專利名稱：一種腈綸-蛋白質-銅鹽復合抗靜電纖維的制造方法
技術領域：
本發明屬復合纖維制備領域，特別是涉及一種腈綸一蛋白質一銅鹽復合抗靜電纖維的 制造方法。
技術背景腈綸是一種合成纖維，有優良的保暖性、優異的染色性及無蛀蝕和霉變性，其染色后 可得到比羊毛更鮮艷的色彩，腈綸被廣泛的用于制造仿毛制品，因此腈綸又被稱作人造羊 毛。但腈綸中的聚丙烯腈(PAN)大分子含有大量的疏水性基團，使得腈綸具有強疏水性 和極差的吸濕性，極易發生靜電現象。在加工過程中，帶有靜電的纖維會纏繞或堵塞機件; 織造時易出現經紗開口不清，織物折疊不齊等現象，影響生產的順利進行。腈綸紡織品在 使用過程中，靜電荷積聚易引起灰塵附著，服裝糾纏肢體，產生粘附不適感；并可引起血 液pH值升高等生理變化；這些都極大地降低了腈綸紡織品的服用性能。此外，由靜電所 產生的較高電位可能會對人體產生電擊，還可能擊穿電子元件導致電子元件損壞；靜電放 電產生的電磁輻射會對各種電子設備，信息系統造成電磁干擾。為消除纖維及其制品的靜 電，為了促進腈綸生產迅速發展，滿足人們日益增長的對于高品質纖維和面料的需求，人 們開始尋求對腈綸進行改性的方法，增強其吸濕性和抗靜電性，改善其在生產和使用中的 缺陷，盡量使其猶如天然羊毛般具備良好的舒適性和吸濕性并能杜絕靜電現象。普通腈綸在標準狀態下的體積比電阻為1013"cm。 一般認為，纖維的體積比電阻小于 101QQ'cm即可達到抗靜電效果。通過改性可以將腈綸的體積比電阻降至108-101QQ-cm以下， 這種纖維稱為抗靜電腈綸；甚至可以將腈綸的體積比電阻降至10"Q'cm以下，這種纖維稱 為導電腈綸。纖維抗靜電技術關鍵在于使纖維在基本保持其原有優良性能的性同時具備較 低的電阻率、優良持久的抗靜電性能。將抗靜電劑與腈綸原液共混已是當前腈綸抗靜電改性的一種重要技術和手段。共混法 改性的腈綸抗靜電效果好，而且具備良好的耐久性。目前常用來共混的抗靜電劑有炭黑以 及Sn02、 Sb203、 Ti02等金屬氧化物粉末，還有金屬氧化物復合導電粉末，如Sn02—Sb203 包覆云母基復合導電粉末、Ti02包覆Sn02—Sb203復合導電粉末等。這些抗靜電劑的缺點 在于不溶于PAN的溶劑，因此為改善與基體的相容性，對抗靜電劑的顆粒細度要求高，通 常要求超細粉末甚至納米級粉末，這無疑增加了生產成本。 發明內容本發明的目的是提供一種腈綸一蛋白質一銅鹽復合抗靜電纖維的制造方法，以克服現有技術存在的缺陷，滿足紡織領域發展的需要。該復合纖維主要成份是合成聚合物聚丙烯腈、天然高分子蛋白質和無機小分子銅鹽，在形成纖維過程中，蛋白質和銅鹽形成配合物，隨著聚丙烯腈的成纖，蛋白質一銅鹽配合物固化在聚丙烯腈纖維中。將蛋白質和銅鹽溶解在聚丙烯腈的溶劑中形成配合物，再將聚丙烯腈加入形成復合制成紡絲漿液，經由噴絲頭噴絲成纖、牽伸，熱拉伸、巻曲、定型、上油、干燥等一系列加工工藝得到該復合纖維。 本發明的腈綸一蛋白質一銅鹽復合抗靜電纖維的制造方法，包括如下步驟-(1) 將天然高分子蛋白質和無機小分子銅鹽溶解在聚丙烯腈的溶劑中形成絡合物，再將聚丙烯腈加入制得紡絲漿液，靜置，脫泡，其中銅鹽與蛋白質的重量比為i : i~io，蛋白 質一銅鹽絡合物與聚丙烯腈的混合重量比為1:6~20，聚丙烯腈在紡絲漿液中的質量含量為8%~15%;(2) 紡絲漿液通過紡絲從噴絲孔出來凝固成初生纖維，然后牽伸，熱拉伸，巻曲，定型， 上油，干燥，獲得成品。所述天然高分子蛋白質選自植物蛋白質或動物蛋白質，植物蛋白質為大豆、花生或玉米蛋白，動物蛋白質為酪朊、絲朊、骨交朊或明膠。所述無機小分子銅鹽是碘化亞銅、溴化亞銅或氯化亞銅中的一種或幾種。