一种含有蚕丝蛋白的纤维制备方法与流程

本发明属于纺织材料，具体涉及一种含有蚕丝蛋白的纤维制备方法。

背景技术：

1、历史悠久、绚丽多彩的中华国宝一一蚕丝，素有“纤维皇后”的美誉在几千年前，就通过著名的“丝绸之路”畅销希腊、罗马以及整个欧洲和亚非各国，倍受各国人民喜爱。蚕丝纤维是由蛋白纤维组成的，含有人体必需的 18种氨基酸，与人体有极好的生物相容性，具有长效保湿、滋养皮肽、改善肽质等作用，素有“人体第二皮肽”的。 用蚕丝为填充原料制作的蚕丝被质地轻软、触感舒适。但蚕丝是高蛋白质纤维，蚕丝纤维的缺陷是长期保存和强碱性洗涤及日晒，自身会发生化学变化，容易引起黄变(泛黄)和脆化对蚕丝纤维有影响。因此，纺织工业上将蚕丝与粘胶纤维相结合，再生蚕丝蛋白纤维应运而生。

2、目前市场上主要采用两类生产工艺制备蚕丝蛋白纤维：

3、1、第一类:主流的蚕丝蛋白纤维的 纺丝法制备工艺，其特征在于:是将蚕丝或蚕蛹经氢氧化钠水解后的碱性水溶液，添加硅烷偶联剂或制成蚕丝蛋白微胶囊乳液，通过纺前注射添加到再生纤维素纤维素磺酸酷纺丝溶液接枝或共混后，经硫酸锌凝固浴纺丝成型，将所得纤维清洗、脱硫、上油、干燥的制备方法。

4、这种方法可以使得纺丝液中蚕丝蛋白质均匀分布，品质好，蛋白质与纤维素嵌合度较高，生产中损失率低，使用中蛋白质不易流失，耐久性较好该方法的缺点是对工艺步骤要求和设备要求较高，工艺复杂，制造成本高易受限批次生产量大等局限性，而只能进行大规模工业化量产。

5、2、第二类: 蚕丝蛋白改性纤维素纤维的生产工艺，其特征在于:将蚕丝或蚕蛹经氢氧化钠水解后的蛋白液，与经氧化获得的纤维素纤维混合在加热条件下，在纤维素和蛋白质分子之间发生交联，接枝制成蚕丝蛋白纤维。在纺织工业上，蚕丝蛋白改性接枝纤维素纤维是近年研究比较多的新型纤维。这种工艺可以在散毛染色机染缸中进行制备，工艺步骤简单，对设备要求低，生产批量小，打破共混纺丝的局限性。

6、但蚕丝蛋白是结构致密、结晶度高的大分子蛋白质，相对分子量偏大仅采用氢氧化钠水解，生成的氨基功能基团较少，纤维素材质仅经过初级氧化，生成的羚基、醛基基团也较少，极大影响蛋白质与纤维素结合量和接枝率，结合不牢固、结构不稳定。通过电镜观察发现，水洗后可观察到明显的脱落现象，耐久性较差。容易导致使用过程中丝胶蛋白流失，纤维的耐久性较差。导致产品的使用性能不佳。

7、经过碱性水解的蚕丝蛋白溶液多含有丝胶，丝胶为球状蛋白， 通过多次实验发现:丝胶粘性较强，易形成蚕丝蛋白胶体，丝胶蛋白以膜状覆盖在棉纤维表层，纤维手感较粗硬而影响质感。

技术实现思路

1、发明目的：本发明针对现有技术中的不足，提出一种含有蚕丝蛋白的纤维制备方法。

2、技术方案：本发明所述的一种含有蚕丝蛋白的纤维制备方法，包括如下步骤：

3、（1）制备蚕丝蛋白肽；

4、（2）制备氧化改性纤维素纤维；

5、（3）制备蚕丝蛋白肽纤维。

6、在一些实施方式中，步骤（1）具体包括：预处理蚕丝废丝下脚料，经蛋白原料酶解、透析、浓缩、干燥后制得蚕丝蛋白肽。

7、在一些实施方式中，所述酶解过程具体包括：

8、将预处理后的蚕丝废丝下脚料，经氢氧化钠溶液溶解,取上清液过滤，收集滤液，制得蚕丝蛋白粗溶液；

9、再加入碱性蛋白酶alcalase2.4l 继续酶解，将蚕丝蛋白酶解为小分子的蚕丝蛋白肽，制得蚕丝蛋白多肽酶解溶液。

10、在一些实施方式中，所述透析过程具体包括：将蚕丝蛋白多肽酶解溶液装入透析袋中，在清水中透析15-18h，再在蒸馏水中透析1-2h，透析纯化制得可溶性蚕丝丝素蛋白肽水溶液。

11、在一些实施方式中，所述浓缩过程具体包括：使用旋转蒸发仪浓缩经透析后的蚕丝丝素蛋白肽水溶液，温度50-60℃，离心转速在3000rpm/min以下，时间为20-40min。

