本發明涉及一種纖維素纖維及其制備方法,特別是一種蠶絲蛋白再生纖維素纖維及其制備方法。
背景技術:
蛋白纖維,從天然蛋白質制成的性質類似羊毛的纖維。羊毛、蠶絲等為天然蛋白質纖維。1866年英國人e.e.休斯首先成功地從動物膠中制出人造蛋白質纖維。他將動物膠溶于乙酸,在硝酸酯的水溶液中凝固抽絲,然后以亞鐵鹽溶液脫硝,進一步加工得到蛋白質纖維,但未工業化。1935年意大利弗雷蒂才用牛乳內提取的奶酪素制成人造羊毛。天然蛋白質制成的蛋白質纖維與羊毛的性質差不多。基本結構單元都是氨基酸,以酰胺鍵(肽鍵)結合在一起的高分子。比天然羊毛優越之處在于不易皺縮,不易蟲蛀,易保存;缺點是保暖性及柔軟性較天然羊毛差些。工業生產蛋白質纖維的主要原料是乳酪素、花生蛋白及大豆蛋白等。
以聚乳酸、蠶絲為代表的蛋白纖維中含有大量的氨基酸,與人體的相容性較好,對人體產生天然滋養的作用,因此蛋白纖維經常被用來制作面膜、內衣褲、醫用品等,但是聚乳酸纖維國內價格較高,工藝生產國內沒有普及,蠶絲等真絲價格較貴,不適合大量生產制作,因此,能夠進行大量工業生產、廉價的纖維素纖維應運而生,特別是近幾年,隨著差別化纖維素纖維的研發,通過在纖維素纖維生產過程中加入蛋白質物質使制備的纖維素纖維具有真絲的特性成為纖維素纖維企業重點研發的對象。
專利申請號為200710097723.8,名稱為“動物蛋白和植物纖維制造蛋白粘膠纖維方法”的發明專利,該發明專利利用動物毛、皮等作原料,提取動物蛋白質和和甲種纖維素通過酸浴進行共紡,其蛋白液和甲種纖維素之比為3∶7-3.5∶6.5。變性蛋白液在五合機法流程中,經混合段混合,使其成為蛋白粘膠紡絲液,再經脫泡、熟成后,紡絲。
上述專利的制造過程不環保,采用了大量有毒及重金屬物質,如在制造蛋白液過程中使用了易燃、易爆具揮發性的丙烯晴。在后處理蛋白固化時采用了鉻鹽。這種物質經過后續水洗后仍然會殘留在纖維上,這在當前實際生產的環保壓力下是不可能實現的,而且成品中重金屬及有毒物質超標。
同時,由于采用多種動物皮毛蛋白質,來源較為復雜,其蛋白液的性質及穩定性很低。
申請號為cn201210033741.0,名稱為一種羊毛蛋白復合粘膠纖維的生產工藝的發明專利,是通過羊毛蛋白紡絲液的制備然后加入助劑,制成羊毛蛋白復合粘膠纖維,但是該纖維素纖維的生產過程中,仍然面臨羊毛蛋白表面鱗片成分復雜,蛋白質分散不均勻,紡絲過程容易堵塞噴絲頭等現象,同時,制備的羊毛蛋白復合粘膠纖維與真絲相比,光澤度不夠,手感雖然較為細膩但是不夠滑爽,染色液不夠均勻,與真絲相比具有較大差距。
還有申請號為201210387021.4,名稱為“蠶絲蛋白共混再生纖維素纖維的制備方法”和申請號為201110400581.4,專利名稱為“一種再生動物微粉蛋白纖維素纖維及其制備方法”制備的蛋白纖維素纖維等,但這些方法制備的蛋白纖維,濕斷裂強度不夠高,不是制作面膜材料的最佳選擇。
技術實現要素:
針對現有技術的不足,本發明的第一個發明目的提供一種蠶絲蛋白再生纖維素纖維及其制備方法,使得采用該纖維制成的面料,具有良好的染色性能,染色經過洗滌后,不產生花色的現象,具有良好的染色等級和變色等級。
為了解決上述技術問題,本發明采用的技術方案是:
一種蠶絲蛋白再生纖維素纖維的制備方法,包括以下步驟:
(1)采用麻漿粕經過預先粉碎、纖維素活化、一次壓榨、堿液浸漬、二次壓榨、粉碎、老成、堿液溶解后制成麻漿料;
(2)將制成的麻漿料通過與二硫化碳反應制成麻漿纖維素磺酸酯溶液;
(3)在麻漿纖維素磺酸酯溶液中加入蠶絲絲素蛋白溶液制成紡絲液;
(4)將紡絲液經過過濾、脫泡、紡絲、后處理工序制得蠶絲蛋白再生纖維素纖維。
麻漿粕除了具有天然麻纖維的抗菌、柔軟的特性外,還具有一定的天然光澤度,采用麻天然纖維制成的纖維素纖維,也具有柔軟、懸垂性好的特性;同時,黃麻纖維漿粕纖維之間毛細管比常規漿粕小,結構緊實,普通浸漬方法對麻漿粕進行浸漬,堿液滲透難度較大,很容易造成浸漬的不均勻,浸漬的不均勻直接造成后續工藝中,漿料的聚合度的不均勻性,造成制備的纖維結晶度差異較大,紡絲過程中噴絲頭容易阻塞、過濾困難、后續面料染色困難,容易產生花色,染色后掉色現象嚴重,本發明通過工藝的調整提高了麻漿粕的浸漬均勻性,使制備的纖維素纖維的過程中,噴絲頭噴絲順暢,不容易阻塞、過濾快速,提高生產效率;更重要的是采用本發明的纖維制成的纖維面料,進行染色時,染色均勻一致,不產生花料,不掉色。
本發明制備的蠶絲蛋白再生纖維素纖維,滿足以下指標:干斷裂強度≥3.2cn/dtex,濕斷裂強度≥1.9cn/dtex,蠶絲蛋白含量≥5%,干斷裂伸長率12-14%,濕斷裂伸長率17-19%,結晶度40-43%,徑向水膨潤度25-30%,纖度偏差率≤1.5%,殘硫量≤5mg/100g;采用該纖維制成的面料,采用gb/t5713-1997檢測,其變色等級為4-5級,沾色等級為4級;采用aatcc107-2007標準檢測,其變色等級為5級,沾色等級為3-4級;采用jisl0846-2004標準檢測,其變色等級為5級,其沾色等級為4-5級。
本發明制備的蠶絲蛋白再生纖維素纖維,含有蠶絲蛋白大于5%,蠶絲蛋白含量關系到纖維素纖維功能性,當含量低于5%,蠶絲蛋白的功能性受到影響,制成的纖維抗菌等功能性較差,當纖維素纖維中蠶絲蛋白含量>5%時,因為纖維中含有大量的氨基酸,可以對皮膚缺少的蛋白質進行補充,同時保濕作用增強,是制作面膜、內衣褲的優選;同時當纖維素纖維中蠶絲蛋白含量>5%時,蠶絲蛋白表面在纖維素的非晶區與纖維素相互結合,可以提高纖維素纖維的斷裂強度,一般來說纖維素纖維濕斷裂強度不高,但是本發明的蠶絲蛋白再生纖維素纖維濕斷裂強度≥1.9cn/dtex,制成的面膜不容易撕裂,可以對面部形成良好的貼合;制成的內衣褲,具有很好的舒適性和包裹性。
進一步的,所述蠶絲蛋白再生纖維素纖維,還滿足以下指標:
疵點≤1.1mg/100g,長纖維率≤0.2%,倍長纖維≤0.5mg/100mg,長度偏差率≤±2%,白度≥80%;
