專利名稱：一種大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合纖維素纖維，具體涉及一種大豆分離蛋白與纖維素的復(fù)合纖維素 纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
粘膠纖維的原料來自天然可再生的纖維素，在石油資源日益緊張的今天，粘膠纖 維呈現(xiàn)出旺盛發(fā)展的生命力。大豆豆粕是大豆浸出油后所得，目前豆粕主要用作飼料和肥 料，因此利用大豆豆粕開發(fā)大豆纖維提高了大豆產(chǎn)品的附加值，有利于資源綜合利用和農(nóng) 業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。由于大豆蛋白纖維中含有多種氨基酸，因此大豆蛋白纖維織物對(duì)人體有一定 的保健作用，大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維兼具纖維素纖維和蛋白質(zhì)纖維的優(yōu)點(diǎn)，不但具有良 好的吸濕透氣性、染色性，更具有親膚性，制成的織物更有舒適感，富有絲綢風(fēng)格。采用浸泡 法可從100公斤大豆粕中提取40公斤的大豆蛋白，提取大豆蛋白并制備成大豆蛋白纖維織 物的成本僅為真絲織物的1/5、羊絨織物的1/20，比棉花成本略高，因此大大提高了農(nóng)副產(chǎn) 品的附加值，特別是利用豐富的國(guó)產(chǎn)大豆資源，拓寬了大豆深加工應(yīng)用領(lǐng)域，并且提取部分 蛋白質(zhì)后的豆粕仍可用作飼料和肥料。近年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)大豆蛋白纖維的研究力度很大，也開發(fā)出了多種大豆復(fù)合纖維 的生產(chǎn)方法。例如公開號(hào)為CN 1470686A的專利是從豆粕中提取出大豆蛋白質(zhì)，加入氫氧 化鈉水溶液得大豆蛋白溶液，將大豆蛋白與聚乙烯醇混合加入引發(fā)劑，再按重量比取大豆 蛋白在一定溫度下攪勻得大豆蛋白紡絲液，將其按一定比例與傳統(tǒng)方法制取的粘膠進(jìn)行混 合，采用紡前注射紡絲，經(jīng)含有硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅的凝固浴凝固成形，將紡絲所得絲餅用 甲醛、硫酸、硫酸鈉的混合液中進(jìn)行醛化處理后得大豆蛋白粘膠纖維。專利CN1584147A公 開了一種大豆蛋白纖維素纖維的制造方法，它是將大豆中分離提純的大豆蛋白質(zhì)溶解在氫 氧化鈉水溶液中得到大豆蛋白溶液，在大豆蛋白溶液中加入引發(fā)劑、丙烯酰胺反應(yīng)過濾后 得到大豆蛋白紡絲液，將大豆蛋白紡絲液與纖維素黃酸酯混合后，生產(chǎn)出大豆蛋白纖維素 纖維粘膠長(zhǎng)絲和粘膠短纖維。但現(xiàn)有技術(shù)制備大豆蛋白纖維素纖維主要存在如下問題一 是大豆蛋白含量低，導(dǎo)致制備的織物保健功能受到一定限制；二是大豆蛋白在生產(chǎn)過程中 流失嚴(yán)重，難以控制，造成浪費(fèi)及環(huán)境污染而且因?yàn)榱魇?dǎo)致成品纖維中大豆蛋白含量低； 三是由于大豆蛋白與纖維素結(jié)合不牢，即使大豆蛋白復(fù)合纖維中大豆蛋白含量較高，在后 續(xù)紡織加工過程以及紡織織物的服用過程中，蛋白質(zhì)成分會(huì)因?yàn)榇罅苛魇Ф絹碓缴伲a(chǎn) 品的保健功能效果受到很大影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種大豆 蛋白含量高且紡織加工過程大豆蛋白保有率高的大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維。本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供一種大豆蛋白含量高且紡織加工過程 大豆蛋白保有率高的大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維的制備方法。
