本發(fā)明涉及功能性纖維制備領(lǐng)域，具體涉及一種羊絨蛋白纖維素纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
羊毛是紡織工業(yè)的重要原料，它具有彈性好、吸濕性強(qiáng)、保暖性好等優(yōu)點，羊毛紡織品以其華貴高雅、穿著舒適的天然風(fēng)格而著稱，特別是羊絨有著“軟黃金”之美名，但由于價格高，對非織造布的生產(chǎn)來說，使用不多，采用好羊毛生產(chǎn)的非織造布，僅限于針刺制造毛毯、高級針刺氈等不多的一些高級工業(yè)用布，一般采用的是羊毛加工中的短毛、粗毛，通過針刺、縫編等方法生產(chǎn)地毯的托墊布、針刺地毯的夾心層、絕熱保暖材料等產(chǎn)品，這類羊毛的長度不一，含雜高，可紡性差，加工較困難，產(chǎn)品可以經(jīng)過化學(xué)后處理，以提高質(zhì)量。
為了增加羊絨的利用，現(xiàn)代工業(yè)將羊絨與粘膠纖維相結(jié)合，在一定條件下將一定濃度的水解蛋白原液與纖維素(粘膠)原液，按一定的配比混合進(jìn)行紡絲，并經(jīng)后處理加工制成理想的再生蛋白纖維，這樣蛋白質(zhì)纖維之中的肽鍵(—CO—NH—)與纖維素中的—OH形成氫鍵，產(chǎn)生較強(qiáng)的分子結(jié)合力，從而形成新型蛋白質(zhì)的復(fù)合纖維，但本質(zhì)上氫鍵仍然屬于分子間力，結(jié)合力度還不夠，經(jīng)過多次水洗，蛋白質(zhì)即脫落，有關(guān)性能下降明顯，而且對于力學(xué)性能而言，這樣的復(fù)合纖維依然比不上粘膠纖維。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是提供一種羊絨蛋白纖維素纖維及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)羊絨蛋白纖維中蛋白質(zhì)與纖維素簡單混合、結(jié)合不牢固、水洗易脫落以及紡絲可紡性差的問題。
為解決上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
一種羊絨蛋白纖維素纖維，其特征在于，由以下重量份的組分組成：
羊絨蛋白5-15％；
纖維素85-95％；
其中，羊絨蛋白通過硅烷偶聯(lián)劑接枝在纖維素上。
一種羊絨蛋白纖維素纖維的制備方法，包括如下步驟：
(1)制備羊絨蛋白預(yù)處理液：配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-20％、pH值為11-12的羊絨蛋白堿性水溶液，將羊絨蛋白堿性水溶液加熱至55-65℃，在攪拌條件下滴加硅烷偶聯(lián)劑，滴加完后將體系溫度升至100-110℃，維持反應(yīng)2-3小時后即得到羊絨蛋白預(yù)處理液，然后降到室溫備用；
(2)粘膠接枝處理：將步驟(1)制得的羊絨蛋白預(yù)處理液按照羊絨蛋白占粘膠中甲纖質(zhì)量比的10-20％的比例加入粘膠中，充分混合后進(jìn)入熟成中間桶，熟成中間桶中一直保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，維持反應(yīng)6-10小時得到羊絨蛋白接枝粘膠；
(3)將步驟(2)得到的羊絨蛋白接枝粘膠直接進(jìn)行紡絲、洗滌、烘干即得到羊絨蛋白纖維素纖維。
進(jìn)一步地，步驟(1)中，硅烷偶聯(lián)劑的用量為羊絨蛋白質(zhì)量比的30-40％，滴加硅烷偶聯(lián)劑的時間為20-30min。
再進(jìn)一步地，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：
(1)本發(fā)明制得的羊絨蛋白纖維素纖維通過高分子技術(shù)將羊絨蛋白嫁接到纖維素纖維上，由于羊絨蛋白與棉纖維以共價鍵連接，羊絨蛋白成為棉纖維(粘膠纖維)的一部分，不影響棉纖維原有的力學(xué)性能，在保持纖維素纖維優(yōu)良紡織性能的基礎(chǔ)上賦予其羊絨般滑爽、柔軟的手感及相關(guān)特性,且原料為廉價易得的植物粘膠纖維，解決了現(xiàn)有技術(shù)羊絨蛋白與纖維素結(jié)合不牢、水洗易脫落以及可紡性差的問題，是一種集纖維素纖維和羊絨蛋白的優(yōu)點于一身的新型纖維素纖維；