所述步驟(1)中,所述麻漿粕原料為的相關指標為:聚合度500-600,灰分含量<0.8%,α-纖維素含量93-96%,吸堿值550-600%,膨潤度(體積)300-350%,含水率8.5±1.0%,小塵埃≤150mm2/kg,大塵埃≤0.5個/kg,鐵分含量≤20mg/kg,灰分含量≤0.05%,反應性能≤150s,脂肪蠟質含量≤0.2%,定積重量300-600g/m3。
麻漿粕除了具有天然麻纖維的抗菌、柔軟的特性外,還具有一定的天然光澤度,采用麻天然纖維制成的纖維素纖維,也具有柔軟、懸垂性好的特性,將麻漿粕制成纖維與天然蠶絲蛋白進行微觀層面的融合,制成具有真絲般感覺的蛋白復合纖維,最大程度的發揮麻纖維素纖維與天蠶蠶絲的優勢,因此,本發明制備的纖維具有非常大的市場空間。
麻漿粕的整體聚合度要低于普通棉漿粕,同時,麻漿粕中含有普通棉漿粕中所沒有的膠質、灰分等,同時α-纖維素含量的含量也比棉短絨、木漿的含量要低,因此選擇最佳的技術參數配比,對于制備合格的蠶絲蛋白纖維尤為重要。
所述的麻漿粕為黃麻、苧麻、亞麻、紅麻、大麻的一種或幾種;其中最優選的纖維素纖維原料為黃麻和紅麻;黃麻和紅麻制成漿粕后,光澤度更高、抗菌性等功能性更強,纖維素纖維制備過程中,工藝更容易控制;
麻漿粕可以賦予纖維更好的抗菌性、光澤度和吸濕透氣性;
所述步驟(1)中,預先粉碎步驟,采用粉碎機將麻漿粕粉碎成漿液,粉碎度為350-400g/l;粉碎成濃度合適的漿液,增加反應表面積,提高生產效率,為后續工序提供必備條件;
所述步驟(1)中,纖維素活化步驟:將粉碎后的漿液中,加入過氧化氫;使漿液中過氧化氫的濃度為15-20g/l;在漿液池中將漿液升溫至40-55℃,攪拌循環30-40min;過氧化氫具有緩慢、緩和的氧化性能,一方面除去小部分麻漿纖維中的半纖維素、灰分、單寧、膠質,另一方面過氧化氫緩慢釋放下氣泡,依附在麻纖維的表面,增加纖維之間毛細管間距,使纖維之間充滿微細氣泡,提高麻漿的浸漬均勻度和反應性能,進一步提高纖維制品的耐水洗色牢度;經過纖維素活化后,黃麻漿粕聚合度450-550。
所述步驟(1)一次壓榨步驟中,一次壓榨溫度為25-30℃,壓榨倍數為2-2.3倍;可以將纖維素活化步驟中的水分及過氧化氫擠出,過氧化氫含量較低,因此擠出的液可以循環使用,同時經過纖維素活化步驟后,過氧化氫增加了麻纖維之間的間距,壓榨后,在纖維之間形成“真空”狀態,后續浸漬步驟中,堿液極容易滲透和浸漬,進一步提高浸漬均勻度。
所述步驟(1),堿液浸漬步驟,將麻漿粕在濃度100-140g/l的naoh浸漬液中浸漬,浸漬溫度為20℃-30℃,浸漬時間為30-50分鐘,浸漬液半纖維素濃度小于20g/l,浸漬后進入二次壓榨步驟;
所述浸漬步驟優選加入助劑液,所述助劑液的加入量為浸漬堿液的2-4%;進一步提高漿液的反應性能,同時降低后續步驟中麻漿液的降解;麻漿的聚合度相比較棉漿、木漿在達到一定條件后更容易降解;前期進行纖維素活化如果不加以控制,后續步驟中,麻漿降解過于劇烈,最終會造成纖維強力較低;
所述助劑液的組分包括:os-406、二丁基羥基甲苯、乙醇、碳酸鈉、去離子水;
所述os-406,為高分子量聚醚界面活性劑溶液,為廣州冠志新材料科技有限公司銷售,ph值7-9,hlb值為17-18,粘度為600-800mpa·s(25℃),表面張力為20-23mn/m;
所述助劑液中,按重量份數計,各組分具體為:2-5份os-406、0.8-1.5份二丁基羥基甲苯、3-6份乙醇、1-3份碳酸鈉、40-50份去離子水。
助劑液的加入,進一步提高漿粕的反應性能,反應性能可提高5-10%;同時防止后續步驟中麻漿液的氧化降解加劇;浸漬完成后,進入二次壓榨步驟。
所述步驟(1)二次壓榨步驟,二次壓榨溫度為70-85℃,壓榨倍數為1.6-1.8;二次壓榨步驟中,快速壓榨可以去除殘留的過氧化氫、堿液、半纖維素,同時進一步提高麻纖維中α-纖維素的含量,提高反應性能;普通壓榨中,壓榨倍數為2.2-2.5,本步驟中,壓榨倍數顯著降低,降低能耗和時間,正是得益于前階段纖維素活化步驟及浸漬中助劑的加入;
二次壓榨后,漿粕中α-纖維素含量為28-30%,naoh重量百分比含量為11-12%,堿液中半纖維素濃度≤6g/l;本發明經過兩次壓榨,顯著降低了漿粕中半纖維素的含量,進一步提高了α纖維的純度,由此提高纖維強度;同時,能夠大幅度的降低黃化步驟中二硫化碳的加入量,降低成本,平均每噸成本降低約3000-5000元;通過上述工藝組合,壓榨后漿粕中,α纖維素的純度比普通堿纖維素提高3-5%。
二次壓榨后,進入粉碎、老成、堿液溶解步驟;
所述步驟(1)中老成步驟,老成溫度25-30℃,老成時間為2.5-3小時,控制降聚后的纖維聚合度400-500;老成是傳統纖維素纖維工藝中,時間較長的工藝步驟;本發明中,在工藝初期進行了纖維素活化步驟,因此,降低老成的時間,提高了生產效率,可比普通生產工藝提高效率20%以上,同時老成時間的縮短,不僅配合了工藝的調整,更減少了對麻纖維的破壞;
老成步驟后,進入堿液溶解步驟,制成堿纖維素;所述堿液溶液步驟中,堿液的濃度為150-170g/l;
所述步驟(2)中,麻漿纖維素磺酸酯溶液制備步驟:二硫化碳的加入量為老成后堿纖維素中α-纖維素含量的22-24%;進一步提高了α纖維的純度,大幅度的降低了黃化步驟中二硫化碳的加入量,降低成本約5-10%;纖維素磺酸酯溶液制備步驟中反應時間控制35-45min;纖維素磺酸酯溶液制備步驟中初始溫度控制21-24℃;纖維素磺酸酯溶液制備步驟中終端溫度控制25-27℃。
二硫化碳與堿纖維素反應過程中,黃化溫度上升,則黃化反應加速,纖維素氧化裂解速度加快,聚合度顯著降低,因此需要控制合適的溫度與時間;
所述步驟(3)中,蠶絲絲素蛋白溶液的制備步驟:
a、燙煮:取蠶絲放入盛有85-90℃左右鍋內進行燙煮,燙煮時間為10-20min;燙煮完成后,順時針攪拌5-10min,由于高溫,蛋白空間結構會發生變性,但不破壞蠶絲表面膠體,只使蠶絲結構松解,將絲抽出。
b、將抽出的蠶絲蛋白絲束,切碎成<10mm的碎片;
c、將蠶絲蛋白絲束碎片放入蠶絲蛋白質量為4-5倍的溶解液中進行攪拌溶解,溶解時間3-5min;所述溶解液組成為氫氧化鈉、維生素c、助劑、水;所述溶解液中,氫氧化鈉、維生素c、助劑、水的質量比為15-30:5-10:8-15:100-150;溶解液可以提高溶解速度,溶解效率提升30-50%;同時還可以防止乳液變黃,提高纖維白度,白度可以提升10-15度。
所述助劑的組分包括:丙醇、羅馬洋甘菊純露、海藻膠;所述助劑按重量份數計,包括:丙醇10-15份、羅馬洋甘菊純露5-8份、海藻膠1-3份;
所述助劑,可以提升各組分的分散均勻性和乳液的穩定性;同時可以避免維生素c在堿性環境中被氧化;提高溶解速度,溶解效率提升30-50%;此外,羅馬洋甘菊與海藻膠復配具有增加肌膚的保水性,使人體皮膚的保濕效果增大,與蠶絲蛋白相互配合,更能夠鎖住皮膚水分,補足缺少的膠原蛋白,對皮膚暗瘡具有明顯的修復效果;通過將蠶絲蛋白再生纖維素纖維,添加到面膜的制備中,制成蛋白面膜,是一次重要的創新。
所述步驟c中溶解液的制備方法:首先將氫氧化鈉溶解在水中,氫氧化鈉溶解為放熱反應,使水溫度上升至75-90℃,ph值為10-12之間;然后將維生素c加入到溶液中,30s內迅速攪拌溶解完成;將蠶絲蛋白絲束碎片以蠶絲蛋白絲束緩慢加入到溶液中,攪拌溶解時間3-5min;溶解完成后,快速降溫至3-5℃,防止維生素氧化,保留盡可能多的維生素c;然后加入助劑,震蕩均勻即可制成蠶絲絲素蛋白溶液;
將制成的蠶絲絲素蛋白溶液升溫至50-60℃濃縮,濃縮到蠶絲蛋白絲束碎片質量的2倍,制成濃縮液;
將制備成的濃縮液加入到步驟(3)制備的麻漿纖維素磺酸酯溶液中制成紡絲液;濃縮液的加入量為麻漿纖維素磺酸酯溶液質量的15-20%;濃縮后,有助于添加到麻漿纖維素磺酸酯溶液中,制成纖維后不至于降低纖維的強力,同時保證制備的蠶絲蛋白再生纖維素纖維的特性;
所述步驟(4)紡絲液經過過濾、脫泡后,進入紡絲工序;所述脫泡采用連續快速脫泡方法,所述脫泡真空度≤-0.1mpa;
所述步驟(4)過濾采用三道過濾方式,頭道過濾濾網孔徑25μm,除去離子及機械雜質;二道濾網孔徑10μm除去微粒子顆粒;三道過濾濾網孔徑為8μm,防止重新加入的雜質,阻塞噴絲頭;
紡絲液經過曲管、濾器后,進入噴絲頭組件,紡絲液通過噴絲頭組件形成絲束,進入紡絲浴;為了進一步提高制備的蠶絲蛋白再生纖維素纖維的斷裂強度,提高纖維的柔軟度,我們對紡絲浴進行了重新設置;所述紡絲浴分一、二、三浴;
所述一浴組份包括:硫酸40-70g/l、硫酸鈉220-260g/l、一浴溫度30-50℃;一浴后牽伸率為20-30%;
所述二浴組份包括濃度為50-80g/l的硫酸;二浴后牽伸率為70-90%;二浴溫度為60-70℃;
所述三浴組份包括濃度為10-20g/l;三浴后牽伸率為20-30%,三浴溫度為60-70℃;
通過調整后的牽伸,去除硫酸鋅,不僅實現了無鋅紡絲,減輕了環保壓力,同時,調整一、二、三浴的組份含量、溫度及牽伸率,改變了纖維的晶體結構,大幅度的提高了纖維的斷裂強度,提高了纖維的柔軟度;
所述二浴中,最好加入變性劑;所述變性劑為ls-6、hb-652的一種或幾種;
所述變性劑為沈陽浩博實業有限公司生產;所述酸浴中變性劑的濃度為10-25mg/l;變性劑可以降低粘膠與溶液的界面張力,分散紡絲浴中以硫為主的沉淀物,減少結垢及噴絲頭堵塞,延長換頭周期,改善可紡性,噴絲頭的換頭率降低10-20%;同時可以大幅度的提高纖維的光澤,與蠶絲蛋白相配合,使制備的纖維具有真絲般的感覺。
所述步驟(4)中后處理步驟,在進行精煉脫硫處理時采用堿性較弱的亞硫酸鈉溶液,濃度11-13g/l,溫度為70-85℃;亞硫酸鈉可以防止纖維被氧化,可以防止普通采用硫化鈉作為脫硫劑時,產生的硫化亞鐵難以去除的問題。
漂白采用濃度1-1.5g/l雙氧水,在溫度70-75℃條件下進行,ph保持8-10;
在所述漂白工序中,最好加入緩沖劑水玻璃和肥皂液;所述水玻璃濃度為0.5-1.5g/l,所述肥皂液濃度為0.03-0.1%;可以防止纖維素大分子被氧化,提高纖維強力;
所述步驟(4)中后處理還包括烘干工序:纖維經過扎水后的含水率保持在100-120%,在烘干過程中,對進行開松,提高烘干均勻性;烘干采用合適的溫度,烘干前區溫度60-80℃;烘干中區溫度為75-90℃;烘干后區溫度為60-70℃;保證制備的蠶絲蛋白纖維素纖維不變脆,不變黃,制成蠶絲復合纖維素纖維。
由于采用了上述技術方案,本發明達到的技術效果是:
1、本發明采用特定的麻漿粕作為主要原料,不僅可以使制備的纖維具有麻天然纖維本身的抗菌特性,同時賦予了纖維更好的光澤度和吸濕透氣性,大幅度的提高了纖維的光澤,與蠶絲蛋白相配合,使制備的纖維具有真絲般的感覺;
2、本發明制備的蠶絲蛋白纖維中蛋白質含量≥5%,因為纖維中含有大量的蛋白質氨基酸,可以對皮膚缺少的蛋白質進行補充,同時保濕作用增強,是制作面膜、內衣褲的優選;
3、本發明制備的蠶絲蛋白纖維中蛋白質含量≥5%,蠶絲蛋白纖維素的非晶區與纖維素相互結合,可以提高纖維素纖維的斷裂強度,一般來說纖維素纖維濕斷裂強度不高,但是本發明的蠶絲蛋白再生纖維素纖維濕斷裂強度≥1.9cn/dtex;
4、本發明制成的面膜不容易撕裂,可以對面部形成良好的貼合;制成的內衣褲,具有很好的舒適性和包裹性;
5、本發明制備蠶絲蛋白過程中,具有纖維素活化步驟;在降解步驟中加入過氧化氫;過氧化氫具有緩慢、緩和的氧化性能,一方面除去麻漿纖維中的半纖維素、灰分、單寧、膠質,另一方面過氧化氫緩慢釋放氣體,增加纖維之間毛細管間距,使纖維之間充滿微細氣泡,提高麻漿的浸漬均勻度和反應性能;
