专利名称：蛋白质合成纤维纺丝原液及其生产方法 公知的人工合成的动物蛋白质纤维主要是牛奶蛋白质纤维。最近新上市的植物蛋白质纤维主要是大豆蛋白质纤维。但蛋白质纤维生产中，其纺丝原液是纤维生产的关健。而目前生产的牛奶蛋白质纤维纺丝原液和植物蛋白质纤维纺丝原液，其生产都是将蛋白质(牛奶蛋白质纤维用干酪素、植物蛋白质纤维用大豆蛋白质)简单溶解后再与聚乙烯醇溶液共混而制得。用这种纺丝原液纺成纤维，前者存在完全用牛奶蛋白质成本高，且原料紧缺。后者虽具有价格低的优势，但纤维性能很差，如染色性、色牢度、耐热水性、沸水收缩率及自然色泽、光泽都存在很多缺点，故纤维使用范围受到限制。
本发明之目的是提供一种新的蛋白质合成纤维纺丝原液及其生产方法，利用新工艺和配方生产的纺丝原液纺成纤维既降低了纤维的成本，又解决了纤维的染色性、色牢度、耐热水性和沸水收缩率及色相均差的缺限问题。本发明是这样实现的由以重量计的动物蛋白质10-20份、植物蛋白质10-20份、亲色单体乙醇磺酸钠5-1份、聚乙烯醇57.4-74.4份及辅助材料亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾0.3-0.7份，过氧化氢0.3-0.9份作原料制成；其方法是将富含蛋白质的动、植物原料，经酸洗后离心机分离，再加入助剂萃取，离心分离出蛋白质乳液，调PH值，再分离即得蛋白质凝乳；然后将其中的植物蛋白质凝乳与动物蛋白质凝乳或商品干酪素或商品黄粉虫蛋白质，按一定的浓度分别利用助溶剂将其溶解成为水溶液；而后将两种动、植物蛋白质水溶液按一定比例共混，利用修饰剂修饰氨基酸侧链，并与亲色单体物质共聚，然后与聚乙烯醇水溶液再共混共聚，加入分子交联剂调整粘度即可得到纺丝原液。利用本发明实现的纺丝原液制成的蛋白质纤维，其性能不但具备了化纤的强度而且具有天然蛋白质纤维的亲肤性、透气性和吸湿性，且手感柔软、光泽柔和、染色性优、色牢度强等诸多优点。与市场上的牛奶蛋白丝相比，原料充足且价格低廉，与新上市的植物蛋白质合成丝相比，大大提高了生产质量，如改善了耐热水性、沸水收缩率及自然色泽较差的弱点，特别是改变了植物蛋白质合成丝只能用低温染色且着色性、色牢度差的缺限。并且，该纺丝和后处理工艺及设备性能要求与维尼纶短纤维湿法纺丝工艺和设备性能基本相同，为此选用已成熟的维尼纶工业化生产工艺与设备，完全可以工业化大规模生产，且原料取之不尽、用之不竭，有巨大的经济和社会效益，为纺织业作出创造性贡献。四。
附图为本发明工艺生产流程图。
五
由流程图给出，先将富含蛋白质的动物蛋白原料皮屑或水生物骨粉及植物油料的副产品即富含植物蛋白质原料分别按料与水重量比为1比10-12的比例、浸泡在PH4.3-4.6、温度在30-35℃的盐酸或硫酸的水溶液中，搅拌酸洗90-120分钟；经离心机分离，除去废液后的原料再以料水重量比为1比12的配比浸入PH8.5-9.5、温度在40-50℃的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液中，陆续加入以下助剂原料重量3-5％的亚硫酸盐，原料重量0.2-0.5％的乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸二钠，原料重量0.1-0.4％的抗坏血酸或抗血酸钠，萃取50-90分钟，分离除去废液得蛋白质乳液，调PH值至4.7-5.2，分离即得蛋白质凝乳；将动物蛋白质凝乳(也可采用商品干酪素或商品黄粉虫蛋白质)和植物蛋白质凝乳，溶入亚硫酸盐溶液中，溶解成蛋白质浓度为14％-15％的溶液，然后将两种蛋白质水溶液按10-20比10-20的配比共混在一起，并升温至60-70℃时，加入蛋白质重量1.5-3％的氨基酸侧链修饰助剂，反应30-50分钟，再升温至80-90℃时，再加入蛋白质重量1.7-2.3％的亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾，保温反应30-40分钟，再加入亲色单体物质，使其共聚，共聚温度为75-90℃，时间为40-70分钟；将聚乙烯醇配成＜14％浓度＜15％的比例，并按常规维尼纶生产工艺中的水洗要求及原液溶解工艺和设备，将其溶解成为溶液；再将以共聚成为＜14％浓度＜15％的蛋白质复合溶液与＜14％浓度＜15％的聚乙烯醇溶液分别以(25.6-42.6)比(74.4-57.4)的配比共混并使其分散均匀，且控制PH值在6-7.3之间，即为＜14％浓度＜15％的纺丝原液，最后，用硼酸或硼砂水溶液作为高分子交联剂按原液总重量的50-130PPM的比例加入原液中保温搅拌均匀，使其原液的粘度调整至800-1200厘泊即为可纺性较好的纺丝原液。