，時間為 24-36h。
[0016] 作為上述技術方案的優選，所述步驟(3)中，恒溫攪拌的溫度為60-70°C，時間為1-2h〇
[0017] 作為上述技術方案的優選，所述步驟(3)中，預處理的蟬殼粉末、醇、氫氧化鈉堿液 和二椰油基二甲基氯化銨的料液比為lg: 5-10ml: 3-6ml: 2-4ml。
[0018] 作為上述技術方案的優選，所述步驟(4)中，改性的殼聚糖纖維溶液的質量分數為 0 · 1 -0 · 2 %，改性的殼聚糖纖維的直徑為15-20nm。
[0019]作為上述技術方案的優選，所述步驟(4)中，預烘的溫度為50-60°C。
[0020] 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
[0021] (1)本發明制備的以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布采用蟬殼作為主要原料，蟬 殼屬于一種中藥材，經由蟬殼制備的蛋白質和甲殼素也相應的具有抗菌防皺等功效，本發 明采用蟬殼制備的殼聚糖纖維作為無紡布基底，由蟬殼蛋白質配合蠶絲蛋白進行后整理， 得到以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布，充分利用了蟬殼的綜合成分，提高了蟬殼的經濟 價值，擴大了蟬殼的應用領域。
[0022] (2)本發明制備的以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布采用真空過濾脫水的方法制 備，該方法制備的無紡布中納米級殼聚糖纖維之間會形成強烈的氫鍵，自然的積聚在一起 形成致密的網絡結構，使無紡布面料輕薄、柔韌，透光性好，還具有抗菌抗皺特性。
【具體實施方式】
[0023] 下面將結合具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明 用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
[0024] 實施例1:
[0025] (1)將蟬殼去除雜質，充分干燥，剪碎，研磨成粉，形成蟬殼粉末，將蟬殼粉末置于 l〇g/L的氫氧化鈉溶液中，70 °C下加熱攪拌30min，離心水洗，得到初級蟬殼粉末和蟬殼蛋白 質溶液，再將去除蛋白質的蟬殼粉末加入鹽酸溶液中，攪拌30min，離心水洗，得到50目的預 處理的蟬殼粉末，預處理的蟬殼粉末的乙酰度為65 %。
[0026] (2)將蟬殼蛋白質溶液調節pH值至3，濃縮蒸發得到蟬殼蛋白質溶液，再將蟬殼蛋 白質溶液中加入蠶絲蛋白溶液，充分攪拌得到總質量分數為10%的蛋白質整理劑，其中蟬 殼蛋白質和蠶絲蛋白的質量比為1:1。
[0027] (3)將lg預處理的蟬殼粉末分散于5ml乙醇溶液中，40°C下振蕩溶脹24h，加入3ml 20g/L的氫氧化鈉堿液和2ml二椰油基二甲基氯化銨，60 °C下恒溫攪拌lh，得到質量分數為 0.1 %的改性的殼聚糖纖維溶液，其中改性的殼聚糖纖維的直徑為15nm。
[0028] (4)將改性的殼聚糖纖維溶液充分攪拌48h，真空過濾，脫水處理得到含水率為1 % 的殼聚糖纖維無紡布，將殼聚糖纖維無紡布的表面涂覆蛋白質整理劑，在50°C下預烘，水 洗，室溫干燥得到以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布。實施例2:
[0029] (1)將蟬殼去除雜質，充分干燥，剪碎，研磨成粉，形成蟬殼粉末，將蟬殼粉末置于 20g/L的氫氧化鈉溶液中，70 °C下加熱攪拌60min，離心水洗，得到初級蟬殼粉末和蟬殼蛋白 質溶液，再將去除蛋白質的蟬殼粉末加入鹽酸溶液中，攪拌60min，離心水洗，得到80目的預 處理的蟬殼粉末，預處理的蟬殼粉末的乙酰度為70 %。
