[发明专利]用多元羧酸作为交联剂制备蛋白质/聚乙烯醇复合纤维的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用多元羧酸作为交联剂制备蛋白质/聚乙烯醇复合纤维的方法。属于蛋白功能纤维的制造领域。 

相关背景 

天然蛋白质是自然界提供给人类的极有价值的东西，以纤维状态对其加以利用有很大的应用前景，其纤维舒适、柔软、易染色。但纯粹的蛋白纤维成纤性差、强度低、纺丝困难。而聚乙烯醇可纺性好，经纺丝、热处理和缩醛化后的纤维具有较高强度、耐磨性和吸湿性。将蛋白质与聚乙烯醇复合可弥补聚乙烯醇染色性差、弹性回复率低等缺点，同时结合了蛋白质的亲肤性、易染色性和聚乙烯醇的可纺性、耐磨性、高强度和吸湿性。 

目前有多种植物蛋白和动物蛋白被用于与聚乙烯醇进行共混纺丝的研究与开发，如中国专利200410042731.9、01104271.0、01106274.6、90106200.6中分别提供了以油菜籽蛋白、大豆分离蛋白、牛奶蛋白、丝蛋白与聚乙烯醇的复合纤维的制备方法。蛋白复合纤维功能多、用途广，作为服用纤维生产出的衣物具有亲肤性、透气性和导湿性，是一类穿着十分舒适的纤维；作为人造毛发制品具有较好的染色性、阻燃性和舒适性；另外蛋白复合纤维以其出色的人体亲和性在生物医学材料领域被广泛研究，中国专利CN101187089A公开了一种丝素蛋白与聚乙烯醇共混抗菌纳米纤维的制备方法，这种纤维可作为组织工程支架用纤维材料。 

蛋白质与聚乙烯醇共混属于热力学不相容体系，单纯的蛋白质与聚乙烯醇共混纺丝原液长时间放置会发生相分离，因此需加入交联剂对两组分进行交联，改善其相容性，同时各种蛋白/聚乙烯醇复合纤维在使用和洗涤过程中蛋白质极易发生流失，因此也需要通过交联剂将蛋白“固定”在聚乙烯醇分子链上。中国专利200510020902公开了一种用金属离子做交联剂改性胶原蛋白-聚乙烯醇复合纤维的方法，是在含有胶原蛋白和聚乙烯醇的基础上，加入起螯合交联作用的金属离子，制备的复合纤维不仅强度高，而且蛋白质含量高，分布均匀，染色性好，生产成本低，并具有一定的防霉抗菌作用。但金属离子的螯合 交联属于物理交联作用，交联稳定性差，纤维后处理过程和使用过程中胶原蛋白容易流失。中国专利CN1234926C公开了一种植物蛋白质合成纤维的制备方法，通过在纺丝溶液内加入硼酸、硼砂或磷酸钠制备粘度为120～400秒的纺丝原液，制得的纤维透气性好，亲肤性好，但硼酸、硼砂或磷酸钠只能起络合作用，对蛋白的固定效果很差。中国专利CN100558957C公开了一种用戊二醛作交联剂制备胶原蛋白/聚乙烯醇复合纤维的方法，是将胶原蛋白、聚乙烯醇和戊二醛按一定浓度分别溶解在去离子水中，再将胶原蛋白溶液分散在聚乙烯醇溶液中，用酸或碱调节pH＝5～11后加入戊二醛溶液形成纺丝原液，经湿法纺丝、凝固、后处理得到胶原蛋白/聚乙烯醇复合纤维。其中，戊二醛通过化学键接交联胶原蛋白与聚乙烯醇，能有效“固定”蛋白质，得到的纤维不仅强度高、蛋白含量高，且耐热水性好，染色性好。但戊二醛具有一定生物毒性，在纤维的制备和使用过程中都不利于人体健康，同时在缩甲醛过程中，纤维中戊二醛形成的交联点极易在酸性条件下断裂，造成纤维缩甲醛化过程中蛋白质大量流失。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种用多元羧酸作为交联剂制备蛋白质/聚乙烯醇复合纤维的方法。其特点是：纺丝溶液包括水、蛋白质、聚乙烯醇以及有机多远羧酸交联剂混合形成的纺丝原液，经湿法纺丝制成初生纤维，再经热拉伸、热定型及缩醛化等步骤制得成品纤维。工艺简单易操作，采用有机多元羧酸类化合物作交联剂，无生物毒性，且属于化学交联作用，交联化学键为酯键或酰胺键，在缩醛化浴的强酸性条件下交联点稳定，交联效果好。 

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。 

用多元羧酸交联蛋白质/聚乙烯醇复合纤维的制备方法包含以下步骤： 

(1)蛋白质/聚乙烯醇复合纺丝原液的制备 

将蛋白质5～18重量份、聚乙烯醇15～26.5重量份，多元羧酸交联剂0.8～2重量份，加入66.5～79.2重量份去离子水中，在搅拌下，于温度90～98℃，溶解3～8h，制得纺丝原液； 

(2)原液的湿法纺丝 

将纺丝原液加压过滤、脱泡，在温度60～90℃经计量泵、过滤器，从孔径0.06～0.4mm的湿法纺丝喷丝头喷出，纺丝细流在凝固浴中凝固成型，并进行1～6倍的湿态拉伸后制得初生纤维； 

(3)初生纤维的后处理