專利名稱：一種毛發蛋白質纖維紡絲溶液的制備方法
技術領域：
本發明涉及ー種纖維紡絲溶液的制備方法，更具體的說是涉及ー種利用廢棄碎毛發粉體制備蛋白質纖維紡絲溶液的生產方法。
背景技術：
動物碎毛發是ー種儲量廣泛的廢棄資源。以天然纖維狀態直接應用的動物毛發主要有人發、羊毛、牦牛毛、家禽羽毛等，但是由于技術原因，碎毛發大多是以廢棄物的形式被浪費棹。目前，對廢棄毛發的加工利用，特別是對其中角蛋白質成分的提取和再生，基本方法集中在毛發的溶解、分離、提純過程，這些傳統方法的缺點是蛋白質的利用率很低，很大一部分多肽物質被二次排放，同時對環境造成二次污染。碎毛發的全量化應用，已成為重要的研究課題。 發制品產業的發展還處在快速成長期。目前，很明顯的現象是假發制品所用化纖原料的比例逐年増大，基于對傳統人發原料的好感和留戀，總期望再生蛋白纖維在數量和風格方面更接近人發。目前的狀況是，再生蛋白纖維在所有化纖發絲中所占比例很小，而且就各類型再生蛋白纖維而言，技術上還沒有突破纖維中蛋白質含量低的難題。

發明內容
本發明的目的在于解決現有技術中存在的上述技術問題，提供一種毛發蛋白質纖維紡絲溶液的制備方法。為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下
本發明的制備毛發蛋白質纖維紡絲溶液的制備方法，該方法包括以下步驟
(O毛發溶液A的制備將毛發經洗滌、甩干、剪碎、粉碎和篩分后，將碎毛發分散于Ph7-9的氨水中，使其溶脹；將上述溶脹物和高分子聚合物混合，然后加入交聯劑和溶剤，研磨過濾后即得毛發溶液A ;
(2)高分子聚合物溶液B的制備將高分子聚合物與溶劑混合溶解，制成多組分共聚、共混溶液；
(3)紡絲溶液C的制備將毛發溶液A和高分子聚合物溶液B混合即得紡絲溶液。所述的毛發溶液A的制備方法如下(a)在酸性條件下洗滌碎毛發，洗滌條件如下水浴PH4-6，水浴溫度30°C _45°C，毛發與水浴的質量比為1:15-30，洗滌時間l_3min ；將洗滌后的毛發原料甩干、剪短，長度在O. 5-1. Omm之間；(b)將毛發粉碎篩分，收集粒徑小于IOMffl的粉體；(c)將毛發粉體分散于pH7-9的氨水中，使粉體逐步溶脹，將上述溶脹物和高分子聚合物混合，然后加入交聯劑和溶劑，混合體系中毛發粉體的質量百分含量為10-50%,溶劑的質量百分含量不超過8%，高分子聚合物的質量百分含量不超過5%，交聯劑的質量百分含量不超過1%，余量為水；(d)使用切割泵將膠體切割到IOOMm以下,然后采用流體式膠體磨循環研磨，研磨過程體系溫度保持在20°C _45°C之間，采用板框式壓濾機壓濾即得毛發溶液A。
所述的交聯劑為こニ醇縮水甘油醚、I, 3- ニ氯-2-丙醇、丙ニ醇ニ縮水甘油醚或丙三醇多縮水甘油醚中的任意ー種，所述的溶劑為硫氰酸鈉、氫氧化鈉、ニ甲基甲酰胺、ニ甲基こ酰胺、ニ甲基亞砜之中的至少ー種。所述的高分子聚合物溶液B中，高分子聚合物的質量百分比為10-25%，功能性添加劑的質量百分比為8-10%，穩定劑的質量百分比為1-3%。所述的紡絲溶液的制備，是將溶液A和溶液B泵入混合桶內，熱水循環加熱，邊攪拌邊升溫，最終保溫在56±2°C ;在升溫和保溫期間，調整共混體系的組成，使各組分的比例達到毛發粉體占10-35%，高分子聚合物占5-15%，體系濃度(溶劑、交聯劑和穩定劑組成的水溶液)為15-50%的紡絲溶液。本發明中的碎毛發的來源為豬毛、牦牛毛、羽毛和碎短頭發，這些毛發廢棄物本身為不可紡織加工。通過本發明的方法可以實現蛋白質纖維的再生和可加工利用。エ藝過程 克服了以往利用率低的技術難題，達到全量化利用；所得再生蛋白纖維中蛋白質的含量是最大組分，第二組分是成纖性能優異的高分子聚合物，纖維性能接近人發，以往純蛋白再生纖維強伸度低的問題得到解決。