(2)羊絨蛋白與棉纖維以共價鍵接枝到纖維素上，無游離的羊絨存在，平時使用過程中，羊絨蛋白不會脫離，對羊絨過敏的人也不會受到傷害。
具體實施方式
實施例1
進(jìn)行如下步驟的操作：
(1)制備羊絨蛋白預(yù)處理液：向搪玻璃反應(yīng)釜泵入50L水，開啟攪拌，并加入10Kg的羊絨蛋白，滴加稀氫氧化鈉溶液將體系pH值調(diào)節(jié)至11-12后充分溶解羊絨蛋白并過濾得到堿性水溶液，然后將羊絨蛋白堿性水溶液加熱至55-65℃，維持體系溫度55-65℃在攪拌條件下于20～30min內(nèi)在體系中滴加3.5Lγ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加完后將體系溫度升至100-110℃，維持體系溫度100-110℃反應(yīng)2小時后得到羊絨蛋白預(yù)處理液，然后降到室溫備用；
(2)粘膠接枝處理：在粘膠進(jìn)入熟成中間桶之前，用注射系統(tǒng)將步驟(1)配制的羊絨蛋白預(yù)處理液按照羊絨蛋白預(yù)處理液與粘膠體積比1:10的比例加入粘膠中，經(jīng)過靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入熟成中間桶，熟成中間桶中一直保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，維持反應(yīng)6小時得到羊絨蛋白接枝粘膠；
(3)將步驟(2)得到的羊絨蛋白接枝粘膠直接進(jìn)行紡絲、洗滌、烘干即得到羊絨蛋白纖維素纖維。
本實施例采用的預(yù)處理方法是為了讓羊絨蛋白與棉纖維以共價鍵連接，保持了棉纖維原有的主要力學(xué)性能；而在粘膠接枝處理過程中，由于粘膠與羊絨蛋白預(yù)處理液均為液相，兩者能夠相互混溶，進(jìn)而使得纖維素與接枝羊絨蛋白之間的接觸面積大大增加，最終接枝率為8.57％，生產(chǎn)的纖維纖度為1.33dtex。
本實施例在紡絲前的制膠過程中即進(jìn)行接枝，在普通纖維生產(chǎn)的基礎(chǔ)上改變不大即可獲得品質(zhì)優(yōu)良的羊絨蛋白纖維素纖維，工藝流程簡單，方法簡便、易于規(guī)?；a(chǎn)。
實施例2
(1)制備羊絨蛋白預(yù)處理液：向搪玻璃反應(yīng)釜泵入50L水，開啟攪拌，并加入10Kg的羊絨蛋白，滴加稀氫氧化鈉溶液將體系pH值調(diào)節(jié)至11-12后充分溶解羊絨蛋白并過濾得到堿性水溶液，然后將羊絨蛋白堿性水溶液加熱至55-65℃，維持體系溫度55-65℃在攪拌條件下于20～30min內(nèi)在體系中滴加3.5Lγ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加完后將體系溫度升至100-110℃，維持體系溫度100-110℃反應(yīng)2小時后得到羊絨蛋白預(yù)處理液，然后降到室溫備用；
(2)粘膠接枝處理：在粘膠進(jìn)入熟成中間桶之前，用注射系統(tǒng)將步驟(1)配制的羊絨蛋白預(yù)處理液按照羊絨蛋白預(yù)處理液與粘膠體積比1:10的比例加入粘膠中，經(jīng)過靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入熟成中間桶，熟成中間桶中一直保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，維持反應(yīng)6小時得到羊絨蛋白接枝粘膠；
(3)將步驟(2)得到的羊絨蛋白接枝粘膠直接進(jìn)行紡絲、洗滌、烘干即得到羊絨蛋白纖維素纖維，接枝率為8.53％，生產(chǎn)的纖維纖度為1.67dtex。
實施例3
進(jìn)行如下步驟的操作：