為解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是—種大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維，所述復(fù)合纖維中含有5 65襯％的大豆蛋白，所述復(fù)合纖維的干斷裂強(qiáng)度彡1.6cN/dteX，干斷裂伸度彡12%。為解決上述第二個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維的制備方法，包括以下步驟(1)制備大豆分離蛋白母液將大豆分離蛋白用水調(diào)成糊狀，分別加入亞硫酸鈉 和十二烷基磺酸鈉溶液，加入后亞硫酸鈉濃度為0. 01 0. 05wt%、十二烷基磺酸鈉濃度為 1 3wt%，用堿液調(diào)節(jié)PH值為8. 5 11，攪拌反應(yīng)1 6h，制得大豆分離蛋白含量為7 25wt%的大豆分離蛋白母液；(2)制備混合紡絲原液將上述制備的大豆分離蛋白母液與落球粘度為60 300s 的纖維素溶液混合，得到大豆分離蛋白與纖維素的混合紡絲原液，所述混合紡絲原液中大 豆分離蛋白占纖維素與大豆分離蛋白兩者總重量的7 68wt% ；(3)紡絲成型將混合紡絲原液首先進(jìn)入第一凝固浴紡絲成型，第一凝固浴由硫 酸、硫酸鋅、硫酸鈉和水組成，其中硫酸80 115g/l，硫酸鋅10 20g/l，硫酸鈉265 335g/l，第一凝固浴溫度25 55°C ；然后經(jīng)壓輥擠壓后進(jìn)入第二凝固浴，第二凝固浴由醋 酸、氯化鈉和水組成，其中醋酸濃度為5 10wt%，氯化鈉濃度1 5wt% ；(4)交聯(lián)和后處理將紡絲成型并經(jīng)脫硫后的絲條在交聯(lián)浴中進(jìn)行交聯(lián)處理，所 述交聯(lián)浴中含硫酸10 55g/l，硫酸鈉50 135g/l，醛類50 200g/l，反應(yīng)時(shí)間5 lOmin，溫度為20 40°C，然后經(jīng)水洗、上油、干燥等后處理制得大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維。作為一種改進(jìn)，所述交聯(lián)處理后先經(jīng)過一個(gè)脫醛步驟，然后再經(jīng)后處理制得大豆 蛋白復(fù)合纖維素纖維，所述脫醛在含尿素2 10g/l的脫醛浴中進(jìn)行，脫醛反應(yīng)時(shí)間5 lOmin，溫度為 80 IOO0C0所述大豆分離蛋白提取自低溫大豆豆粕，在低溫大豆豆粕中按1 5 20的比例 加入水，再加入亞硫酸鈉，加入后亞硫酸鈉的濃度為1 5wt%，用堿液調(diào)節(jié)PH值為8. 5 9. 5，在40 60°C下反應(yīng)0. 5 2h后，粉碎過濾并分離除去水分，用鹽酸調(diào)節(jié)PH值為4. 5 5，繼續(xù)反應(yīng)0. 5 3h，離心分離得大豆分離蛋白。所述堿液為氫氧化鈉溶液或者碳酸氫鈉溶液，作為一種優(yōu)選，所述堿液為濃堿液。作為再進(jìn)一步的改進(jìn)，將大豆分離蛋白母液與落球粘度為60 500s的纖維素溶 液混合，得到大豆分離蛋白與纖維素的混合紡絲原液。所述脫硫時(shí)的脫硫液為亞硫酸鈉溶液，所述亞硫酸鈉溶液的濃度為5 10g/l。所述醛類為甲醛、乙二醛、戊二醛或苯甲醛中的一種。優(yōu)選的，所述醛類為戊二醛。 優(yōu)選的，提取大豆分離蛋白時(shí)使用軟水。所述纖維素溶液可以使用棉漿、木漿、竹漿或者蔗渣漿中的一種或者一種以上制備。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是(1)本發(fā)明在制備大豆分離蛋白母液時(shí)采用了蛋白改性技術(shù)，通過調(diào)整大豆蛋白 分子的空間結(jié)構(gòu)，改善了大豆蛋白與纖維素粘膠的共混相容性，使得大豆蛋白能夠以高添 加量與纖維素溶液保持很好的相容性，并阻止了大豆蛋白在強(qiáng)堿性條件下的水解，減少了 大豆蛋白在纖維紡絲成型過程、后續(xù)紡織加工過程以及制備的織物在服用過程中的流失；在纖維紡絲成型時(shí)采用 二浴成型，保證大豆蛋白充分固化成型，減少了大豆蛋白在后續(xù)加 工過程中的流失，不僅充分保證了大豆蛋白在復(fù)合纖維中的高保有率，而且減少了大豆蛋 白的流失帶來的浪費(fèi)和纖維制備以及織物加工過程中的環(huán)保壓力。(2)本發(fā)明對(duì)絲條進(jìn)行交聯(lián)處理時(shí)采用多組分交聯(lián)浴，降低了交聯(lián)浴中醛類的含 量，降低了醛類對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的污染。