[发明专利]一种蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，它涉及一种蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维制备方法。

背景技术

纤维素是自然界中最丰富的天然高分子材料，来源非常丰富，据估计，全世界纤维素的年产量约为1500亿吨。天然纤维素原料的来源包括棉、麻、木材、竹以及其他高等植物，如芦苇、秸秆、甘蔗渣等。棉花是自然界中纯度最高的纤维素纤维，α-纤维素含量可达92-95％，木材中约一半是纤维素。这些纤维素原料经过化学制浆或者生物制浆法可得到α-纤维素含量90％以上的纤维素。纤维素可以通过光合作用由水和二氧化碳合成，又能被大自然中微生物完全降解，因此它是一种可再生资源和环境友好材料。目前，纤维素已广泛应用于纺织、塑料、造纸、食品、医药、建筑、生物和军事等领域。纤维素纤维是自然界中最丰富的可再生聚合物，可生物降解，具有良好的生物相容性，将成为人类未来发展必不可少的高分子材料。然而，纤维素分子内存在很多羟基，容易形成复杂的分子内以及分子间的氢键，难以溶解在普通的溶剂中，而且难以对纤维素进行熔融加工。

近三十年来，人们已经发现有很多溶剂可以制备纤维素溶液，如四氧化二氮/二甲基甲酰胺，四氧化二氮/二甲亚砜，多聚甲醛/二甲亚砜，浓磷酸，硫氰酸钙水溶液或硫氰酸锂水溶液，液氨/氯化铵等，但这些溶剂仍然存在着各种各样的缺点，如溶剂毒性大、容易挥发、价格高、有副产物、纤维素易降解以及对设备要求高等问题。经文献检索，美国专利US3236669采用的N- 甲基马啉-N-氧化物是目前研究较多的纤维素溶剂，但由于溶剂昂贵，并非完全无毒，回收还存在一定问题，而且纺丝温度高，容易爆炸，影响了其工业化生产。日本专利JP1777283以及美国专利US4634470采用氢氧化钠水溶液来溶解纤维素，虽然具备成本低廉、无毒无污染的优点却因为溶解能力低而还未能进行规模化纺丝生产。

采用中国专利CN1594680A所述的氢氧化钠和尿素混合水溶液以及CN101100518A所述的氢氧化钠和硫脲混合水溶液可以快速溶解纤维素，溶解过程无毒、无污染，通过这种物理溶解的方法制备的纤维素保持着天然纤维素的化学结构，并具有较规整的空间结构，其结晶度接近天然纤维素，远远高于使用化学方法制备的纤维素，但其溶解能力有限，对聚合度大于1400的棉浆粕没有溶解能力，对聚合度为600的棉短绒浆，所得纤维素溶液浓度小于6％，而且当所制备的溶液浓度超过5％时，难以用一般的方法进行脱泡，溶液的可纺性差。

大豆蛋白质是来源最丰富的植物蛋白之一，是一种来源充足、营养丰富、用途广泛、产品及功能多样化的可再生天然资源，对它进行深入和系统研究开发，具有重要的现实意义和应用前景。采用中国专利CN1584147A所述的方法制备得到的的大豆蛋白/粘胶复合纤维，它兼具纤维素纤维和蛋白质纤维的优点，同时由于复合纤维外层基本上都是蛋白质，而且蛋白质的氨基酸中累积含量均较真丝对人类更为有利，因此，该制品对人体皮肤更具有保健作用。但是大豆蛋白/粘胶复合纤维生产中存在的主要问题是蛋白与粘胶共混性不好，从而导致添加到原料中的蛋白大量流失，这既浪费资源，又对环境造成污染。由于大豆蛋白质和纤维基质的共混性能较差，即使是结合到纤维上的蛋白质，也有一部分在后续处理和使用过程中因洗涤而脱落。虽然已经开发出通过甲 醛进行后处理的工艺或者通过使用尿素对大豆蛋白在与粘胶溶液混合前进行预处理来提高蛋白质的保有量，但是在使用甲醛进行交联处理时却增加了污水排放量以及操作的危险性，而通过尿素对大豆蛋白进行预处理后添加到粘胶液中则存在生产过程复杂而且共混溶液中额外添加的尿素无法完全去除的缺点。此外，由于粘胶纤维生产过程中存在的严重污染而使得大豆蛋白/粘胶复合纤维发展前景黯淡。

发明内容

本发明提供一种蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维的制备方法，它克服了大豆蛋白/粘胶复合纤维生产过程中粘胶生产过程中的冗长复杂且污染严重的问题；大豆蛋白在复合纤维中的保有量低的问题；不会改变大豆蛋白/纤维素共混溶液的溶剂组成也不会添加额外的物质进入共混液。

本发明解决技术问题的技术方案如下：

一种蛋白质保有量高的大豆蛋白/纤维素复合纤维制备方法，其特征是通过如下步骤实现的：