所述聚丙烯腈為丙烯腈均聚物或共聚物，是粘均分子量為50000 170000的常規分子量聚丙烯腈或粘均分子量為500000 2000000的超高分子量聚丙烯腈。所述聚丙烯腈的溶劑選自無機鹽水溶液，是硫氰酸鈉、硫氰酸鉀或氯化鋅水溶液，硫 氰酸鈉、硫氰酸鉀水溶液的重量濃度為50%~60%，氯化鋅水溶液的重量濃度為60%~75%。所述步驟(2)中的紡絲是經濕法紡絲、干-濕法紡絲或凝膠紡絲工藝完成。所述的濕法紡絲工藝是紡絲、拉伸、水洗、干燥或者紡絲、水洗、拉伸、干燥，具體 是紡絲溶液從噴絲頭噴出后進入紡絲浴中固化成絲，凝固浴為溶劑質量濃度為0~30%的水 溶液，溫度為5 7(TC;拉伸分多級進行，為1 3級，熱水浴或飽和水蒸汽做拉伸介質，拉 伸的溫度為65 14(TC，總拉伸倍數為1 10倍；干燥可通過輻射、接觸加熱或氣體介質來進 行，溫度是80 170。C。所述的干-濕法紡絲工藝是紡絲、拉伸、水洗、干燥或者紡絲、水洗、拉伸、干燥，具 體是紡絲溶液從噴絲頭噴出后先通過一段氣隙，然后進入紡絲浴中固化成絲，氣隙的介質 是空氣或氮氣，氣隙的長度為l 10cm，凝固浴為溶劑質量濃度為0~30%的水溶液，溫度為 5~70°C;拉伸為1 3級，熱水浴或蒸汽做拉伸介質，拉伸的溫度為65 140'C,總拉伸倍數為1 10倍；干燥通過輻射、接觸加熱或氣體介質來進行，溫度是80 17(TC。所述凝膠紡絲工藝是紡絲、水洗、萃取、拉伸，干燥，具體是加熱到130 18(TC的紡 絲溶液從噴絲頭噴出后進入經氣隙引入冷凝固浴中凍結形成凝膠態絲條，氣隙的介質是空 氣或氮氣，氣隙的長度為l 10cm，凝固浴的濃度為含75%~85%溶劑重量的水溶液，溫度為 0~10°C;萃取是將從凝固浴出來的凝膠態絲條先導入揮發性好的溶劑中，所述的揮發性好 的溶劑有乙醇、乙二醇或丙三醇；拉伸為2 3級，以熱水浴、熱醇類浴或飽和水蒸汽做拉 伸介質，拉伸的溫度為65 14(TC，總拉伸倍數10 30倍；干燥可通過輻射、接觸加熱或氣 體介質來進行，溫度是80 17(TC。本發明的原理(1)采用的蛋白質和銅鹽以及兩者形成的大分子配合物均溶于PAN的 溶劑，與PAN基體有良好的相容性，所以選擇其作為抗靜電劑無需制成超細粉末；(2)利 用蛋白質具有良好的親水性、銅鹽具有良好的導電性，將它們加入腈綸紡絲溶液以提高纖 維的抗靜電性；(3)利用蛋白質分子端基以及殘基上的氮原子參與成鍵且有氫鍵締合作 用，容易與Cu離子形成配合物，因此在形成纖維后能夠固化在聚丙烯腈纖維中，以提高 纖維的抗靜電耐久性。 本發明的有益效果(1) 采用本發明的方法獲得的腈綸一蛋白質一銅鹽復合纖維基本保持了腈綸原有的機械 性能、抗紫外線褪色性能和耐洗滌性能，又具有良好的抗靜電性能；(2) 在工藝上解決了抗靜電劑在紡絲溶液中的均勻分布問題，在常規的紡絲生產線的基礎上，只需添加少量簡單設備就可進行腈綸一蛋白質一銅鹽復合纖維的生產，這種纖維有生產成本低而附加值高的特點。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術 人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限 定的范圍。實施例1將明膠與碘化亞銅按4.5: 1的質量比例加入濃度為51.3。/。的NaSCN水溶液，持續攪 拌lh左右至體系變為成淡紫色糊狀物質;將制得的糊狀物質加入到濃度為51.3。/。的NaSCN 水溶液中，于70'C恒溫水浴中攪拌約30min至所有固體物質全部溶解；在上述溶液中加入 粘均分子量為90000的PAN粉末，于6(TC恒溫水浴中持續攪拌4h，使蛋白質一銅鹽絡合物與聚丙烯腈的重量比為11 : 89， PAN的含量占紡絲溶液的13% (重力百分比)，然后將溶液溫度降至6(TC并恒溫靜置8h脫泡；坊絲漿液經計量泵進入噴絲孔噴出，進入第一紡絲浴，紡絲浴為重量濃度10%硫氰酸鈉水溶液，浴溫為9'C。