[发明专利]一种功能性蛋白质再生纤维及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及再生纤维的技术领域，特别涉及一种功能性蛋白质再生纤维及其制造方法。

背景技术

蛋白质再生纤维是用动、植物蛋白与高分子聚合物共混或接枝共聚，再经后加工处理制得的一种复合纤维材料。常用的动物蛋白有：牛奶蛋白、角蛋白、鸡蛋清蛋白等；常用的植物蛋白有大豆蛋白、花生蛋白、菜籽蛋白等；常用的高分子聚合物有聚乙烯醇、聚丙烯腈和再生纤维素等。蛋白质再生纤维及其纺织品具有优良的亲肤性，体感滑爽、舒适，尤其适合做成贴身内衣、儿童服饰和高档纺织品，深受消费者喜爱。动、植物蛋白原料经过脱脂、粉碎等过程处理，得到适宜纺丝用的蛋白质原料。蛋白质用碱性溶液在一定温度和pH值环境下溶解得到蛋白质溶液，蛋白质溶液与高分子聚合物混合后制备成纺丝原液进行纺丝，再经相应的后加工处理，得到蛋白质再生纤维原纤。

但是，目前已有的蛋白质再生纤维的聚合度较低，纤维分子结构的牢固度较差。此外，现有的含蛋白质的再生纤维还存在以下诸多缺陷，如原色泛黄、生产工艺繁琐、生产周期长、成本高，纤维成品染色亲和力差、水洗易褪色，弹性不好，其纺织品容易起毛起球、容易氧化变色，不耐摩、也不耐用等，至今也没有大规模工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功能性蛋白质再生纤维，以解决现有技术中的蛋白质再生纤维的聚合度较低、纤维分子结构的牢固度较差的技术性问题。

本发明的另一目的在于提供上述的功能性蛋白质再生纤维的制造方法，以解决现有技术中的蛋白质再生纤维的聚合度较低、纤维分子结构的牢固度较差的技术性问题。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种功能性蛋白质再生纤维，包括蛋白质、聚乙烯醇和氨基酸和/或氨基酸盐酸盐，其中，蛋白质为1～99重量份，聚乙烯醇为1～99重量份，氨基酸和/或氨基酸盐酸盐的总量为0.035～9重量份。本发明通过加入氨基酸和/或氨基酸盐酸盐以改善蛋白质分子的二、三级结构，从而提高了这种再生纤维的聚合度，使得制备的纤维更加牢固。

在本发明优选的实施例中，所述氨基酸选自半胱氨酸、高半胱氨酸、胱氨酸、蛋氨酸、牛磺酸、丝氨酸、高丝氨酸或丙氨酸的其中一种或几种；所述氨基酸盐酸盐选自半胱氨酸盐酸盐、蛋氨酸盐酸盐、丝氨酸盐酸盐或丙氨酸盐酸盐的其中一种或几种。

含硫氨基酸(如半胱氨酸、蛋氨酸等)及其盐酸盐一定条件下可以生成二硫键(-S-S)。二硫键的键能很大，可以达到35～100kcal/mol。二硫键越多，蛋白质分子抗拒外界因素的能力越强，蛋白质分子的稳定性越高。二硫键可以使蛋白质分子多肽链间或链内不通过肽键而相互交联(环联)，蛋白质分子间形成稳定的“手拉手”式的结构。本发明通过二硫键的特性，在纺丝原液中添加含硫氨基酸并使之转化形成二硫键，使不同分子量的蛋白质在微观空间上交叉分布，蛋白质分子之间相互手拉手交联或环联，再与高分子聚合物共聚，形成稳定的“不同分子量的蛋白质分子交叉密集分布+蛋白质分子通过二硫键手拉手交联(环联)+蛋白质与高分子聚合物共聚”的三重结构，从而使再生纤维的聚合度更高，纤维分子结构牢固，纤维更细，纤维的蛋白质含量更高，且不容易被氧化变色。配制纺丝原液的过程中，蛋白质和高分子聚合物的重量比可以达到90:10，制成的纤维具有优良的物理性能，实测单纤最细可以达到0.8dtex，结节强度可以达到95～100。

蛋白质中富含某些氨基酸(如丙氨酸、丝氨酸等)的重复片段可自发折叠或自发组装成为β-折叠和转角，成为晶体结构。β-折叠和转角是常见的蛋白质分子二级结构。β-折叠和转角的二级结构可以使再生纤维的纤维分子结构牢固、聚合度更高、韧性大、弹性好。同时，β-折叠和转角也有助于蛋白质分子间形成有效的二硫键。

本发明通过利用丙氨酸、半胱氨酸和丝氨酸等氨基酸的特性，在纺丝原液中添加这些氨基酸和(或)这些氨基酸的盐酸盐用以改善蛋白质的二、三级结构，以增强再生纤维的理化性能。

在本发明优选的实施例中，所述蛋白质选自植物蛋白质、动物蛋白质、从藻类或微生物或食用菌中提取的蛋白质和/或人工合成的蛋白质，采用的蛋白质种类为4～12种。

在本发明优选的实施例中，所述植物蛋白质为从含有蛋白质的植物果实或叶茎中提取的蛋白质，所述植物果实选自大豆、菜籽、棉籽、花生、葵花籽、芝麻、菜豆、蚕豆、豌豆、黑豆、玉米、小麦、大麦、大米、小米或苎麻的其中一种或几种；所述动物蛋白质选自酪蛋白、角蛋白、胶原蛋白或从鸡蛋提取的蛋白质的其中一种或几种。本发明采用的蛋白质可以通过农业种植或养殖获得。