(1)制備羊絨蛋白預(yù)處理液：向搪玻璃反應(yīng)釜泵入50L水，開啟攪拌，并加入10Kg的羊絨蛋白，再加入溶解助劑PEG400 0.12Kg，滴加稀氫氧化鈉溶液將體系pH值調(diào)節(jié)至11-12后充分溶解羊絨蛋白并過濾得到堿性水溶液，然后將羊絨蛋白堿性水溶液加熱至55-65℃，維持體系溫度55-65℃在攪拌條件下于20～30min內(nèi)在體系中滴加3.5Lγ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加完后將體系溫度升至100-110℃，維持體系溫度100-110℃反應(yīng)2小時后得到羊絨蛋白預(yù)處理液，然后降到室溫備用；
(2)粘膠接枝處理：在粘膠進(jìn)入熟成中間桶之前，用注射系統(tǒng)將步驟(1)配制的羊絨蛋白預(yù)處理液按照羊絨蛋白預(yù)處理液與粘膠體積比1:10的比例加入粘膠中，經(jīng)過靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入熟成中間桶，熟成中間桶中一直保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，維持反應(yīng)6小時得到羊絨蛋白接枝粘膠；
(3)將步驟(2)得到的羊絨蛋白接枝粘膠直接進(jìn)行紡絲、洗滌、烘干即得到羊絨蛋白纖維素纖維，接枝率為9.54％，生產(chǎn)的纖維纖度為1.67dtex。
實施例4
進(jìn)行如下步驟的操作：
(1)制備羊絨蛋白預(yù)處理液：向搪玻璃反應(yīng)釜泵入50L水，開啟攪拌，并加入10Kg的羊絨蛋白，再加入溶解助劑PEG400 0.12Kg，滴加稀氫氧化鈉溶液將體系pH值調(diào)節(jié)至11-12后充分溶解羊絨蛋白并過濾得到堿性水溶液，然后將羊絨蛋白堿性水溶液加熱至55-65℃，維持體系溫度55-65℃在攪拌條件下于20～30min內(nèi)在體系中滴加3.5Lγ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加完后將體系溫度升至100-110℃，維持體系溫度100-110℃反應(yīng)3小時后得到羊絨蛋白預(yù)處理液，然后降到室溫備用；
(2)粘膠接枝處理：在粘膠進(jìn)入熟成中間桶之前，用注射系統(tǒng)將步驟(1)配制的羊絨蛋白預(yù)處理液按照羊絨蛋白預(yù)處理液與粘膠體積比1:10的比例加入粘膠中，經(jīng)過靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入熟成中間桶，熟成中間桶中一直保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，維持反應(yīng)10小時得到羊絨蛋白接枝粘膠；
(3)將步驟(2)得到的羊絨蛋白接枝粘膠直接進(jìn)行紡絲、洗滌、烘干即得到羊絨蛋白纖維素纖維，接枝率為9.59％，生產(chǎn)的纖維纖度為1.67dtex。
實施例5
進(jìn)行如下步驟的操作：
(1)制備羊絨蛋白預(yù)處理液：向搪玻璃反應(yīng)釜泵入50L水，開啟攪拌，并加入10Kg的羊絨蛋白，滴加稀氫氧化鈉溶液將體系pH值調(diào)節(jié)至11-12后充分溶解羊絨蛋白并過濾得到堿性水溶液，然后將羊絨蛋白堿性水溶液加熱至55-65℃，維持體系溫度55-65℃在攪拌條件下于20～30min內(nèi)在體系中滴加3.5Lγ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加完后將體系溫度升至100-110℃，維持體系溫度100-110℃反應(yīng)2.5小時后得到羊絨蛋白預(yù)處理液，然后降到室溫備用；
(2)粘膠接枝處理：在粘膠進(jìn)入熟成中間桶之前，用注射系統(tǒng)將步驟(1)配制的羊絨蛋白預(yù)處理液按照羊絨蛋白預(yù)處理液與粘膠體積比1:10的比例加入粘膠中，經(jīng)過靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入熟成中間桶，熟成中間桶中一直保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，維持反應(yīng)10小時得到羊絨蛋白接枝粘膠；