再經第二紡絲浴進行預拉伸，紡絲浴為重量濃度3%硫氰酸鈉水溶液，浴溫為50'C拉伸倍率為1.5倍。再經蒸汽拉伸，拉伸溫度為IOO'C,拉伸倍率為5.8倍，隨后水洗，上油，在溫度10(TC的條件下干燥。干燥的纖維在85'C進行巻曲，后在130"C溫度熱定型，再次上油，在12(TC干燥得到腈綸一蛋白質一銅鹽復合纖維成品。實施例2將明膠與碘化亞銅按2.5: 1的質量比例加入濃度為51.3。/。的NaSCN水溶液，持續攪拌 lh左右至體系變為成淡紫色糊狀物質；將制得的糊狀物質加入到濃度為51.3%的NaSCN 水溶液中，于7(TC恒溫水浴中攪拌約30min至所有固體物質全部溶解；在上述溶液中加入 粘均分子量為120000的PAN粉末，于6(TC恒溫水浴中持續攪拌4h，使蛋白質一銅鹽絡合 物與聚丙烯腈的重量比為7:93， PAN的含量占紡絲溶液的13% (重力百分比)，然后將 溶液溫度降至6(TC并恒溫靜置8h脫泡；紡絲漿液經計量泵進入噴絲孔噴出進入氣隙，氣隙的介質是空氣，溫度為室溫，長度 為6cm;然后進入紡絲浴，紡絲浴為重量濃度9%硫氰酸鈉水溶液，浴溫為1(TC。再經第二 紡絲浴進行預拉伸，紡絲浴為重量濃度3%硫氰酸鈉水溶液，浴溫為5(TC拉伸倍率為1.8倍。 再經蒸汽拉伸，拉伸溫度為100'C,拉伸倍率為3倍，隨后水洗，上油，在溫度10(TC的條 件下干燥。干燥的纖維在85'C進行巻曲，后在13(TC溫度熱定型，再次上油，在120'C干燥 得到腈綸一蛋白質一銅鹽復合纖維成品。實施例3將明膠與碘化亞銅按l: 1的質量比例加入濃度為51.3%的NaSCN水溶液，持續攪拌 lh左右至體系變為成淡紫色糊狀物質；將制得的糊狀物質加入到濃度為51.3%的NaSCN 水溶液中，于70。C恒溫水浴中攪拌約30min至所有固體物質全部溶解；在上述溶液中加入 粘均分子量為800000的PAN粉末，于18(TC恒溫油浴中持續攪拌4h，使蛋白質一銅鹽絡 合物與聚丙烯腈的重量比為9:91， PAN的含量占紡絲溶液的5。/Q (重力百分比)，然后將 溶液溫度降至14(TC并恒溫靜置12h脫泡；紡絲漿液經計量泵進入噴絲孔噴出進入氣隙，氣隙的介質是空氣，溫度為室溫，長度 為lcm;然后進入紡絲浴，紡絲浴為重量濃度45%硫氰酸鈉水溶液，浴溫為4。C。再進入重 量濃度為80%乙醇溶液水溶液萃取，在熱輥上于10(TC下干燥；再導入65。C、 95。C的水浴及13(TC的丙三醇槽中進行三級拉伸，總拉伸倍率為20倍。隨后水洗，水洗，上油，在溫度IOO 'C的條件下干燥。干燥的纖維在85'C進行巻曲，后在13(TC溫度熱定型，再次上油，在120 'C干燥得到腈綸一蛋白質一銅鹽復合纖維成品。
權利要求
1.腈綸-蛋白質-銅鹽復合抗靜電纖維的制造方法，包括如下步驟(1)將天然高分子蛋白質和無機小分子銅鹽溶解在聚丙烯腈的溶劑中形成絡合物，再將聚丙烯腈加入制得紡絲漿液，靜置，脫泡，其中銅鹽與蛋白質的重量比為1∶1～10，蛋白質-銅鹽絡合物與聚丙烯腈的混合重量比為1∶6～20，聚丙烯腈在紡絲漿液中的質量含量為8％～15％；(2)紡絲漿液通過紡絲從噴絲孔出來凝固成初生纖維，然后牽伸，熱拉伸，卷曲，定型，上油，干燥，獲得成品。
2. 根據權利要求1所述的腈綸一蛋白質一銅鹽復合抗靜電纖維的制造方法，其特征在于: 所述天然高分子蛋白質選自植物蛋白質或動物蛋白質，植物蛋白質為大豆、花生或玉米蛋 白，動物蛋白質為酪朊、絲朊、骨交朊或明膠。