(3)本發(fā)明在交聯(lián)處理后設(shè)有一個(gè)脫醛處理步驟，大大降低了復(fù)合纖維中殘留的 毒醛類成分的含量，減少了后續(xù)紡織加工過程中的污染和制成的織物對(duì)人體的危害，且對(duì) 纖維結(jié)構(gòu)和性能無影響，保持原纖維所具有的良好性能。(4)本發(fā)明采用高粘度纖維素粘膠與大豆蛋白母液混合紡絲，由于大豆蛋白粘度 相對(duì)較低，因此在纖維拉伸過程中，大豆蛋白均勻分布在復(fù)合纖維的外層，增強(qiáng)了復(fù)合纖維 的保健效果。(5)本發(fā)明由于提高了大豆蛋白與纖維素粘膠的共混相容性，不僅保證了大豆復(fù) 合纖維中大豆蛋白的高含量和高保有量，保證了大豆蛋白纖維織物的保健功能，和保健性 能的長(zhǎng)期保持，而且生產(chǎn)的大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維物理機(jī)械性能優(yōu)良，保證了復(fù)合纖維 的后續(xù)紡織加工性能和織物的服用性能。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例來進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實(shí)施例1按1 10的比例在低溫大豆豆粕中加入軟水，按的濃度加入亞硫酸鈉，用濃 氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值為9. 5，在45°C下反應(yīng)1. 5h后，粉碎過濾并分離除去水分，用鹽酸 調(diào)節(jié)PH值為4. 5，繼續(xù)反應(yīng)lh，離心分離得大豆分離蛋白。將大豆分離蛋白用水調(diào)成糊狀，分別加入亞硫酸鈉和十二烷基磺酸鈉溶液，加入 后亞硫酸鈉濃度為0. 015wt%、十二烷基磺酸鈉濃度為2. 5wt%，用濃氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH 值為9，攪拌反應(yīng)4h，制得大豆分離蛋白含量為8. 5襯％的大豆分離蛋白母液。將纖維素漿粕經(jīng)浸漬堿化、壓榨粉碎，老成、黃化和溶解，制備成落球粘度為65s 的纖維素溶液。將上述制備的大豆分離蛋白母液與纖維素溶液混合，得到大豆分離蛋白占纖維素 與大豆分離蛋白兩者總重量的8. 6wt%的混合紡絲原液。將混合紡絲原液首先進(jìn)入第一凝固浴紡絲成型，第一凝固浴中硫酸95g/l，硫酸鋅 15g/l，硫酸鈉330g/l，第一凝固浴溫度50°C;然后經(jīng)壓輥擠壓后進(jìn)入第二凝固浴，第二凝固 浴中醋酸濃度為5wt%，氯化鈉濃度3wt%。對(duì)紡絲成型后的絲條用濃度為8g/l的亞硫酸鈉進(jìn)行脫硫。將脫硫后的絲條進(jìn)入含硫酸20g/l，硫酸鈉60g/l，戊二醛120g/l的交聯(lián)浴液進(jìn)行 交聯(lián)處理，反應(yīng)時(shí)間8min，溫度為35°C。將交聯(lián)后的絲條進(jìn)入含尿素3g/l的脫醛浴脫醛，反應(yīng)時(shí)間6min，溫度為95°C，然 后經(jīng)水洗、上油、干燥等后處理工序，得到大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維，其中大豆蛋白占大豆 蛋白和纖維素兩者總量的7. 8wt%，纖維干斷裂強(qiáng)度為2. 31cN/dteX，千斷裂伸度16%。實(shí)施例2
按1 10的比例在低溫大豆豆粕中加入軟水，按加入后為2. 5wt%的濃度加入亞 硫酸鈉，用濃氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值為9. 0，在50°C下反應(yīng)1. 2h后，粉碎過濾并分離除去 水分，用鹽酸調(diào)節(jié)PH值為5. 0，繼續(xù)反應(yīng)2h，離心分離得大豆分離蛋白。將大豆分離蛋白用水調(diào)成糊狀，分別加入亞硫酸鈉和十二烷基磺酸鈉溶液，加入 后亞硫酸鈉濃度為0. 025wt%、十二烷基磺酸鈉濃度為2. 8wt%，用濃氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH 值為10，攪拌反應(yīng)3h，制得大豆分離蛋白含量為15. 5襯％的大豆分離蛋白母液。將纖維素漿粕經(jīng)浸漬堿化、壓榨粉碎，老成、黃化和溶解，制備成落球粘度為220s 的纖維素溶液。將上述制備的大豆分離蛋白母液與纖維素溶液混合，得到大豆分離蛋白占纖維素 與大豆分離蛋白兩者總重量的20襯％的混合紡絲原液。