[发明专利]一种蛋白质改性纤维素纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属纤维素纤维的制备方法，特别是涉及一种蛋白质改性纤维素纤维的制备方法。

背景技术

合成纤维经历了半个世纪的快速发展，目前在产能上基本趋于稳定，同时伴随着石油资源紧缺和环保压力增大的现实，天然资源的综合利用越来越受到重视。

纤维素和蛋白质都是纺织加工的重要天然原料，如棉、麻、毛、丝等，但从产量和性能上还难以满足消费者日益增长的需求。许多纤维素和蛋白质的终端产品还是利用再生或衍生的方法制备。由于天然高分子极性基团的强烈相互作用，导致其很难直接溶解在一般溶剂中，传统加工方法中往往需要大量有腐蚀的强酸强碱以及其它挥发性有机溶剂，对设备、操作人员和环境造成很大危害。

最近发展起来的绿色溶剂——离子液体，可以直接溶解纤维素和蛋白质，提供了制备纤维素纤维和蛋白质纤维的新方法。美国专利US2003157351，公布了离子液体可以作为纤维素的直接溶剂，以水或醇等为凝固剂成膜或成纤，实现纤维素的再生。随即，中科院化学所在实验室中合成了含不饱和双键的离子液体，用于纤维素的溶解，申请了专利(公开号CN1491974)。我们分别在纤维素在离子液体中溶解和纺丝技术与设备方面申请了专利200610026709.4，200610023543.0，采用连续溶解及气隙纺丝、高效凝固及高压蒸汽洗涤技术，一方面提高纺丝加工效率与降低成本，另一方面提高纤维的性能。蛋白质在离子液体中溶解的报道有：Phillips等报道了以离子液体为溶剂溶解蚕丝蛋白和蛋白质膜和纤维的制备(David M.Phillips，Lawrence F.Drummy，Deborah G.Conrady，et al.Dissolution andRegeneration of Bombyx mori Silk Fibroin Using Ionic Liquids[J].AM.CHEM.SOC.2004，126：14350-14351；David M.Phillips，Lawrence F.Drummy，Rajesh R.Naik，et al.Regenerated silkfiber wet spinning from an ionic liquid solution[J].Mater.Chem，2005，15：4206-4208)，AtanuBiswas等研究了以离子液体为溶剂，将淀粉和玉米蛋白在其中溶解后酰基化(Atanu Biswas，R.L.Shogren，D.G.Stevenson，J.L.Willett，Pradip K.Bhowmik.Ionic liquids as solvents forbiopolymers：Acylation of starch and zein protein[J].Carbohydrate Polymers，2006，66：546-550)。中国科学院长春应化研究所公开的专利CN1660901A“一种角蛋白溶液的制备方法”，公开了以离子液体为溶剂制备蛋白质溶液的方法。中国科学院过程工程研究所申请的专利200510077288.3，公开了以离子液体为溶剂混合溶解动物毛和纤维素原料制备生物蛋白毛纤的方法。

蛋白质是氨基酸结合的肽链，具有很多人体所需的氨基酸，且具有良好的生物相容性和护肤保健功能。通过蛋白质改性纤维素纤维可以提高纤维的舒适保健功能和得到高附加值的纺织面料。

在已有的以离子液体为溶剂实现蛋白与纤维素混合溶解的资料中，主要报道的是溶解方法，尚未公开具体的纤维加工成型的工艺。  

发明内容

本发明的目的是提供一种以离子液体为溶剂，采用均匀混合方法制备蛋白质改性纤维素的纺丝溶液，利用于喷湿纺技术、以水为凝固剂，纺制蛋白质改性纤维素纤维的方法。该方法环保、成本低、纺丝速度快、生产效率高，制备的纤维具有舒适、保健性等优点。

一种蛋白质改性纤维素纤维的制备方法，包括下列步骤：

(1)将蛋白质与纤维素溶解在离子液体中，制备均相混合纺丝原液；

(2)纺丝原液经过脱泡、过滤、计量后通过喷丝头挤出后形成纺丝细流，通过湿空气层后进入凝固浴凝固成形；

(3)进行拉伸、水洗、干燥热定型后纺丝成纤，制备蛋白质改性纤维素纤维。

所述的蛋白质是动物蛋白或植物蛋白，蛋白质含量≥90％；

所述的纤维素是指木浆、棉浆、竹浆、桑皮浆、稻草浆、苇浆、蔗渣浆或麻浆粕中的一种，纤维素含量≥90％，聚合度≥300；

所述的离子液体由阳离子和阴离子组成；