3. 根據權利要求l所述的腈綸一蛋白質一銅鹽復合抗靜電纖維的制造方法，其特征在于 所述無機小分子銅鹽是碘化亞銅、溴化亞銅或氯化亞銅中的一種或幾種。
4. 根據權利要求1所述的腈綸一蛋白質一銅鹽復合抗靜電纖維的制造方法，其特征在于所述聚丙烯腈為丙烯腈均聚物或共聚物，是粘均分子量為50000 170000的常規分子量聚 丙烯腈或粘均分子量為500000 2000000的超高分子量聚丙烯腈。
5. 根據權利要求1所述的腈綸一蛋白質一銅鹽復合抗靜電纖維的制造方法，其特征在于 所述聚丙烯腈的溶劑選自無機鹽水溶液，是硫氰酸鈉、硫氰酸鉀或氯化鋅水溶液，硫氰酸 鈉、硫氰酸鉀水溶液的重量濃度為50%~60%，氯化鋅水溶液的重量濃度為60%~75%。
6. 根據權利要求l所述的腈綸一蛋白質一銅鹽復合抗靜電纖維的制造方法，其特征在于 所述步驟(2)中的紡絲是經濕法紡絲、干-濕法紡絲或凝膠紡絲工藝完成。
7. 根據權利要求6所述的腈綸一蛋白質一銅鹽復合抗靜電纖維的制造方法，其特征在于 所述的濕法紡絲工藝是紡絲、拉伸、水洗、干燥或者紡絲、水洗、拉伸、干燥，具體是紡 絲溶液從噴絲頭噴出后進入紡絲浴中固化成絲，凝固浴為溶劑質量濃度為0~30%的水溶 液，溫度為5 70。C;拉伸分多級進行，為1 3級，熱水浴或飽和水蒸汽做拉伸介質，拉伸 的溫度為65 140'C，總拉伸倍數為1 10倍；干燥可通過輻射、接觸加熱或氣體介質來進 行，溫度是80 17(TC。
8. 根據權利要求6所述的腈綸一蛋白質一銅鹽復合抗靜電纖維的制造方法，其特征在于 所述的干-濕法紡絲工藝是紡絲、拉伸、水洗、干燥或者紡絲、水洗、拉伸、干燥，具體是 紡絲溶液從噴絲頭噴出后先通過一段氣隙，然后進入紡絲浴中固化成絲，氣隙的介質是空 氣或氮氣，氣隙的長度為1 10cm，凝固浴為溶劑質量濃度為0~30%的水溶液，溫度為5~70'C;拉伸為1~3級，熱水浴或蒸汽做拉伸介質，拉伸的溫度為65 140°C，總拉伸倍數為 1~10倍；干燥通過輻射、接觸加熱或氣體介質來進行，溫度是80 17(TC。 9.根據權利要求6所述的腈綸一蛋白質一銅鹽復合抗靜電纖維的制造方法，其特征在于-所述凝膠紡絲工藝是紡絲、水洗、萃取、拉伸，干燥，具體是加熱到130 18(TC的紡絲溶 液從噴絲頭噴出后進入經氣隙引入冷凝固浴中凍結形成凝膠態絲條，氣隙的介質是空氣或 氮氣，氣隙的長度為1 10cm，凝固浴的濃度為含75%~85%溶劑重量的水溶液，溫度為0~10 °C;萃取是將從凝固浴出來的凝膠態絲條先導入揮發性好的溶劑中，所述的揮發性好的溶 劑有乙醇、乙二醇或丙三醇；拉伸為2 3級，以熱水浴、熱醇類浴或飽和水蒸汽做拉伸介 質，拉伸的溫度為65 14(TC，總拉伸倍數10 30倍；干燥可通過輻射、接觸加熱或氣體介 質來進行，溫度是80 170。C。
全文摘要
本發明涉及一種腈綸—蛋白質—銅鹽復合抗靜電纖維的制造方法，包括(1)將天然高分子蛋白質和無機小分子銅鹽溶解在聚丙烯腈的溶劑中形成絡合物，再將聚丙烯腈加入制得紡絲漿液，靜置，脫泡，其中銅鹽與蛋白質的重量比為1∶1～10，蛋白質—銅鹽絡合物與聚丙烯腈的混合重量比為1∶6～20，聚丙烯腈在紡絲漿液中的質量含量為8％～15％；(2)紡絲漿液通過紡絲從噴絲孔出來凝固成初生纖維，然后牽伸，熱拉伸，卷曲，定型，上油，干燥，獲得成品。該復合纖維基本保持了腈綸原有的機械性能、抗紫外線褪色性能和耐洗滌性能，又具有良好的抗靜電性能。
文檔編號D02J1/22GK101240462SQ20081003467
公開日2008年8月13日 申請日期2008年3月14日 優先權日2008年3月14日
發明者慶 楊, 沈新元, 耀 車 申請人:東華大學