將混合紡絲原液首先進(jìn)入第一凝固浴紡絲成型，第一凝固浴中硫酸85g/l，硫酸鋅 13g/l，硫酸鈉320g/l，第一凝固浴溫度52°C;然后經(jīng)壓輥擠壓后進(jìn)入第二凝固浴，第二凝固 浴中醋酸濃度為9wt%，氯化鈉濃度2wt%。對(duì)紡絲成型后的絲條用濃度為7g/l的亞硫酸鈉進(jìn)行脫硫。將脫硫后的絲條進(jìn)入含硫酸15g/l，硫酸鈉75g/l，乙二醛200g/l的交聯(lián)浴液進(jìn)行 交聯(lián)處理，反應(yīng)時(shí)間6min，溫度為30°C。將交聯(lián)后的絲條進(jìn)入含尿素10g/l的脫醛浴脫醛，反應(yīng)時(shí)間5min，溫度為90°C，然 后經(jīng)水洗、上油、干燥等后處理工序，得到大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維，其中大豆蛋白占大豆 蛋白和纖維素兩者總量的18. 5wt%，纖維干斷裂強(qiáng)度為2. 02cN/dteX，干斷裂伸度20. 5%。實(shí)施例3按1 12的比例在低溫大豆豆粕中加入軟水，按1.3wt%的濃度加入亞硫酸鈉，用 濃氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值為9. 0，在55°C下反應(yīng)1. 3h后，粉碎過濾并分離除去水分，用鹽 酸調(diào)節(jié)PH值為5. 0，繼續(xù)反應(yīng)1. 5h，離心分離得大豆分離蛋白。將大豆分離蛋白用水調(diào)成糊狀，分別加入亞硫酸鈉和十二烷基磺酸鈉溶液，加入 后亞硫酸鈉濃度為0. 03wt%、十二烷基磺酸鈉濃度為2. 6wt%，用濃氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH 值為11，攪拌反應(yīng)5h，制得大豆分離蛋白含量為12. 5襯％的大豆分離蛋白母液。將纖維素漿粕經(jīng)浸漬堿化、壓榨粉碎，老成、黃化和溶解，制備成落球粘度為180s 的纖維素溶液。將上述制備的大豆分離蛋白母液與纖維素溶液混合，得到大豆分離蛋白占纖維素 與大豆分離蛋白兩者總重量的45襯％的混合紡絲原液。將混合紡絲原液首先進(jìn)入第一凝固浴紡絲成型，第一凝固浴中硫酸100g/l，硫酸 鋅17g/l，硫酸鈉280g/l，第一凝固浴溫度49°C ；然后經(jīng)壓輥擠壓后進(jìn)入第二凝固浴，第二 凝固浴中醋酸濃度為8wt%，氯化鈉濃度2. 5wt%。對(duì)紡絲成型后的絲條用濃度為6g/l的亞硫酸鈉進(jìn)行脫硫。 將脫硫后的絲條進(jìn)入含硫酸45g/l，硫酸鈉125g/l，戊二醛105g/l的交聯(lián)浴液進(jìn) 行交聯(lián)處理，反應(yīng)時(shí)間8min，溫度為39°C。將交聯(lián)后的絲條進(jìn)入含尿素3g/l的脫醛浴脫醛，反應(yīng)時(shí)間lOmin，溫度為97°C，然 后經(jīng)水洗、上油、干燥等后處理工序，得到大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維，其中大豆蛋白占大豆 蛋白和纖維素兩者總量的43. 5wt%，纖維干斷裂強(qiáng)度為1. 61cN/dteX，干斷裂伸度15%。
權(quán)利要求
1.一種大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維，其特征在于所述復(fù)合纖維中含有5 65wt%的大豆 蛋白，所述復(fù)合纖維的干斷裂強(qiáng)度彡1.6cN/dteX，干斷裂伸度彡12%。
2.如權(quán)利要求1所述的大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)制備大豆分離蛋白母液將大豆分離蛋白用水調(diào)成糊狀，分別加入亞硫酸鈉和 十二烷基磺酸鈉溶液，加入后亞硫酸鈉濃度為0. 01 0. 05wt%、十二烷基磺酸鈉濃度為 1 3wt%，用堿液調(diào)節(jié)PH值為8. 