12、在一些实施方式中，步骤（2）具体包括：

13、将纤维装入散毛染色机染缸中，加入聚环氧氯丙烷氨化物阳离子改性剂和高碘酸钠氧化剂，加水、加热、保温、最后排液，溢流清洗，得到氧化改性的纤维素纤维。

14、在一些实施方式中，所述聚环氧氯丙烷氨化物阳离子改性剂的浓度为10％owf，浴比为1:8。

15、在一些实施方式中，所述高碘酸钠氧化剂的浓度为0.5-1g/l。

16、在一些实施方式中，步骤（3）具体包括：

17、将经过氧化改性的纤维，加入蚕丝蛋白肽、交联剂和油剂后，加热、保温；反应完成后排液，溢流水洗至中性，甩干脱水、烘干，制得蚕丝蛋白肽纤维；

18、在一些实施方式中，按经过氧化改性的纤维的质量比加入: 15%蚕丝蛋白肽、0.3%的多元羧酸交联剂、0.003-0.004％的油剂。

19、在一些实施方式中，所述的纤维包括粘胶纤维、棉纤维、莱赛尔纤维、聚乳酸纤维或者化学纤维中的一种或者多种组合。

20、有益效果：本发明的有益效果如下：

21、（1）本发明采用有别于其它现有技术的仅将蚕丝原料经氢氧化钠水解溶液作为蛋白接枝材料的工艺；本发明采用酶解法，通过把蚕丝经氢氧化钠溶液溶解后，再用碱性蛋白酶alcalase2.4l 继续酶解，将蚕丝蛋白酶解为蚕丝蛋白多肽；蚕丝蛋白多肽主要成分是丝素蛋白，是一种小分子的肽，菜为纤维状蛋白，水溶性好，易被人体皮肽吸收，蛋白含量高，相对分子质量较小低聚肽，更容易与纤维表面的活性基团交联，结合牢固不易脱落；

22、蚕丝蛋白通过酶解分解为小分子的蚕丝蛋白多肽和游离氨基酸，生成更多的氨基键，大大提高了与后续的与莱赛尔纤维分子链上的羚基、醛基等极性基团结合量和接枝率。

23、（2）本发明采用有别于现有技术的将纤维素纤维仅经过碱性溶液初级氧化的工艺；采用碱法—阳离子改性预处理对纤维首先进行表面基团预活化，高碘酸钠和聚环氧氯丙烷氨化物阳离子改性剂对纤维进行选择性氧化和改性，可将纤维素链单元的2个相邻的仲羟基分别氧化成醛基和将纤维素的仲羟基选择性氧化成羧基等二种，得到2，3一二醛基纤维素，使纤维素纤维可利用的醛基、羧基基团含量增加，从而可以与更多的蚕丝蛋白肽的氨基功能团共价接枝，提高纤维与蛋白的结合性能接枝率；

24、经过碱法—阳离子改性处理对纤维分子的部分水解，改变了纤维的物理结构，使纤维结晶区的空隙扩大，削弱它们之间的氢键作用，聚合度降低，使纤维刚度降低，纤维软化，手感变得更加柔顺、丝滑。

25、（3）本发明采用以外观光亮的纤维为改性基材，将改性的纤维与溶解后的蛋白肽进行接枝，所得的纤维外观晶莹丝亮、顺滑垂坠，手感柔顺、丝滑，具有与天然蚕丝极其相似的微观结构和构象，与天然蚕丝相同甚至更好，是一种环保、亲肤舒适、可完全降解的新型蛋白质复合纤维。

技术特征：

1.一种含有蚕丝蛋白的纤维制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种含有蚕丝蛋白的纤维制备方法，其特征在于：步骤（1）具体包括：预处理蚕丝废丝下脚料，经蛋白原料酶解、透析、浓缩、干燥后制得蚕丝蛋白肽。

3.根据权利要求2所述的一种含有蚕丝蛋白的纤维制备方法，其特征在于：所述酶解过程具体包括：

4.根据权利要求2所述的一种含有蚕丝蛋白的纤维制备方法，其特征在于：所述透析过程具体包括：将蚕丝蛋白多肽酶解溶液装入透析袋中，在清水中透析15-18h，再在蒸馏水中透析1-2h，透析纯化制得可溶性蚕丝丝素蛋白肽水溶液。

5.根据权利要求2所述的一种含有蚕丝蛋白的纤维制备方法，其特征在于：所述浓缩过程具体包括：使用旋转蒸发仪浓缩经透析后的蚕丝丝素蛋白肽水溶液，温度50-60℃，离心转速在3000rpm/min以下，时间为20-40min。

6.根据权利要求1所述的一种含有蚕丝蛋白的纤维制备方法，其特征在于：步骤（2）具体包括：

7.根据权利要求6所述的一种含有蚕丝蛋白的纤维制备方法，其特征在于：所述聚环氧氯丙烷氨化物阳离子改性剂的浓度为10％owf，浴比为1:8。

8.根据权利要求6所述的一种含有蚕丝蛋白的纤维制备方法，其特征在于：所述高碘酸钠氧化剂的浓度为0.5-1g/l。

9.根据权利要求1所述的一种含有蚕丝蛋白的纤维制备方法，其特征在于：步骤（3）具体包括：

10.根据权利要求9所述的一种含有蚕丝蛋白的纤维制备方法，其特征在于：按经过氧化改性的纤维的质量比加入: 15%蚕丝蛋白肽、0.3%的多元羧酸交联剂、0.003-0.004％的油剂。

技术总结本发明公开了一种含有蚕丝蛋白的纤维制备方法，该方法包括如下步骤:（1）预处理蚕丝废丝、蚕丝下脚料蛋白原料酶解，透析浓缩制备蚕丝蛋白肽；（2）采用碱法—阳离子改性法制备氧化改性纤维素纤维；（3）将改性纤维与溶解后的蚕丝蛋白肽，在加热条件下进行接枝制制得蚕丝蛋白肽纤维。本发明制得一种天然环保、柔软、凉爽，亲肤舒适、富含蚕丝蛋白和氨基酸，可完全降解，丝亮顺滑的蚕丝蛋白肽复合纤维，用作被芯填充材料。技术研发人员：杨天成,杨卫荣受保护的技术使用者：南通兴达贝妮梦家用纺织品有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1