专利名称：一种植物蛋白质丝的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纺织材料--植物蛋白质丝的制备方法。
丝绸制品轻盈柔软，光泽幽雅，吸温性好，穿着舒适，深受国内外消费者的青睐。但由于生产丝绸制品的原料--蚕丝短缺，无法满足人们对丝织品的大量需求。于是，人们试图寻找一种能够代替蚕丝，并具有蚕丝风格的新型材料。
本发明的目的是提供一种以大豆粕、鲁梅克斯叶蛋白、花生粕、棉籽粕、玉米蛋白及大分子有机化合物为原料，利用生物、化工纺织等新技术，人工合成的一种全新纺织材料--植物蛋白质丝的制备方法。
本发明采用以下技术方案一种植物蛋白质丝的制备方法，是以植物蛋白与丙烯酰胺为原料，利用浓缩蛋白法、等电分离蛋白法、凝聚状分离法制取植物纤维蛋白为骨架，以纳米微晶纤维素(简称Mc)为引发剂，与丙烯酰胺进行接枝共聚，制备蛋白丙烯酰胺接枝共聚物，然后将接枝共聚物与氢氧化钠水解反应后，引入丙烯酸基团，成为阴离子型接枝聚丙烯酰胺；再加入预先用甲醛与二甲胺或甲醛与二丁胺、二乙胺混合反应生成的烷基氨基甲醇，制成纤维蛋白浆液，并进一步熟成、过滤、脱泡。再用PN为12～30～(0.02～0.2)喷头喷丝，经纺织机速度为2米/分～150米/分，含硫酸钠150～420g/l，硫酸40～180g/l，硫酸锌5～100g/l，比重为1.25～1.32，温度为12℃～75℃的凝固液凝固成型后，得到初级纤维。
再将初级纤维用含甲醛10～100g/l，硫酸3～50g/l，硫酸钠100～280g/l的醛化液进行醛化处理0.1～2小时。
将上述纤维经过一般纺丝设备牵伸、酸洗、脱硫、水洗、脱泡、水洗、上油、烘干卷曲或加捻、定型、牵切后得到植物蛋白质长丝或短丝(工艺流程见附图)。
其中的纳米微晶纤维素是由棉、麻、木等纤维含量高的纤维经过酸水解得到，其表面有多羟基，在水介质中引发，将羟基引发为自由基，并能与蛋白、丙烯酰胺在室温下完成反应聚合。由于采用纳米微晶纤维素，与接枝共聚物产生化学键接合，它不会从聚合物中分离出来。
具体化学反应式如下①、接枝共聚反应 ②、水解反应部分酰胺基团转化为丙烯酸基团，成为阴离子型聚丙烯酰胺 ③、烷基氨基甲醇反应
(R表示-CH3或C2H5)
④、接枝共聚物继续与烷基氨基甲醇反应 (R表示-CH3或-C2H5)产品为蛋白质-(丙烯酰胺-丙烯酸钠-二烷基氨甲基丙烯酰胺)n。
下面结合附图及实施例进一步详述本发明。
图1是本发明的工艺流程图。
如图所示用植物蛋白作骨架，以纳米Mc为引发剂，与丙烯酰胺接枝共聚，得到植物蛋白-丙烯酰胺接枝共聚物，以接枝共聚物为基础聚合物与氢氧化钠水解后，再与二烷基氨基甲醇进行阳离子反应，反应前或反应后加入助剂，其反应物配比和反应条件为(1)接枝反应植物蛋白∶丙烯酰胺∶水=1∶0.1～100∶10～5000(重量比)纳米微晶纤维素0.0003克～0.1克/升反应温度30～70℃反应时间0.5～24小时(2)水解反应丙烯酰胺∶氢氧化钠=1∶0.03～0.3(重量比)反应温度30～95℃反应时间0.5～24小时
(3)二烷基氨基甲醇的制备二甲胺∶二乙胺=100∶0～0∶100甲醛∶胺=1∶0.1～5(克分子比)反应温度常温反应时间0.2小时～12小时(4)阳离子反应接枝共聚物中丙烯酰胺支链∶甲醛=1∶0.1～5(克分子比)反应温度30～70℃反应时间0.4～24小时加入助剂量为体系的0.1％～5％(重量比)反应前或反应后加入水溶性无机盐或非离子表面活性剂，加入量为体系的0.1％～5％(重量比)。
本发明用植物蛋白与丙烯酰胺接枝共聚物体作基础聚合物，它具有多羟基和酰胺基团，呈支化结构，适当地分散了絮凝功能团。引入阴离子基团后再进行阳离子化，不但使产品带两种功能团而扩大了应用范围，而且引进的羧基使原来由于分子内酰胺基团之间氢键引起的分子卷曲状伸展，有利于阳离子化反应的进行。此外，由于本发明用烷基氨基甲醇代替甲醛和二甲胺直接加入体系，避免了聚丙烯酰胺与甲醛的中 即大大减少或避免下面交联的产生，产品稳定性好。交联 本发明采用添加水溶性无机盐或非离子表面活性剂是使产品粘度下降、流动性好，反应过程易于控制。调节防丝浆液的粘度为100泊-300泊。所述的无机盐包括钾、钠、铵的硫酸盐、碳酸盐及其等同物，所述的非离子型表面活性剂包括聚氧乙烯烷基醚、聚乙二醇型非离子表面活性剂及多乙醇型非离子表面活性剂及其等同物。