6、本發明的一次壓榨將纖維素活化步驟中的水分及過氧化氫擠出,過氧化氫增加了麻纖維之間的間距,壓榨后,在纖維之間形成“真空”狀態,后續浸漬步驟中,堿液極容易滲透和浸漬,進一步提高浸漬均勻度;
7、本發明浸漬過程中,所述浸漬液中需加入助劑液,進一步提高漿液的反應性能,防止后續步驟中麻漿液的過量降解;
8、本發明過程中,二次壓榨倍數顯著降低,提高了效率,降低了能耗;
9、本發明過程中經過兩次壓榨,顯著降低了堿纖維素中半纖維素的含量,進一步提高了α纖維的純度,提高纖維強度,能夠大幅度的降低黃化步驟中二硫化碳的加入量,降低成本約3000-5000元;通過兩次壓榨及相關工序,堿纖維素中,α纖維素的純度比普通堿纖維素提高3-5%;
10、本發明在工藝初期進行了纖維素活化步驟,因此,降低了老成的時間,提高了生產效率,可比普通生產工藝提高效率20%以上;
11、因為堿纖維素中α-纖維素純度的提高,因此大幅度的降低了黃化步驟中二硫化碳的加入量,降低成本約5-10%;
12、本發明的過程中,蠶絲絲素蛋白溶液的制備保留了蠶絲表面的膠體,蠶絲表面的膠體可以在纖維成型時纖維非晶區與纖維分子結合,進一步提高纖維的強力;
13、本發明的過程中,蠶絲絲素蛋白溶液的制備的溶解液,以提高溶解速度,溶解效率提升30-50%;
14、本發明的過程中,蠶絲絲素蛋白溶液的制備的溶解液還可以防止乳液變黃,提高纖維白度,白度可以提升10-15度;
15、本發明制備蠶絲絲素蛋白溶液過程中,制備的溶解液包括助劑;該助劑的加入可以提升各組分的分散均勻性和乳液的穩定性;同時可以避免維生素c在堿性環境中被氧化;提高溶解速度,溶解效率提升30-50%;此外,羅馬洋甘菊與海藻膠復配具有增加肌膚的保水性,使人體皮膚的保濕效果增大,與蠶絲蛋白相互配合,更能夠鎖住皮膚水分,補足缺少的膠原蛋白,對皮膚暗瘡具有明顯的修復效果;通過將蠶絲蛋白再生纖維素纖維,添加到面膜的制備中,制成蛋白面膜,是一次重要的創新;
16、本發明制備蠶絲蛋白再生纖維素纖維的過程中,采用“無鋅三浴”方法,進一步提高制備的蠶絲蛋白再生纖維素纖維的斷裂強度;
17、本發明在二浴中,加入變性劑;降低了粘膠與溶液的界面張力,分散了紡絲浴中以硫為主的沉淀物,減少結垢及噴絲頭堵塞,延長換頭周期,改善可紡性,噴絲頭的換頭率降低10-20%。
具體實施方式
下面將本發明的發明目的、技術方案和有益效果做進一步詳細的說明。
應該指出,以下詳細說明僅僅是示例說明,而不是全面概括,除非有特殊說明,本發明采用的技術術語和單位都為本領域普通技術人員的理解;下面以幾個典型實施例來列舉說明本發明的具體實施方式,當然,本發明的保護范圍并不局限于以下實施例。
本發明中指標檢測的方法:
白度的測定方法是fz/t50013;徑向水膨潤度的測定方法是gb/t6503;纖維結晶度測定方法:采用紅外光譜法測定;干斷裂伸長率的測定方法是gb/t14337;濕斷裂伸長率的測定方法是gb/t14337;干斷裂強度的測定方法是gb/t14337;濕斷裂強度的測定方法是gb/t14337;濕狀態下產生5%伸長率所需的強度是通過gb/t14337完成的;線密度偏差率的測定方法是gb/t14335;殘硫的測定方法是fz/t50014;疵點的測定方法是gb/t14339,白度的測定方法是fz/t50013;超長纖維率的測定方法是gb/t14336;倍長纖維的測定方法是gb/t14336;長度偏差率的測定方法是gb/t14336。
實施例1
本發明制備的一種蠶絲蛋白再生纖維素纖維,其相關指標為:
干斷裂強度3.2cn/dtex,濕斷裂強度1.9cn/dtex;
蠶絲蛋白含量6%;
干斷裂伸長率13.5%,濕斷裂伸長率18.5%;
結晶度41%,徑向水膨潤度25%;
纖度偏差率1.3%,殘硫量3mg/100g;
纖維疵點0.4mg/100g,長纖維率0.2%;
倍長纖維0.5mg/100mg,長度偏差率1%;
白度82%。
實施例2
本實施例與實施例1的區別在于:本發明制備的一種蠶絲蛋白再生纖維素纖維,其相關指標為:干斷裂強度3.4cn/dtex,濕斷裂強度2.1cn/dtex;
蠶絲蛋白含量5%;
干斷裂伸長率13.1%,濕斷裂伸長率17.9%;
結晶度42%,徑向水膨潤度30%;
纖度偏差率1.5%,殘硫量4mg/100g;
所述纖維疵點0.3mg/100g,長纖維率0.1%;
倍長纖維0.3mg/100mg,長度偏差率2%;
白度83%。
實施例3
本實施例涉及的蠶絲蛋白再生纖維素纖維的工藝方法,具體為以下步驟:
(1)采用麻漿粕經過預先粉碎、纖維素活化、一次壓榨、堿液浸漬、二次壓榨、粉碎、堿液溶解后制成麻漿料;
(2)將制成的麻漿料通過與二硫化碳反應制成麻漿纖維素磺酸酯溶液;
(3)在麻漿纖維素磺酸酯溶液中加入蠶絲絲素蛋白溶液制成紡絲液;
(4)將紡絲液經過過濾、脫泡、紡絲、后處理工序制得蠶絲蛋白再生纖維素纖維。
實施例4
本實施例與實施例3的區別在于:本實施例所涉及的蠶絲蛋白再生纖維素纖維的制備方法中,采用的麻漿粕原料,具有以下指標:
聚合度500,灰分含量0.5%;
α-纖維素含量93-%,吸堿值550%;
膨潤度(體積)300%,含水率8.4%;
小塵埃40mm2/kg,大塵埃0.2個/kg;
鐵分含量10mg/kg,灰分含量0.02%;
反應性能22s,脂肪蠟質含量0.1%,定積重量350g/m3。
實施例5
本實施例與實施例3的區別在于:本實施例所涉及的蠶絲蛋白再生纖維素纖維的制備方法中,采用的麻漿粕原料,具有以下指標:
聚合度600,灰分含量0.6%;
α-纖維素含量96%,吸堿值600%;
膨潤度(體積)350%,含水率9.5%;
小塵埃32mm2/kg,大塵埃0.5個/kg;
鐵分含量13mg/kg,灰分含量0.03%;
反應性能70s,脂肪蠟質含量0.1%,定積重量500g/m3。
實施例6
本實施例與實施例3的區別在于:本實施例所涉及的纖維素活化步驟中在粉碎后的漿液中,加入過氧化氫;使漿液中過氧化氫的濃度為15g/l;在漿液池中將漿液升溫至40℃,攪拌循環30min,可以實現漿液中纖維的活化。