圖I是本發明中制備毛發溶液A的エ藝流程圖。圖2是本發明中制備高分子聚合物溶液B的エ藝流程圖。圖3是本發明中制備紡絲溶液C的エ藝流程圖。
具體實施例方式毛發溶液A的制備碎毛發經過機械粉碎，粉碎后的毛發微粒經過尿素溶脹處理，不需要化學提取蛋白質，溶脹的毛發膠體和聚丙烯臆、聚丙烯酸甲酷、聚氯こ烯、胺化焦磷酸酯等之中的ー種或多種一起混合，溶于硫氰酸鈉溶劑，在環氧類交聯劑作用下組成多組分體系，對該體系低溫研磨，制成毛發溶液，即溶液A。參見附圖I。毛發溶液A的制備關鍵是ー個高分子聚合物與高度溶脹的蛋白質之間預交聯，制備穩定的毛發蛋白質溶液的過程。原料的選用本方法介紹使用碎毛發，但不局限于此類，還可以是家禽羽毛、碎羊毛、豬毛等等。第一步洗滌、烘干和剪碎在酸性條件下洗滌碎毛發，充分去除油脂和其他附著物。洗滌條件如下洗浴PH4-6，浴溫30°C -45°C，浴比1:15-30 (毛發比水浴，視毛發種類而定)，時間l_3min ;將洗滌后的毛發原料甩干、剪短，長度在O. 5-1. Omm之間。第二步是毛發的粉碎和篩分，在輔助粉碎或低溫冷凍條件下，機械法撞擊毛發原料，使其達到超微細化，通過篩分粒徑小于IOMffl的部分收集待用，其余部分返回二次粉碎。第三步毛發微細粉體的溶脹和溶解在尿素的作用下，將毛發蛋白質粉體分散于PH7-9的氨水溶劑中，使粉體逐步溶脹，從表面向內部依次打開角蛋白分子之間的S-S-鍵，形成具有膠凍狀的粘彈體。將其和高分子聚合物混合，然后加入交聯劑和溶剤，交聯劑為環氧類，所用的交聯劑及交聯方法參見公開專利CN102080270A。溶劑為硫氰酸鈉、氫氧化鈉、ニ甲基甲酰胺、ニ甲基こ酰胺、ニ甲基亞砜之中的ー種或幾種組合體。混合體系中毛發粉體占10-50%，溶劑不超過8%，高分子聚合物不超過5%，交聯劑不超過1%，其余是水，體系的這種比例一直保持到溶液A。第四步研磨分為兩步進行，首先是膠體粉碎，使用切割泵將膠體切割到IOOMffl以下，然后采用流體式膠體磨循環研磨，研磨過程體系溫度保持在20°C _45°C之間。第五步過濾濾材為240目尼龍網和80s府綢各ー層，板框式壓濾機。高分子聚合物溶液B的制備將聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚氯こ烯(PVC)、胺化焦磷酸酯等一起在溶劑作用下溶解，制成多組分共聚、共混溶液，即溶液B。參見附圖2。需要說明的是，這種高分子共聚合的方法是公知技術，所不同的是原料成分之間的比例。高分子聚合物溶液的制備，采用的是已知的共聚方法。共聚物的成分包括三部分一是成纖基體原料，如本方法中的聚丙烯腈、聚氯こ烯等，在最終的發絲纖維中對機械性能如強度、模量等有影響；ニ是功能性添加剤，如具有阻燃功能的焦磷酸鹽、具有增氮效果的胺化物等，這部分原料不僅最終可以使纖維材料具有特殊功能，而且，具有調節發絲外觀、手感、風格的效果。三是體系穩定劑，如增溶劑、助濾劑、抗氧劑等。這三種組分的功能不是単一的，選用雙重效果或多種功效的原料，可以調整體系比例關系，提高主成分的比例。成纖高分子聚合物的比例為10-25% (質量比)，功能性添加劑占聚合物的比例為8-10%，穩定 齊U占聚合物的比例為1_3%。紡絲溶液C的制備將溶液A和溶液B在溶解釜中混合，調溫、攪拌一定時間，用齒輪泵輸送到紡絲釜。在紡絲釜繼續保溫、攪拌，經過脫泡后制成毛發蛋白質共混溶液，即溶液C。參見附圖3。紡絲溶液的制備，是將溶液A和溶液B泵入混合桶內，熱水循環加熱，邊攪拌邊升溫，最終保溫在56±2°C ;在升溫和保溫期間，調整共混體系的組成，使各組分的比例達到毛發粉體占10-35%，高分子聚合物占5-15%，體系濃度為15-50%的紡絲溶液。實例證明，體系濃度為30%時最為理想。在混合溶液過濾前后，安裝有管道式靜態混合器，實現共混溶液的全量混合。實施例I