在上述配料中，所述的动物蛋白质可以是从牛奶或昆虫或动物皮屑或水生物中提取的蛋白质；植物蛋白质可以是从大豆粕或花生粕或棉仁粕或油菜籽粕或油葵仁粕或芝麻粕或玉米黄浆等植物油料副产品中提取出来的蛋白质。
制成以上原液之后，选用已成熟的维尼纶湿法短纤维的纺丝工艺与设备，将原液纺丝并加工为成品。也就是说在原维尼纶短纤维湿法纺丝工艺与设备的基础上，利用现代先进技术进行部分改造如动力设备与机械变速设备改造为变频器控制下的三相永磁式同步电动机；温度、压力控制改造为高精度计算机控制下的数字显示仪及模拟图像显示仪。
这种纺丝原液中动物蛋白质包括牛奶或黄粉虫或皮屑或动物及水生物骨粉中的蛋白质，占10-20份；植物蛋白质包括各种植物油料副产中的蛋白质，如大豆粕或花生粕或芝麻粕或棉仁粕或油葵仁粕或油菜籽粕或玉米黄浆中的蛋白质，占10-20份；聚乙烯醇占57.4-74.4份；亲色单体乙醇磺酸钠占5-1份；辅助材料包括亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾占0.3-0.7份；过氧化氢占0.3-0.9份。
其中的蛋白质萃取工艺中的助剂为亚硫酸盐、乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸二钠、抗坏血酸或抗坏血酸钠；氨基酸侧链修饰剂为过氧化氢、亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾；亲色单体物质为乙醇磺酸钠。
其中的亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸铵、焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾。
各工艺、助剂的作用为(1)、在常规分离蛋白质提取工艺基础上，前水洗，洗去原料中可溶性小分子及其对纺丝性能有害的物质，如小分子蛋白质、淀粉、灰粉、色素及部分植酸盐类物质等；(2)、在常规的萃取过程中添加亚硫酸盐，打开蛋白质高级结构和二硫键，使其蛋白质内鳌合的金属离子释放出来，同时又能使蛋白质更好的从母体内溶出、并可提高蛋白质的白度；添加乙二胺四乙酸，可以鳌合蛋白质释放出来的金属离子不进入或少进入蛋白质凝乳，从而提高原液的纺丝性能，并有利于提高产品质量；(3)、蛋白质在＜14％浓度＜15％时，用常规的溶解工艺，不仅溶解不好，而且加热还会形成凝胶，低浓度溶解势必还要浓缩，既增加成本，又延长制作时间。而利用亚硫酸盐溶液溶解，不但利于溶解，且对蛋白质又有漂白作用；添加过氧化氢，能使巯基氧化成具有亲色性的磺酸基团(-SO3H)，并使巯基不能在形成二硫健，同时将不利于染色的β-吲哚基团修饰掉；(4)、添加亚硫酸氢钠，能清除氧，提高蛋白质的防腐性能，同时与组氨酸侧链发生加成反应生成亲色性的黄酸基团(-SO3Na)；(5)、添加乙醇磺酸钠，它能和氨基酸侧链上的氨基发生脱水反应增加磺酸基团(-SO3Na)，从而提高蛋白质的热稳定性及产品的耐热水性，同时还可适当提高纤维的白度。
下面结合实施例对本发明进一步描述。
一、蛋白质提纯实施例1.将动物或水生物骨粉，按料比水为1∶10的比例，浸泡在PH4.3、温度在30℃的盐酸水溶液中搅拌水洗90分钟。用离心机将废液分离掉，分离后的原料按料水比为1∶12的配比，浸泡在PH8.5、温度为40℃的氢氧化钠水溶液中，分别加入原料重量3％的亚硫酸钠、0.2％的乙二胺四乙酸、0.1％的抗坏血酸，萃取50分钟，然后分离得蛋白质乳液。再调PH值为4.7，分离即得到蛋白质凝乳。