[0030] (2)將蟬殼蛋白質溶液調節pH值至4，濃縮蒸發得到蟬殼蛋白質溶液，再將蟬殼蛋 白質溶液中加入蠶絲蛋白溶液，充分攪拌得到總質量分數為20%的蛋白質整理劑，其中蟬 殼蛋白質和蠶絲蛋白的質量比為1:3。
[0031] (3)將lg預處理的蟬殼粉末分散于10ml乙醇溶液中，50 °C下振蕩溶脹36h，加入6ml 20g/L的氫氧化鈉堿液和4ml二椰油基二甲基氯化銨，70 °C下恒溫攪2h拌，得到質量分數為 0.2 %的改性的殼聚糖纖維溶液，其中改性的殼聚糖纖維的直徑為20nm。
[0032] (4)將改性的殼聚糖纖維溶液充分攪拌48h，真空過濾，脫水處理得到含水率為2% 的殼聚糖纖維無紡布，將殼聚糖纖維無紡布的表面涂覆蛋白質整理劑，在60°C下預烘，水 洗，室溫干燥得到以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布。實施例3:
[0033] (1)將蟬殼去除雜質，充分干燥，剪碎，研磨成粉，形成蟬殼粉末，將蟬殼粉末置于 15g/L的氫氧化鈉溶液中，70 °C下加熱攪拌50min，離心水洗，得到初級蟬殼粉末和蟬殼蛋白 質溶液，再將去除蛋白質的蟬殼粉末加入鹽酸溶液中，攪拌40min，離心水洗，得到60目的預 處理的蟬殼粉末，預處理的蟬殼粉末的乙酰度為68 %。
[0034] (2)將蟬殼蛋白質溶液調節pH值至3.5，濃縮蒸發得到蟬殼蛋白質溶液，再將蟬殼 蛋白質溶液中加入蠶絲蛋白溶液，充分攪拌得到總質量分數為15%的蛋白質整理劑，其中 蟬殼蛋白質和蠶絲蛋白的質量比為1:2。
[0035] (3)將lg預處理的蟬殼粉末分散于8ml乙醇溶液中，45°C下振蕩溶脹30h，加入4ml 20g/L的氫氧化鈉堿液和3ml二椰油基二甲基氯化銨，65°C下恒溫攪1.5h拌，得到質量分數 為0.15 %的改性的殼聚糖纖維溶液，其中改性的殼聚糖纖維的直徑為17nm。
[0036] (4)將改性的殼聚糖纖維溶液充分攪拌48h，真空過濾，脫水處理得到含水率為 1.5%的殼聚糖纖維無紡布，將殼聚糖纖維無紡布的表面涂覆蛋白質整理劑，在55°C下預 烘，水洗，室溫干燥得到以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布。實施例4:
[0037] (1)將蟬殼去除雜質，充分干燥，剪碎，研磨成粉，形成蟬殼粉末，將蟬殼粉末置于 20g/L的氫氧化鈉溶液中，70 °C下加熱攪拌45min，離心水洗，得到初級蟬殼粉末和蟬殼蛋白 質溶液，再將去除蛋白質的蟬殼粉末加入鹽酸溶液中，攪拌60min，離心水洗，得到80目的預 處理的蟬殼粉末，預處理的蟬殼粉末的乙酰度為70 %。
[0038] (2)將蟬殼蛋白質溶液調節pH值至3，濃縮蒸發得到蟬殼蛋白質溶液，再將蟬殼蛋 白質溶液中加入蠶絲蛋白溶液，充分攪拌得到總質量分數為14%的蛋白質整理劑，其中蟬 殼蛋白質和蠶絲蛋白的質量比為1:1.5。
[0039] (3)將lg預處理的蟬殼粉末分散于8ml乙醇溶液中，50°C下振蕩溶脹36h，加入5ml 20g/L的氫氧化鈉堿液和3ml二椰油基二甲基氯化銨，70 °C下恒溫攪lh拌，得到質量分數為 0.1 %的改性的殼聚糖纖維溶液，其中改性的殼聚糖纖維的直徑為20nm。
[0040] (4)將改性的殼聚糖纖維溶液充分攪拌48h，真空過濾，脫水處理得到含水率為1 % 的殼聚糖纖維無紡布，將殼聚糖纖維無紡布的表面涂覆蛋白質整理劑，在50°C下預烘，水 洗，室溫干燥得到以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布。實施例5:
[0041 ] (1)將蟬殼去除雜質，充分干燥，剪碎，研磨成粉，形成蟬殼粉末，將蟬殼粉末置于 20g/L的氫氧化鈉溶液中，70 °C下加熱攪拌30min，離心水洗，得到初級蟬殼粉末和蟬殼蛋白 質溶液，再將去除蛋白質的蟬殼粉末加入鹽酸溶液中，攪拌60min，離心水洗，得到60目的預 處理的蟬殼粉末，預處理的蟬殼粉末的乙酰度為67 %。
[0042] (2)將蟬殼蛋白質溶液調節pH值至4，濃縮蒸發得到蟬殼蛋白質溶液，再將蟬殼蛋 白質溶液中加入蠶絲蛋白溶液，充分攪拌得到總質量分數為10%的蛋白質整理劑，其中蟬 殼蛋白質和蠶絲蛋白的質量比為1:3。
[0043] (3)將lg預處理的蟬殼粉末分散于10ml乙醇溶液中，40°C下振蕩溶脹36h，加入3ml 20g/L的氫氧化鈉堿液和4ml二椰油基二甲基氯化銨，60°C下恒溫攪1.5h拌，得到質量分數 為0.1 %的改性的殼聚糖纖維溶液，其中改性的殼聚糖纖維的直徑為15nm。
[0044] (4)將改性的殼聚糖纖維溶液充分攪拌48h，真空過濾，脫水處理得到含水率為2% 的殼聚糖纖維無紡布，將殼聚糖纖維無紡布的表面涂覆蛋白質整理劑，在55°C下預烘，水 洗，室溫干燥得到以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布。實施例6:
[0045] (1)將蟬殼去除雜質，充分干燥，剪碎，研磨成粉，形成蟬殼粉末，將蟬殼粉末置于 20g/L的氫氧化鈉溶液中，70 °C下加熱攪拌40min，離心水洗，得到初級蟬殼粉末和蟬殼蛋白 質溶液，再將去除蛋白質的蟬殼粉末加入鹽酸溶液中，攪拌40min，離心水洗，得到80目的預 處理的蟬殼粉末，預處理的蟬殼粉末的乙酰度為65 %。
[0046] (2)將蟬殼蛋白質溶液調節pH值至3.5，濃縮蒸發得到蟬殼蛋白質溶液，再將蟬殼 蛋白質溶液中加入蠶絲蛋白溶液，充分攪拌得到總質量分數為20%的蛋白質整理劑，其中 蟬殼蛋白質和蠶絲蛋白的質量比為1:2.5。
[0047] (3)將lg預處理的蟬殼粉末分散于10ml乙醇溶液中，45°C下振蕩溶脹36h，加入6ml 20g/L的氫氧化鈉堿液和2ml二椰油基二甲基氯化銨，70°C下恒溫攪1.5h拌，得到質量分數 為0.1 %的改性的殼聚糖纖維溶液，其中改性的殼聚糖纖維的直徑為20nm。
[0048] (4)將改性的殼聚糖纖維溶液充分攪拌48h，真空過濾，脫水處理得到含水率為2% 的殼聚糖纖維無紡布，將殼聚糖纖維無紡布的表面涂覆蛋白質整理劑，在55°C下預烘，水 洗，室溫干燥得到以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布。
[0049] 經檢測，實施例1-6制備的以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布的抗菌性、機械強度 和抗皺性能的結果如下所示：
[0050]
?〇〇5?~由上表可見I本發明制4的以蟬殼4原料的殼i糖纖維無紡布的機械強度良好/ 抗菌性和抗皺性優良。
[0052]上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟 悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因 此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1. 一種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布，其特征在于:所述以蟬殼為原料的殼聚糖 纖維無紡布包括殼聚糖纖維、蟬殼蛋白質和蠶絲蛋白，所述殼聚糖纖維由蟬殼粉末制備，所 述蟬殼粉末煒脫除蛋白質和無機鹽的預處理的蟬殼粉末，所述殼聚糖纖維為經堿液和二椰 油基二甲基氯化銨處理的改性殼聚糖纖維。2. 