5 11，攪拌反應(yīng)1 6h，制得大豆分離蛋白含量為7 25wt%的大豆分離蛋白母液；(2)制備混合紡絲原液將上述制備的大豆分離蛋白母液與落球粘度為60 300s的 纖維素溶液混合，得到大豆分離蛋白與纖維素的混合紡絲原液，所述混合紡絲原液中大豆 分離蛋白占纖維素與大豆分離蛋白兩者總重量的7 68wt% ；(3)紡絲成型將混合紡絲原液首先進(jìn)入第一凝固浴紡絲成型，第一凝固浴由硫酸、硫 酸鋅、硫酸鈉和水組成，其中硫酸80 115g/l，硫酸鋅10 20g/l，硫酸鈉265 335g/l， 第一凝固浴溫度25 55°C ；然后經(jīng)壓輥擠壓后進(jìn)入第二凝固浴，第二凝固浴由醋酸、氯化 鈉和水組成，其中醋酸濃度為5 IOwt %，氯化鈉濃度1 5wt% ；(4)交聯(lián)和后處理將紡絲成型并經(jīng)脫硫后的絲條在交聯(lián)浴中進(jìn)行交聯(lián)處理，所述交 聯(lián)浴中含硫酸10 55g/l，硫酸鈉50 135g/l，醛類50 200g/l，反應(yīng)時(shí)間5 lOmin， 溫度為20 40°C，然后經(jīng)后處理制得大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維。
3.如權(quán)利要求2所述的大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維的制備方法，其特征在于所述交聯(lián) 處理后先經(jīng)過一個(gè)脫醛步驟，然后再經(jīng)后處理制得大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維，所述脫醛在 含尿素2 10g/l的脫醛浴中進(jìn)行，脫醛反應(yīng)時(shí)間5 lOmin，溫度為80 100°C。
4.如權(quán)利要求2所述的大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維的制備方法，其特征在于所述大豆 分離蛋白提取自低溫大豆豆粕，在低溫大豆豆粕中按1 5 20的比例加入水，再加入 亞硫酸鈉，加入后亞硫酸鈉的濃度為1 5wt%，用堿液調(diào)節(jié)PH值為8. 5 9. 5，在40 60°C下反應(yīng)0. 5 池后，粉碎過濾并分離除去水分，用鹽酸調(diào)節(jié)PH值為4. 5 5，繼續(xù)反應(yīng) 0. 5 3h，離心分離得大豆分離蛋白。
5.如權(quán)利要求2、3或4所述的大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維的制備方法，其特征在于將 大豆分離蛋白母液與落球粘度為60 500s的纖維素溶液混合，得到大豆分離蛋白與纖維 素的混合紡絲原液。
6.如權(quán)利要求2、3或4所述的大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維的制備方法，其特征在于所 述脫硫時(shí)的脫硫液為亞硫酸鈉溶液，所述亞硫酸鈉溶液的濃度為5 10g/l。
7.如權(quán)利要求2、3或4所述的大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維的制備方法，其特征在于所 述醛類為甲醛、乙二醛、戊二醛或苯甲醛中的一種。
8.如權(quán)利要求7所述的大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維的制備方法，其特征在于所述醛類 為戊二醛。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維及其制備方法，包括以下步驟將自低溫大豆豆粕中提取的大豆分離蛋白采用改性技術(shù)，制得大豆分離蛋白母液；將大豆分離蛋白母液與粘度為60～300s的纖維素溶液混合，得到大豆分離蛋白占纖維素與大豆分離蛋白兩者總重量的7～68wt％的混合紡絲原液；將混合紡絲原液經(jīng)二浴紡絲成型，然后經(jīng)脫硫、多組分交聯(lián)浴交聯(lián)處理并絲條后處理后制得含有5～65wt％的大豆蛋白，干斷裂強(qiáng)度≥1.6cN/dtex，干斷裂伸度≥12％的大豆蛋白復(fù)合纖維素纖維。本發(fā)明采用蛋白改性技術(shù)，以及二浴紡絲成型，保證了大豆蛋白在復(fù)合纖維中的高含量和高保有率，保證了復(fù)合纖維的長(zhǎng)久保健功能。
文檔編號(hào)D01D1/02GK102071494SQ20101055264
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者劉海洋, 葉榮明, 姜再勝, 王可, 趙望春, 遲建 申請(qǐng)人:阜寧澳洋科技有限責(zé)任公司