實施例7
本實施例與實施例3的區別在于:本實施例所涉及的纖維素活化步驟中在粉碎后的漿液中,加入過氧化氫;使漿液中過氧化氫的濃度為20g/l;在漿液池中將漿液升溫至55℃,攪拌循環40min,可以實現漿液中纖維的活化。
實施例8
本實施例與實施例6的區別在于:本發明所涉及的所述纖維素活化步驟中,在漿液中加入活化劑dz-01;使漿液中所述活化劑dz-01的濃度為1g/l。
實施例9
本實施例與實施例7的區別在于:本發明所涉及的纖維素活化步驟中,在漿液中加入活化劑dz-01;使漿液中所述活化劑dz-01的濃度為2g/l。
實施例10
本實施例與實施例3的區別在于:本實施例所涉及的一次壓榨步驟中,一次壓榨溫度為25℃,壓榨倍數為2。
實施例11
本實施例與實施例3的區別在于:本實施例所涉及的一次壓榨步驟中,一次壓榨溫度為30℃,壓榨倍數為2.3。
實施例12
本實施例與實施例3的區別在于:本實施例所涉及的堿液浸漬步驟:將一次壓榨后的麻漿粕在濃度100g/l的naoh浸漬液中浸漬,浸漬溫度為20℃,浸漬時間為30分鐘,浸漬液半纖維素濃度小于20g/l。
實施例13
本實施例與實施例3的區別在于:本實施例所涉及的堿液浸漬步驟:將一次壓榨后的麻漿粕在濃度140g/l的naoh浸漬液中浸漬,浸漬溫度為30℃,浸漬時間為50分鐘,浸漬液半纖維素濃度小于20g/l。
實施例14
本實施例與實施例3的區別在于:本實施例所涉及的堿液浸漬步驟中,需加入助劑液,助劑液的加入量為浸漬堿液的2%;助劑液的組分包括:os-406、二丁基羥基甲苯、乙醇、碳酸鈉、去離子水;os-406,為高分子量聚醚界面活性劑溶液,ph值7,hlb值為17,粘度為600mpa·s(25℃),表面張力為20mn/m;按重量份數計,助劑液中各組分具體為:2份os-406、0.8份二丁基羥基甲苯、3份乙醇、1份碳酸鈉、40份去離子水。
實施例15
本實施例與實施例3的區別在于:本實施例所涉及的堿液浸漬步驟中,需加入助劑液,助劑液的加入量為浸漬堿液的4%;所述助劑液的組分包括:os-406、二丁基羥基甲苯、乙醇、碳酸鈉、去離子水;os-406,為高分子量聚醚界面活性劑溶液,ph值9,hlb值為18,粘度為800mpa·s(25℃),表面張力為23mn/m;助劑液,按重量份數計,各組分具體為:2份os-406、0.8份二丁基羥基甲苯、4份乙醇、1份碳酸鈉、40-50份去離子水。
實施例16
一種蠶絲蛋白再生纖維素纖維的制備方法,包括以下步驟:
(1)采用麻漿粕經過預先粉碎、纖維素活化、一次壓榨、堿液浸漬、二次壓榨、粉碎、老成、堿液溶解后制成麻漿料;
(2)將制成的麻漿料通過與二硫化碳反應制成麻漿纖維素磺酸酯溶液;
(3)在麻漿纖維素磺酸酯溶液中加入蠶絲絲素蛋白溶液制成紡絲液;
(4)將紡絲液經過過濾、脫泡、紡絲、后處理工序制得蠶絲蛋白再生纖維素纖維。
步驟(1)中,麻漿粕原料為的相關指標為:聚合度550,灰分含量0.3%,α-纖維素含量95%,吸堿值550%,膨潤度(體積)300%,含水率8.5±1.0%,小塵埃80mm2/kg,大塵埃0.3個/kg,鐵分含量15mg/kg,灰分含量≤0.02%,反應性能25s,脂肪蠟質含量0.05%,定積重量300g/m3。
所述的麻漿粕為黃麻;麻漿粕可以賦予纖維更好的抗菌性、光澤度和吸濕透氣性;
步驟(1)中,預先粉碎步驟,采用粉碎機將麻漿粕粉碎成漿液,粉碎度為350g/l;粉碎成濃度合適的漿液,增加反應表面積,提高生產效率,為后續工序提供必備條件;
步驟(1)中,纖維素活化步驟:將粉碎后的漿液中,加入過氧化氫;使漿液中過氧化氫的濃度為20g/l;在漿液池中將漿液升溫至40℃,攪拌循環30min;過氧化氫具有緩慢、緩和的氧化性能,一方面除去小部分麻漿纖維中的半纖維素、灰分、單寧、膠質,另一方面過氧化氫緩慢釋放下氣泡,依附在麻纖維的表面,增加纖維之間毛細管間距,使纖維之間充滿微細氣泡,提高麻漿的浸漬均勻度和反應性能,進一步提高纖維制品的耐水洗色牢度;經過纖維素活化后,黃麻漿粕聚合度500。
纖維素活化步驟中,加入活化劑dz-01;漿液中活化劑的濃度為1g/l;可以保護麻漿粕中的α-纖維素不被過氧化氫降解,盡量避免過氧化氫的漂白作用
步驟(1)一次壓榨步驟中,一次壓榨溫度為25℃,壓榨倍數為2.3倍;可以將纖維素活化步驟中的水分及過氧化氫擠出,過氧化氫含量較低,因此擠出的液可以循環使用,同時經過纖維素活化步驟后,過氧化氫增加了麻纖維之間的間距,壓榨后,在纖維之間形成“真空”狀態,后續浸漬步驟中,堿液極容易滲透和浸漬,進一步提高浸漬均勻度。
步驟(1),堿液浸漬步驟,將麻漿粕在濃度100g/l的naoh浸漬液中浸漬,發生堿化反應,浸漬溫度為20℃,浸漬時間為30分鐘,浸漬液半纖維素濃度小于20g/l,浸漬后的堿纖維素進入二次壓榨步驟;
浸漬液中加入助劑液,助劑液的加入量為浸漬堿液的2%;進一步提高漿液的反應性能,同時降低后續步驟中麻漿液的降解;麻漿的聚合度相比較棉漿、木漿在達到一定條件后更容易降解;前期進行纖維素活化如果不加以控制,后續步驟中,麻漿降解過于劇烈,最終會造成纖維強力較低;
助劑液的組分包括:os-406、二丁基羥基甲苯、乙醇、碳酸鈉、去離子水;
os-406,為高分子量聚醚界面活性劑溶液,ph值8,hlb值為17,粘度為700mpa·s(25℃),表面張力為21mn/m;
助劑液中,按重量份數計,各組分具體為:3份os-406、1份二丁基羥基甲苯、5份乙醇、1份碳酸鈉、40份去離子水。
助劑液的加入,進一步提高漿液的反應性能,反應性能可提高5-10%;同時防止后續步驟中麻漿液的氧化降解加劇;浸漬完成后,進入二次壓榨步驟。
步驟(1)二次壓榨步驟中,二次壓榨溫度為75℃,壓榨倍數為1.6;二次壓榨步驟中,快速壓榨可以去除殘留的過氧化氫、堿液、半纖維素,同時進一步提高麻纖維中α-纖維素的含量,提高反應性能;