(3)將步驟(2)得到的羊絨蛋白接枝粘膠直接進(jìn)行紡絲、洗滌、烘干即得到羊絨蛋白纖維素纖維，接枝率為8.67％，生產(chǎn)的纖維纖度為1.33dtex。
實施例6
與現(xiàn)有技術(shù)的對比測試：
(1)同時架起2個1L的反應(yīng)瓶，安裝上攪拌裝置，并分別標(biāo)記為A、B、C、D號，四個瓶中均裝入300ml的水，開啟攪拌，分別加入40g的羊絨蛋白，再均用稀氫氧化鈉溶液將羊絨蛋白堿性水溶液的pH值調(diào)節(jié)至11-12充分溶解羊絨蛋白并過濾得到堿性水溶液，然后將羊絨蛋白堿性水溶液加熱至55-65℃，A號瓶維持體系溫度55-65℃在攪拌條件下于20～30min內(nèi)在體系中滴加120mL硅烷偶聯(lián)劑，滴加完后將體系溫度升至100-110℃，維持體系溫度100-110℃反應(yīng)6小時后直接降到室溫備用；B號瓶在溶解時加入助劑PEG400，羊絨蛋白溶液與助劑的重量比為1：0.002—0.15，然后維持體系溫度55-65℃在攪拌條件下于20～30min內(nèi)在體系中滴加120mL硅烷偶聯(lián)劑，滴加完后將體系溫度升至100-110℃，維持體系溫度100-110℃反應(yīng)6小時后直接降到室溫備用；C號瓶的羊絨蛋白堿性水溶液直接留用；D號瓶加入溶解助劑PEG400，羊絨蛋白溶液與助劑的重量比為1：0.002—0.15；
(2)粘膠熟成(接枝)處理：將進(jìn)入熟成中間桶之前的同一批粘膠分為4組，分別用注射系統(tǒng)將步驟(1)配制的A、B、C、D號羊絨蛋白預(yù)處理液按照羊絨蛋白預(yù)處理液與粘膠體積比1:10的比例加入粘膠中，經(jīng)過相同大小的靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入相同大小的熟成中間桶中，熟成中間桶中一直保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，維持反應(yīng)6小時得到A、B、C、D號羊絨蛋白熟成(接枝)粘膠；
(3)將步驟(2)得到的A、B、C、D號羊絨蛋白熟成(接枝)粘膠分別直接進(jìn)行紡絲、洗滌、烘干即得到A、B、C、D號四組羊絨蛋白纖維素纖維，對四組纖維素纖維進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)測試，多次測試取均值后具體參數(shù)對比情況如表1：
表1羊絨蛋白纖維素纖維的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)
通過表1可知，A、B兩組纖維素纖維的纖度小，且干斷裂強(qiáng)度以及濕斷裂強(qiáng)度均優(yōu)于C、D兩組，說明本發(fā)明產(chǎn)品具有較好的力學(xué)性能，解決了現(xiàn)有技術(shù)可紡性差的問題；且A、B兩組纖維素纖維表現(xiàn)出了穩(wěn)定的耐水洗性，經(jīng)過10次、20次、30次以及50次水洗后，纖維中羊絨蛋白的含量基本不變，能夠多次水洗保持穩(wěn)定，解決了現(xiàn)有技術(shù)羊絨蛋白與纖維素結(jié)合不牢、水洗易脫落的問題；A、B兩組纖維素纖維的羊絨蛋白含量對比以及C、D兩組纖維素纖維的羊絨蛋白含量對比，B、D兩組羊絨蛋白含量更高，說明溶解時加入溶解助劑PEG400有助于提高羊絨蛋白含量。
以上所述實施例僅表達(dá)了本申請的具體實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本申請保護(hù)范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請技術(shù)方案構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本申請的保護(hù)范圍。