实施例2.将大豆粕按料水比为1∶11的比例浸泡在PH4.4，温度为33℃的硫酸水溶液中搅拌水洗110分钟。用离心机分离出废液，分离后的豆粕按料比水1∶12的配比在浸泡在PH9、温度为45℃的氢氧化钾水溶液中，分别加入4％的亚硫酸钾、0.35％的乙二胺四乙酸、0.25％的抗坏血酸，萃取70分钟，分离渣后得蛋白质溶液，再调PH值为4.9，再分离即得蛋白质凝乳。
实施例3.将葵花仁粕按实施例1或2同样的过程，水洗PH值在4.5，温度在35℃的磷酸水溶液中，水洗120分钟，离心分离后按料水比1∶12的配比浸泡PH9.5，温度为50℃，分别加入5％亚硫酸铵、0.5％的乙二胺四乙酸二钠、0.4％的抗坏血酸钠，萃取90分钟，分离后，调PH5.2，再分离同样得蛋白质凝乳。
实施例4.将以上所述任何一种富含蛋白质的原料，按实施例1、2的制作方法均可制得合格的蛋白质凝乳。
二、原液制作。
实施例1.将上述已制作好的动植物蛋白质凝乳，按14.1％的浓度配比，利用蛋白质重量10％的亚硫酸钠水溶液分别溶解，再共混在一起；升温至60℃，加入蛋白质重量1.5％的过氧化氢，反应30分钟，在升温至80℃时，再加入1.7％的亚硫酸氢钠，保温反应30分钟，再加入蛋白质重量25％的乙醇磺酸钠水溶液共聚，其温度为75℃，时间为40分钟；将聚乙烯醇按14％＜浓度＜15％的配比，并按维尼纶生产工艺中的水洗要求及原液溶解工艺和设备，将其溶解成为水溶液；然后将溶解好的聚乙烯醇和聚合好的蛋白质复合溶液，按74.4比25.6的配比共混共聚，并使其分散均匀，且控制PH6，即为待调粘度的纺丝原液；再用50PPM量的硼酸水溶液加入并搅拌均匀，即得800-1200厘泊可纺性能较好的纺丝原液。
实施例2.将商品干酪素和植物蛋白质凝乳分别按14.5％的浓度配比，利用蛋白质重量13％的亚硫酸钠水溶液分别溶解后共混在一起，并升温至65℃，加入蛋白质重量2.25％的过氧化氢，反应40分钟，再升温85℃时加入2％的亚硫酸氢钠，保温反应35分钟，再加入蛋白质重量15％的乙醇磺酸钠溶液并使其共聚，其温度为82℃，时间为55分钟；然后与实施例1同样将已溶解好的聚乙烯醇溶液及共聚好的蛋白质复合溶液，按66比34的配比共混共聚，并使其分散均匀，且控制PH6.6，即为待调粘度的纺丝原液；再加入90PPM量的硼砂水溶液并搅拌均匀，同样得粘度为800-1200厘泊的可纺性较好的原液。
实施例3.将商品黄粉虫蛋白质和植物蛋白质凝乳，按14.9％的配比，分别溶解于蛋白质重量15％的亚硫酸钠水溶液，然后将两种蛋白质溶液共混在一起，升温至70℃，加入蛋白质重量3％的过氧化氢，反应50分钟，再升温至90℃，加入2.3％亚硫酸氢钠，保温反应40分钟，在加入蛋白质重量2.5％的乙醇磺酸钠水溶液并使其共聚，其温度为90℃，时间为70分钟；然后与实施例1、2同样将已溶解好的聚乙烯醇及共聚好的蛋白质复合溶液，按57.4比42.6的配比共混共聚，并使其分散均匀，且控制PH7.3，再加入总重量为130PPM的硼酸水溶液并搅拌均匀，即得粘度为800-1200厘泊的可纺性能较好的蛋白质合成原液。
实施例4.与实施例1、2、3同样的工艺将聚乙烯醇比动物蛋白质比植物蛋白质的配比分别为66比22比12或66比12比22的比例，同样可得到可纺性较好的纺丝原液。


本发明是一种蛋白质合成纤维纺丝原液及其生产方法,可有效的用于纺成蛋白质纤维,以解决纤维成本高及染色性、色牢度、耐热水性和沸水收缩率及色相差的问题,它是由动、植物原料,经酸洗,萃取,调pH值得蛋白质凝乳,再分别用助溶剂溶解成为水溶液;而后将两种动、植物蛋白质水溶液按比例共混,用修饰剂修饰氨基酸侧链,并与亲色单体物质共聚,再于聚乙烯醇水溶液再共混,加入交联剂调整粘度即可制成蛋白质纤维纺丝原液,用其纺成的纤维性能,不但具备了化纤的强度,而且具有天然蛋白质纤维的亲肤性、透气性和吸湿性,改善了耐热水性、沸水收缩率及自然色泽,且手感柔软、光泽柔和、染色性优、色牢度强,大大提高了产品质量。