二次壓榨后,堿纖維素中α-纖維素含量為28%,naoh重量百分比含量為11%,堿液中半纖維素濃度5g/l;本發明經過兩次壓榨,顯著降低了堿纖維素中半纖維素的含量,進一步提高了α纖維的純度,提高纖維強度,能夠大幅度的降低黃化步驟中二硫化碳的加入量,降低成本,平均每噸成本降低約3000-5000元;通過上述工藝組合,堿纖維素中,α纖維素的純度比普通堿纖維素提高3-5%。
二次壓榨后,進入粉碎、老成、堿液溶解步驟;
步驟(1)中老成步驟,老成溫度26℃,老成時間為2.5小時,控制降聚后的纖維聚合度400;
老成步驟后,進入堿液溶解步驟,制成堿纖維素;所述堿液溶液步驟中,堿液的濃度為150g/l;
步驟(2)中,麻漿纖維素磺酸酯溶液制備步驟:二硫化碳的加入量為老成后堿纖維素中α-纖維素含量的22%;纖維素磺酸酯溶液制備步驟中反應時間控制35min;纖維素磺酸酯溶液制備步驟中初始溫度控制24℃;纖維素磺酸酯溶液制備步驟中終端溫度控制25℃。
步驟(3)中,蠶絲絲素蛋白溶液的制備步驟:
a、燙煮:取蠶絲放入盛有85℃左右鍋內進行燙煮,燙煮時間為10min;燙煮完成后,順時針攪拌5min,由于高溫,蛋白空間結構會發生變性,但不破壞蠶絲表面膠體,只使蠶絲結構松解,將絲抽出。
b、將抽出的蠶絲蛋白絲束,切碎成5mm的碎片;
c、將蠶絲蛋白絲束碎片放入蠶絲蛋白質量為4倍的溶解液中進行攪拌溶解,溶解時間3min;所述溶解液組成為氫氧化鈉、維生素c、助劑、水;所述溶解液中,氫氧化鈉、維生素c、助劑、水的質量比為15:7:8:100;
助劑的組分包括:丙醇、羅馬洋甘菊純露、海藻膠;助劑按重量份數計,包括:丙醇10份、羅馬洋甘菊純露6份、海藻膠1份;
所述步驟c中溶解液的制備方法:首先將氫氧化鈉溶解在水中,氫氧化鈉溶解為放熱反應,使水溫度上升至所需溫度,ph值為10;然后將維生素c加入到溶液中,30s內迅速攪拌溶解完成;將蠶絲蛋白絲束碎片以蠶絲蛋白絲束緩慢加入到溶液中,攪拌溶解時間3min;溶解完成后,快速降溫至5℃,防止維生素氧化,保留盡可能多的維生素c;然后加入助劑,震蕩均勻即可制成蠶絲絲素蛋白溶液;
將制成的蠶絲絲素蛋白溶液升溫至50℃濃縮,濃縮到蠶絲蛋白絲束碎片質量的2倍,制成濃縮液;
將制備成的濃縮液加入到步驟(3)制備的麻漿纖維素磺酸酯溶液中制成紡絲液;濃縮液的加入量為麻漿纖維素磺酸酯溶液質量的15%;
步驟(4)紡絲液經過過濾、脫泡后,進入紡絲工序;所述脫泡采用連續快速脫泡方法,所述脫泡真空度-0.1mpa;
所述步驟(4)過濾采用三道過濾方式,頭道過濾濾網孔徑25μm,除去離子及機械雜質;二道濾網孔徑10μm除去微粒子顆粒;三道過濾濾網孔徑為8μm,防止重新加入的雜質,阻塞噴絲頭;
紡絲液經過曲管、濾器后,進入噴絲頭組件,紡絲液通過噴絲頭組件形成絲束,進入紡絲浴;紡絲浴分一、二、三浴;
一浴組份包括:硫酸40g/l、硫酸鈉220g/l、一浴溫度30℃;一浴后牽伸率為20%;
二浴組份包括濃度為50g/l的硫酸;二浴后牽伸率為70%;二浴溫度為60℃;
三浴組份包括濃度為10g/l;三浴后牽伸率為20%,三浴溫度為60℃;
二浴中,加入變性劑;所述變性劑為ls-6;
酸浴中變性劑的濃度為10mg/l;
步驟(4)中后處理步驟,在進行精煉脫硫處理時采用堿性較弱的亞硫酸鈉溶液,濃度11g/l,溫度為70℃;亞硫酸鈉可以防止纖維被氧化,可以防止普通采用硫化鈉作為脫硫劑時,產生的硫化亞鐵難以去除的問題。
漂白采用濃度1g/l雙氧水,在溫度70℃條件下進行,ph保持8;
在所述漂白工序中,最好加入緩沖劑水玻璃和肥皂液;所述水玻璃濃度為0.5g/l,所述肥皂液濃度為0.03-0.1%;可以防止纖維素大分子被氧化,提高纖維強力;
步驟(4)中后處理還包括烘干工序:纖維經過扎水后的含水率保持在100%,在烘干過程中,對進行開松,提高烘干均勻性;烘干采用合適的溫度,烘干前區溫度60℃;烘干中區溫度為75℃;烘干后區溫度為60℃;保證制備的蠶絲蛋白纖維素纖維不變脆,不變黃,制成蠶絲復合纖維素纖維。
實施例17
一種蠶絲蛋白再生纖維素纖維的制備方法,包括以下步驟:
(1)采用麻漿粕經過預先粉碎、纖維素活化、一次壓榨、堿液浸漬、二次壓榨、粉碎、老成、堿液溶解后制成麻漿料;
(2)將制成的麻漿料通過與二硫化碳反應制成麻漿纖維素磺酸酯溶液;
(3)在麻漿纖維素磺酸酯溶液中加入蠶絲絲素蛋白溶液制成紡絲液;
(4)將紡絲液經過過濾、脫泡、紡絲、后處理工序制得蠶絲蛋白再生纖維素纖維。
步驟(1)中,所述麻漿粕原料為的相關指標為:采用的麻漿粕為紅麻;聚合度600,灰分含量0.2%,α-纖維素含量96%,吸堿值550%,膨潤度(體積)350%,含水率8.5%,小塵埃35mm2/kg,大塵埃0.1個/kg,鐵分含量10mg/kg,灰分含量0.02%,反應性能20s,脂肪蠟質含量0.1%,定積重量300g/m3。
步驟(1)中,預先粉碎步驟,采用粉碎機將麻漿粕粉碎成漿液,粉碎度為400g/l;
步驟(1)中,纖維素活化步驟:將粉碎后的漿液中,加入過氧化氫;使漿液中過氧化氫的濃度為20g/l;在漿液池中將漿液升溫至55℃,攪拌循環40min;經過纖維素活化后,黃麻漿粕聚合度450。
纖維素活化步驟中,加入活化劑dz-01;所述漿液中活化劑的濃度為1g/l;為所述活化劑dz-01;
步驟(1)一次壓榨步驟中,一次壓榨溫度為30℃,壓榨倍數為2.3倍;
步驟(1),堿液浸漬步驟,將麻漿粕在濃度140g/l的naoh浸漬液中浸漬,浸漬溫度為30℃,浸漬時間為30分鐘,浸漬液半纖維素濃度小于20g/l,浸漬后的堿纖維素進入二次壓榨步驟;
浸漬液中加入助劑液,所述助劑液的加入量為浸漬堿液的2%;
助劑液的組分包括:os-406、二丁基羥基甲苯、乙醇、碳酸鈉、去離子水;
os-406,為高分子量聚醚界面活性劑溶液,ph值8,hlb值為17,粘度為600mpa·s(25℃),表面張力為21mn/m;