根據權利要求1所述的一種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布，其特征在于:所述以 蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布是采用真空過濾脫水的方法制備而成，所述以蟬殼為原料 的殼聚糖纖維無紡布的表面含有蟬殼蛋白質和蠶絲蛋白。3. -種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將蟬殼去除雜質，充分干燥，剪碎，研磨成粉，形成蟬殼粉末，將蟬殼粉末置于堿液 中，加熱攪拌，離心水洗，得到初級蟬殼粉末和蛋白質溶液，再將去除蛋白質的蟬殼粉末加 入酸性溶液中，加熱攪拌，離心水洗，得到預處理的蟬殼粉末； (2) 將步驟（1)制備的蛋白質溶液調節pH值至3-4,濃縮蒸發得到蟬殼蛋白質溶液，再將 蟬殼蛋白質溶液中加入蠶絲蛋白溶液，充分攪拌得到蛋白質整理劑； (3) 將步驟（1)制備的預處理的蟬殼粉末分散于醇中，振蕩溶脹，加入20g/L的氫氧化鈉 堿液和二椰油基二甲基氯化銨，恒溫攪拌，得到改性的殼聚糖纖維溶液； (4) 將步驟(3)制備的改性的殼聚糖纖維溶液充分攪拌，真空過濾，脫水處理得到殼聚 糖纖維無紡布，將殼聚糖纖維無紡布的表面涂覆步驟(2)制備的蛋白質整理劑，預烘，水洗， 室溫干燥得到以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布。4. 根據權利要求3所述的一種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布的制備方法，其特征 在于:所述步驟(1)中，預處理的蟬殼粉末的乙酰度為65-70%，預處理的蟬殼粉末的粒徑為 50-80 目。5. 根據權利要求3所述的一種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布的制備方法，其特征 在于:所述步驟(2)中，蛋白質整理劑中蟬殼蛋白質和蠶絲蛋白的質量比為1:1-3,蛋白質整 理劑中蟬殼蛋白質和蠶絲蛋白的總質量分數為10-20%。6. 根據權利要求3所述的一種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布的制備方法，其特征 在于:所述步驟(3)中，振蕩溶脹的溫度為40-50°C，時間為24-36h。7. 根據權利要求3所述的一種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布的制備方法，其特征 在于:所述步驟(3)中，恒溫攪拌的溫度為60-70°C，時間為l_2h。8. 根據權利要求3所述的一種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布的制備方法，其特征 在于:所述步驟(3)中，預處理的蟬殼粉末、醇、氫氧化鈉堿液和二椰油基二甲基氯化銨的料 液比為lg: 5-lOml: 3_6ml: 2_4ml。9. 根據權利要求3所述的一種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布的制備方法，其特征 在于:所述步驟(4)中，改性的殼聚糖纖維溶液的質量分數為0.1-0.2%，改性的殼聚糖纖維 的直徑為15-20nm〇10. 根據權利要求3所述的一種以蟬殼為原料的殼聚糖纖維無紡布的制備方法，其特征 在于:所述步驟(4)中，預烘的溫度為50-60°C。
【文檔編號】D06M15/15GK105951441SQ201610427859
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】王文慶
【申請人】東莞市聯洲知識產權運營管理有限公司