本发明具有原料易得、生产成本低、工艺简单、反应条件温和、产品综合性能好，可纺性能高、使用范围广等优点，是纺织行业物美价廉的高科技新材料。
实施例1蛋白质400g，加水2升，在80℃下糊化半小时，冷却至50℃，加入纳米Mc10g，通氮30分钟，加入丙烯酰胺600g，反应2小时。然后加水1升，搅均匀。加入30％氢氧化钠溶液120ml，反应1小时。预先把40％的二甲胺1920ml和37％甲醛228ml混和反应并冷却至50℃，加入反应体系中，反应2小时。
实施例2蛋白质50g，加水500毫升，在95℃下糊化20分钟，降温至30℃，加入0.1mol/1KMnO4溶液100ml，通氮半小时，加入丙烯酰胺100g，反应24小时。60℃下加入30％NaOH20ml，反应2小时，加入30g硫酸钠，搅拌均匀。降温至40℃，加入预先把40％二甲胺19ml和60％二乙胺70ml、37％甲醛120ml混和反应产物，反应1小时。
实施例3将5kg氢氧化钠溶于230升软水中，加热至45℃，将70kg蛋白在40℃软水中漂洗，滤干后得湿蛋白粉141kg。投入到上述氢氧化钠溶液中，边加边搅拌，加热温度升至60℃，两小时后，蛋白完全溶解于氢氧化钠溶液，后降温至48℃，加入纳米mc0.8kg，同时按固体重量比蛋白∶丙烯酰胺为1∶0.13加入9kg丙烯酰胺，进行氨基甲酰乙基化反应5小时，经过多次过滤无杂质后，制得比重为1.066，固形物为19.1％蛋白纺丝液。
权利要求
1.一种植物蛋白质丝的制备方法，是以植物蛋白与丙烯酰胺为原料，以纳米微晶纤维素为引发剂，进行接枝共聚，再进行改性，其特征在于接枝共聚物与氢氧化钠水解后与二烷基氨基甲醇进行阳离子反应，并加入助剂进行处理，制成纺丝原液，其具体反应物配比和反应条件是(1)接枝反应植物蛋白∶丙烯酰胺∶水=1∶0.1～100∶10～5000(重量比)纳米微晶纤维素0.0003克～0.1克/升反应温度30～70℃反应时间0.5～24小时(2)水解反应丙烯酰胺∶氢氧化钠=1∶0.03～0.3(重量比)反应温度30～95℃反应时间0.5～24小时(3)二烷基氨基甲醇的制备二甲胺∶二乙胺=100∶0～0∶100甲醛∶胺=1∶0.1～5(克分子比)反应温度常温反应时间0.2小时～12小时(4)阳离子反应接枝共聚物中丙烯酰胺支链∶甲醛=1∶0.1～5(克分子比)反应温度30～70℃反应时间0.4～24小时加入助剂量为体系的0.1％～5％(重量比)
2.根据权利要求1所述的植物蛋白质丝的制备方法，其特征在于所述的植物蛋白是从大豆或大豆粕中制取。
3.根据权利要求1所述的植物蛋白质丝的制备方法，其特征在于所述的植物蛋白是从植物鲁梅克丝或玉米中提取。
4.根据权利要求1所述的植物蛋白质丝的制备方法，其特征在于所述的植物蛋白是从花生或棉籽粕中提取。
5.根据权利要求1所述的植物蛋白质丝的制备方法，其特征在于所述的接枝共聚物是由植物蛋白与丙烯酰胺接枝共聚。
6.根据权利要求1所述的植物蛋白质丝的制备方法，其特征在于所述的助剂包括无机盐助剂或非离子型表面活性剂。
7.根据权利要求1所述的植物蛋白质丝的制备方法，其特征在于所用的引发剂为纳米微晶纤维素或高锰酸钾。
全文摘要
本发明涉及一种植物蛋白质丝的制备方法,是由植物蛋白与丙烯酰胺为原料,以纳米微晶纤维素为引发剂,进行接枝共聚,再进行改性,接枝共聚物与氢氧化钠水解后与二烷基氨基甲醇反应,加入助剂,制成纺丝原液。其原料易得,生产成本低、工艺简单、反应条件温和,产品综合性能好,可纺性能高,使用范围广,纺织行业物美价廉的高科技新材料。
文档编号D01F4/00GK1308151SQ0110990
公开日2001年8月15日 申请日期2001年3月22日 优先权日2001年3月22日
发明者卢炳坤, 郭顺江, 高政选, 郭玉玲 申请人:卢炳坤