助劑液中,按重量份數計,各組分具體為:2份os-406、0.8份二丁基羥基甲苯、4份乙醇、3份碳酸鈉、45份去離子水。
助劑液的加入,進一步提高漿粕的反應性能,反應性能可提高5%;同時防止后續步驟中麻漿液的氧化降解加劇;浸漬完成后,進入二次壓榨步驟。
步驟(1)二次壓榨步驟,二次壓榨溫度為76℃,壓榨倍數為1.6;
二次壓榨后,堿纖維素中α-纖維素含量為28%,naoh重量百分比含量為12%,堿液中半纖維素濃度4g/l;二次壓榨后,進入粉碎、老成、堿液溶解步驟;
步驟(1)中老成步驟,老成溫度25℃,老成時間為2.5小時,控制降聚后的纖維聚合度500;
老成步驟后,進入堿液溶解步驟,制成堿纖維素;所述堿液溶液步驟中,堿液的濃度為150g/l;
步驟(2)中,麻漿纖維素磺酸酯溶液制備步驟:二硫化碳的加入量為老成后堿纖維素中α-纖維素含量的23%;纖維素磺酸酯溶液制備步驟中反應時間控制38min;纖維素磺酸酯溶液制備步驟中初始溫度控制21℃;纖維素磺酸酯溶液制備步驟中終端溫度控制25-27℃。
步驟(3)中,蠶絲絲素蛋白溶液的制備步驟:
a、燙煮:取蠶絲放入盛有90℃左右鍋內進行燙煮,燙煮時間為20min;燙煮完成后,順時針攪拌7min,由于高溫,蛋白空間結構會發生變性,但不破壞蠶絲表面膠體,只使蠶絲結構松解,將絲抽出。
b、將抽出的蠶絲蛋白絲束,切碎成6mm的碎片;
c、將蠶絲蛋白絲束碎片放入蠶絲蛋白質量為4倍的溶解液中進行攪拌溶解,溶解時間5min;溶解液組成為氫氧化鈉、維生素c、助劑、水;溶解液中,氫氧化鈉、維生素c、助劑、水的質量比為20:7:8:150;
助劑的組分包括:丙醇、羅馬洋甘菊純露、海藻膠;助劑按重量份數計,包括:丙醇12份、羅馬洋甘菊純露5份、海藻膠3份;
步驟c中溶解液的制備方法:首先將氫氧化鈉溶解在水中,氫氧化鈉溶解為放熱反應,使水溫度上升至所需溫度,ph值為12;然后將維生素c加入到溶液中,30s內迅速攪拌溶解完成;將蠶絲蛋白絲束碎片以蠶絲蛋白絲束緩慢加入到溶液中,攪拌溶解時間3min;溶解完成后,快速降溫至5℃,防止維生素氧化,保留盡可能多的維生素c;然后加入助劑,震蕩均勻即可制成蠶絲絲素蛋白溶液;
將制成的蠶絲絲素蛋白溶液升溫至50℃濃縮,濃縮到蠶絲蛋白絲束碎片質量的2倍,制成濃縮液;
將制備成的濃縮液加入到步驟(3)制備的麻漿纖維素磺酸酯溶液中制成紡絲液;濃縮液的加入量為麻漿纖維素磺酸酯溶液質量的15%;
步驟(4)過濾采用三道過濾方式,頭道過濾濾網孔徑25μm,除去離子及機械雜質;二道濾網孔徑10μm除去微粒子顆粒;三道過濾濾網孔徑為8μm,防止重新加入的雜質,阻塞噴絲頭;
紡絲液經過曲管、濾器后,進入噴絲頭組件,紡絲液通過噴絲頭組件形成絲束,進入紡絲浴;所述紡絲浴分一、二、三浴;
所述一浴組份包括:硫酸52g/l、硫酸鈉235g/l、一浴溫度32℃;一浴后牽伸率為20%;
所述二浴組份包括濃度為65g/l的硫酸;二浴后牽伸率為70%;二浴溫度為70℃;
所述三浴組份包括濃度為20g/l;三浴后牽伸率為23%,三浴溫度為65℃;
二浴中,加入變性劑;變性劑為hb-652;
酸浴中變性劑的濃度為25mg/l;
步驟(4)中后處理步驟,在進行精煉脫硫處理時采用堿性較弱的亞硫酸鈉溶液,濃度13g/l,溫度為85℃;
漂白采用濃度1g/l雙氧水,在溫度75℃條件下進行,ph保持8;
漂白工序中,加入緩沖劑水玻璃和肥皂液;所述水玻璃濃度為1.5g/l,所述肥皂液濃度為0.031%;
步驟(4)中后處理還包括烘干工序:纖維經過扎水后的含水率保持在100%,在烘干過程中,對進行開松,提高烘干均勻性;烘干采用合適的溫度,烘干前區溫度80℃;烘干中區溫度為78℃;烘干后區溫度為65℃;保證制備的蠶絲蛋白纖維素纖維不變脆,不變黃,制成蠶絲復合纖維素纖維。
實施例18
一種蠶絲蛋白再生纖維素纖維的制備方法,包括以下步驟:
(1)采用麻漿粕經過預先粉碎、纖維素活化、一次壓榨、堿液浸漬、二次壓榨、粉碎、老成、堿液溶解后制成麻漿料;
(2)將制成的麻漿料通過與二硫化碳反應制成麻漿纖維素磺酸酯溶液;
(3)在麻漿纖維素磺酸酯溶液中加入蠶絲絲素蛋白溶液制成紡絲液;
(4)將紡絲液經過過濾、脫泡、紡絲、后處理工序制得蠶絲蛋白再生纖維素纖維。
步驟(1)中,麻漿粕原料為的相關指標為:聚合度600,灰分含量0.1%,α-纖維素含量96%,吸堿值600%,膨潤度(體積)50%,含水率8.5%,小塵埃25mm2/kg,大塵埃0.1個/kg,鐵分含量5mg/kg,灰分含量0.02%,反應性能18s,脂肪蠟質含量0.1%,定積重量300g/m3。
麻漿粕為黃麻;步驟(1)中,預先粉碎步驟,采用粉碎機將麻漿粕粉碎成漿液,粉碎度為375g/l;
步驟(1)中,纖維素活化步驟:將粉碎后的漿液中,加入過氧化氫;使漿液中過氧化氫的濃度為15g/l;在漿液池中將漿液升溫至50℃,攪拌循環30min;過經過纖維素活化后,黃麻漿粕聚合度475。
纖維素活化步驟中,加入活化劑dz-01;漿液中活化劑的濃度為1g/l;
步驟(1)一次壓榨步驟中,一次壓榨溫度為30℃,壓榨倍數為2倍;
步驟(1),堿液浸漬步驟,將麻漿粕在濃度120g/l的naoh浸漬液中浸漬,發生堿化反應,浸漬溫度為30℃,浸漬時間為45分鐘,浸漬液半纖維素濃度小于20g/l,浸漬后的堿纖維素進入二次壓榨步驟;
浸漬液中加入助劑液,助劑液的加入量為浸漬堿液的3%;進一步提高漿液的反應性能,同時降低后續步驟中麻漿液的降解;麻漿的聚合度相比較棉漿、木漿在達到一定條件后更容易降解;
助劑液的組分包括:os-406、二丁基羥基甲苯、乙醇、碳酸鈉、去離子水;
os-406,為高分子量聚醚界面活性劑溶液,ph值8,hlb值為17,粘度為600mpa·s(25℃),表面張力為20mn/m;