毛發溶液的制備，基本流程見附圖I。稱取毛發粉體50g，尿素5g，聚丙烯腈10g，ニ縮水甘油ニ醇醚2ml，硫氰酸鈉300ml，純凈水250ml，氨水少量。先將氨水加入水中，氨水溶液的pH值8，然后加入尿素，使之溶解均勻，配制成溶脹劑溶液。毛發粉體加入溶脹劑中，使粉體逐步溶脹，從表面向內部依次打開角蛋白分子之間的S-S-鍵，形成具有膠凍狀的粘彈體。聚丙烯腈加入硫氰酸鈉溶劑中，加熱攪拌，直至完全溶解，配制成聚丙烯腈溶液。將毛發膠凍體和聚丙烯腈溶液混合，然后加入ニ縮水甘油ニ醇醚。混合體系中毛發粉體占45%，硫氰酸鈉6. 58%，聚丙烯腈5%，ニ縮水甘油ニ醇醚1%，其余是水。首先是膠體粉碎，使用切割泵將膠體切割到IOOMffl以下，然后采用流體式膠體磨循環研磨，研磨過程體系溫度保持在20°C-45°C之間。使用濾材為240目尼龍網和80s府綢各ー層，板框式壓濾機過濾。配制成外觀近似毛發本色的蛋白質溶液，觀察溶液外觀，結果見表I。實施例2
按照實施例I配制毛發蛋白質溶液。稱取聚丙烯腈(纖維級)100g，聚氯こ烯20g，2-こ基環氧こ烷15g，己ニ酸ニ辛脂5g，抗氧化劑(抗氧劑1010) 5g,氧化聚こ烯臘5g。
在反應釜中加入200ml硫氰酸鈉溶劑，然后開始攪拌、升溫，依次加入PAN、PVC、2-こ基環氧こ烷，己ニ酸ニ辛脂，進行初歩混合；再加入抗氧劑1010，氧化聚こ烯蠟和潤滑劑、其它助劑等，高速混合，升溫至100±2°C，時間為10 15min，混合結束后進入低速混合器(110°C)混合5min左右，然后自然冷卻到60 65°C出料。成纖高分子聚合物溶液的主要成分為高分子聚合物(PAN+PVC)占10-25% (質量比)，功能性添加劑占聚合物的比例為8-10%，穩定劑占聚合物的比例為1-3%。用30ml毛發蛋白質溶液加入到70ml高分子聚合物溶液中，混合攪拌，溫度保持在60±2°C，勻化lOmin，然后過濾、脫氣，得到毛發蛋白質含量15% (質量比)的蛋白質紡絲溶液。觀察溶液流動性、粘弾性，結果見表I。實施例3
按照實施例I配制毛發蛋白質溶液。 按照實施例2的方法配制高分子聚合物溶液。用50ml毛發蛋白質溶液加入到50ml高分子聚合物溶液中，混合攪拌，溫度保持在60±2°C，勻化lOmin，然后過濾、脫氣，得到毛發蛋白質含量30% (質量比)的蛋白質紡絲溶液。觀察溶液流動性，粘弾性，結果見表I。實施例4
按照實施例I配制毛發蛋白質溶液。按照實施例2的方法配制高分子聚合物溶液。用60ml毛發蛋白質溶液加入到40ml高分子聚合物溶液中，混合攪拌，溫度保持在60±2°C，勻化lOmin，然后過濾、脫氣，得到毛發蛋白質含量45% (質量比)的蛋白質紡絲溶液。觀察溶液流動性，粘弾性，結果見表I。實施例5
按照實施例I配制毛發蛋白質溶液。按照實施例2的方法配制高分子聚合物溶液。用80ml毛發蛋白質溶液加入到20ml高分子聚合物溶液中，混合攪拌，溫度保持在63±2°C，勻化15min，然后過濾、脫氣，得到毛發蛋白質含量55% (質量比)的蛋白質紡絲溶液。觀察溶液流動性，粘弾性，結果見表I。