助劑液中,按重量份數計,各組分具體為:5份os-406、1.2份二丁基羥基甲苯、6份乙醇、1份碳酸鈉、43份去離子水。
步驟(1)二次壓榨步驟,二次壓榨溫度為80℃,壓榨倍數為1.6;
二次壓榨后,漿粕中中α-纖維素含量為28-30%,naoh重量百分比含量為11-12%,堿液中半纖維素濃度≤6g/l;二次壓榨后,進入粉碎、老成、堿液溶解步驟;
步驟(1)中老成步驟,老成溫度25-30℃,老成時間為2.5小時,控制降聚后的纖維聚合度400;
老成步驟后,進入堿液溶解步驟,制成堿纖維素;所述堿液溶液步驟中,堿液的濃度為150-170g/l;
步驟(2)中,麻漿纖維素磺酸酯溶液制備步驟:二硫化碳的加入量為老成后堿纖維素中α-纖維素含量的23%;纖維素磺酸酯溶液制備步驟中反應時間控制42min;纖維素磺酸酯溶液制備步驟中初始溫度控制21℃;纖維素磺酸酯溶液制備步驟中終端溫度控制27℃。
步驟(3)中,蠶絲絲素蛋白溶液的制備步驟:
a、燙煮:取蠶絲放入盛有90℃左右鍋內進行燙煮,燙煮時間為20min;燙煮完成后,順時針攪拌10min,由于高溫,蛋白空間結構會發生變性,但不破壞蠶絲表面膠體,只使蠶絲結構松解,將絲抽出。
b、將抽出的蠶絲蛋白絲束,切碎成5mm的碎片;
c、將蠶絲蛋白絲束碎片放入蠶絲蛋白質量為5倍的溶解液中進行攪拌溶解,溶解時間5min;溶解液組成為氫氧化鈉、維生素c、助劑、水;溶解液中,氫氧化鈉、維生素c、助劑、水的質量比為15:10:8:120;
助劑的組分包括:丙醇、羅馬洋甘菊純露、海藻膠;助劑按重量份數計,包括:丙醇105份、羅馬洋甘菊純露8份、海藻膠3份;
步驟c中溶解液的制備方法:首先將氫氧化鈉溶解在水中,氫氧化鈉溶解為放熱反應,使水溫度上升至需要溫度,ph值為11;然后將維生素c加入到溶液中,30s內迅速攪拌溶解完成;將蠶絲蛋白絲束碎片以蠶絲蛋白絲束緩慢加入到溶液中,攪拌溶解時間5min;溶解完成后,快速降溫至3-5℃,防止維生素氧化,保留盡可能多的維生素c;然后加入助劑,震蕩均勻即可制成蠶絲絲素蛋白溶液;
將制成的蠶絲絲素蛋白溶液升溫至50℃濃縮,濃縮到蠶絲蛋白絲束碎片質量的2倍,制成濃縮液;
將制備成的濃縮液加入到步驟(3)制備的麻漿纖維素磺酸酯溶液中制成紡絲液;濃縮液的加入量為麻漿纖維素磺酸酯溶液質量的15%;濃縮后,有助于添加到麻漿纖維素磺酸酯溶液中,制成纖維后不至于降低纖維的強力,同時保證制備的蠶絲蛋白再生纖維素纖維的特性;
步驟(4)過濾采用三道過濾方式,頭道過濾濾網孔徑25μm,除去離子及機械雜質;二道濾網孔徑10μm除去微粒子顆粒;三道過濾濾網孔徑為8μm,防止重新加入的雜質,阻塞噴絲頭;
紡絲液經過曲管、濾器后,進入噴絲頭組件,紡絲液通過噴絲頭組件形成絲束,進入紡絲浴;紡絲浴分一、二、三浴;
所述一浴組份包括:硫酸55g/l、硫酸鈉240g/l、一浴溫度38℃;一浴后牽伸率為25%;
所述二浴組份包括濃度為75g/l的硫酸;二浴后牽伸率為70%;二浴溫度為70℃;
所述三浴組份包括濃度為15g/l;三浴后牽伸率為22%,三浴溫度為60℃;
通過調整后的牽伸,去除硫酸鋅,不僅實現了無鋅紡絲,減輕了環保壓力,同時,調整一、二、三浴的組份含量、溫度及牽伸率,改變了纖維的晶體結構,大幅度的提高了纖維的斷裂強度,提高了纖維的柔軟度;
所述二浴中,加入變性劑;變性劑為ls-6和hb-652;
所述變性劑為沈陽浩博實業有限公司生產;所述酸浴中變性劑的濃度為10-25mg/l,hb-652的濃度為3-5g/l;
步驟(4)中后處理步驟,在進行精煉脫硫處理時采用堿性較弱的亞硫酸鈉溶液,濃度13g/l,溫度為75℃;亞硫酸鈉可以防止纖維被氧化,可以防止普通采用硫化鈉作為脫硫劑時,產生的硫化亞鐵難以去除的問題。
漂白采用濃度1.5g/l雙氧水,在溫度75℃條件下進行,ph保持8;
在所述漂白工序中,最好加入緩沖劑水玻璃和肥皂液;所述水玻璃濃度為0.5g/l,所述肥皂液濃度為0.03%;
步驟(4)中后處理還包括烘干工序:纖維經過扎水后的含水率保持在110%,在烘干過程中,對進行開松,提高烘干均勻性;烘干采用合適的溫度,烘干前區溫度60℃;烘干中區溫度為82℃;烘干后區溫度為65-70℃;保證制備的蠶絲蛋白纖維素纖維不變脆,不變黃,制成蠶絲復合纖維素纖維。
分別對本發明實施例1-6、7-12、13-18制備的蠶絲蛋白再生纖維素纖維及制成的面料進行檢測,具體檢測指標分別見表1(對應實施例1-6)、表2(對應實施例7-12)、表3(對應實施例13-18)
表1
表2
表3
將實施例1-18涉及的蠶絲蛋白纖維的指標值去掉最大值和最小值后,計算平均值,將計算獲得的平均值與莫代爾纖維、普通粘膠纖維及申請號為201210387021.4,下稱對比文件1;名稱為“蠶絲蛋白共混再生纖維素纖維的制備方法”和申請號為201110400581.4,專利名稱為“一種再生動物微粉蛋白纖維素纖維及其制備方法”制備的蛋白纖維素纖維,下稱對比文件2;進行比較具體比較結果見表4
表4
由表4可以看出,本發明制備的蠶絲蛋白纖維素纖維,纖度為0.95-1.33d,可以用于面膜、內衣褲的制作;
由表4可以看出,本發明制備的蠶絲蛋白纖維素纖維干斷裂強度雖然略低于莫代爾纖維,但是遠超于普通粘膠纖維;高于對比文件的蛋白纖維的干斷裂強度;
由表4可以看出,本發明制備的蠶絲蛋白纖維素纖維濕斷裂強度,幾乎與莫代爾纖維平齊,同時在實施例18中制備的蠶絲蛋白纖維素纖維,濕斷裂強度已經超過了莫代爾纖維,是重要的創新和進步;
以上所述,僅是本發明的較佳實施例而已,并非是對本發明作其它形式的限制,任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述技術內容作為啟示加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容,依據本發明的技術實質對以上實施例所作出的簡單修改,等同變化與改型,仍屬于本發明權利要求的保護范圍。