表I:不同條件下的毛發蛋白質溶液的觀察結果
權利要求
1.一種毛發蛋白質纖維紡絲溶液的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)毛發溶液A的制備將毛發經洗滌、甩干、剪碎、粉碎和篩分后，將碎毛發分散于Ph7-9的氨水中，使其溶脹；將上述溶脹物和高分子聚合物混合，然后加入交聯劑和溶劑，研磨過濾后即得毛發溶液A ; (2)高分子聚合物溶液B的制備將高分子聚合物與溶劑混合溶解，制成多組分共聚、共混溶液； (3)紡絲溶液C的制備將毛發溶液A和高分子聚合物溶液B混合即得紡絲溶液。
2.根據權利要求I所述的毛發蛋白質纖維紡絲溶液的制備方法，其特征在于所述的毛發溶液A的制備方法如下(a)在酸性條件下洗滌碎毛發，洗滌條件如下水浴PH4-6，水浴溫度30°C _45°C，毛發與水浴的質量比為1:15-30，洗滌時間l_3min ;將洗滌后的毛發原料甩干、剪短，長度在0. 5-1. Omm之間；(b)將毛發粉碎篩分，收集粒徑小于IOMm的粉體；(c)將毛發粉體分散于PH7-9的氨水中，使粉體逐步溶脹，將上述溶脹物和高分子聚合物混合，然后加入交聯劑和溶劑，混合體系中毛發粉體的質量百分含量為10-50%，溶劑的質量百分含量不超過8%，高分子聚合物的質量百分含量不超過5%，交聯劑的質量百分含量不超過1%，余量為水；(d)使用切割泵將膠體切割到IOOMm以下,然后采用流體式膠體磨循環研磨，研磨過程體系溫度保持在20°C _45°C之間，采用板框式壓濾機壓濾即得毛發溶液A。
3.根據權利要求2所述的毛發蛋白質纖維紡絲溶液的制備方法，其特征在于所述的交聯劑為乙二醇縮水甘油醚、I, 3- 二氯-2-丙醇、丙二醇二縮水甘油醚或丙三醇多縮水甘油醚中的任意一種，所述的溶劑為硫氰酸鈉、氫氧化鈉、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜之中的至少一種。
4.根據權利要求I所述的毛發蛋白質纖維紡絲溶液的制備方法，其特征在于所述的高分子聚合物溶液B中，高分子聚合物的質量百分比為10-25%，功能性添加劑的質量百分比為8-10%，穩定劑的質量百分比為1-3%。
5.根據權利要求I所述的毛發蛋白質纖維紡絲溶液的制備方法，其特征在于所述的紡絲溶液的制備，是將溶液A和溶液B泵入混合桶內，熱水循環加熱，邊攪拌邊升溫，最終保溫在56±2°C ;在升溫和保溫期間，調整共混體系的組成，使各組分的比例達到毛發粉體占10-35%，高分子聚合物占5-15%，體系濃度為15-50%的紡絲溶液。
全文摘要
一種毛發蛋白質纖維紡絲溶液的制備方法，該方法包括以下步驟(1)毛發溶液A的制備將毛發經洗滌、甩干、剪碎、粉碎和篩分后，將碎毛發分散于Ph7-9的氨水中，使其溶脹；將上述溶脹物和高分子聚合物混合，然后加入交聯劑和溶劑，研磨過濾后即得毛發溶液A；(2)高分子聚合物溶液B的制備將高分子聚合物與溶劑混合溶解，制成多組分共聚、共混溶液；(3)紡絲溶液C的制備將毛發溶液A和高分子聚合物溶液B混合即得紡絲溶液。工藝過程克服了以往利用率低的技術難題，達到全量化利用；所得再生蛋白纖維中蛋白質的含量是最大組分，第二組分是成纖性能優異的高分子聚合物，纖維性能接近人發，以往純蛋白再生纖維強伸度低的問題得到解決。
文檔編號D01D1/02GK102677191SQ201110336320
公開日2012年9月19日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者劉小東, 張瑞文 申請人:中原工學院