一种大豆蛋白复合纤维素纤维及其制备方法

摘要

本发明公开了一种大豆蛋白复合纤维素纤维及其制备方法，包括以下步骤：将自低温大豆豆粕中提取的大豆分离蛋白采用改性技术，制得大豆分离蛋白母液；将大豆分离蛋白母液与粘度为60～300s的纤维素溶液混合，得到大豆分离蛋白占纤维素与大豆分离蛋白两者总重量的7～68wt％的混合纺丝原液；将混合纺丝原液经二浴纺丝成型，然后经脱硫、多组分交联浴交联处理并丝条后处理后制得含有5～65wt％的大豆蛋白，干断裂强度≥1.6cN/dtex，干断裂伸度≥12％的大豆蛋白复合纤维素纤维。本发明采用蛋白改性技术，以及二浴纺丝成型，保证了大豆蛋白在复合纤维中的高含量和高保有率，保证了复合纤维的长久保健功能。

权利要求

1.一种大豆蛋白复合纤维素纤维的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)制备大豆分离蛋白母液：将大豆分离蛋白用水调成糊状，分别加入亚硫酸钠和十二烷基磺酸钠溶液，加入后亚硫酸钠浓度为0.01～0.05wt％、十二烷基磺酸钠浓度为

1～3wt％，用碱液调节PH值为8.5～11，搅拌反应1～6h，制得大豆分离蛋白含量为7～

25wt％的大豆分离蛋白母液；

(2)制备混合纺丝原液：将上述制备的大豆分离蛋白母液与落球粘度为60～300s的纤维素溶液混合，得到大豆分离蛋白与纤维素的混合纺丝原液，所述混合纺丝原液中大豆分离蛋白占纤维素与大豆分离蛋白两者总重量的7～68wt％；

(3)纺丝成型：将混合纺丝原液首先进入第一凝固浴纺丝成型，第一凝固浴由硫酸、硫酸锌、硫酸钠和水组成，其中硫酸80～115g/l，硫酸锌10～20g/l，硫酸钠265～335g/l，第一凝固浴温度25～55℃；然后经压辊挤压后进入第二凝固浴，第二凝固浴由醋酸、氯化钠和水组成，其中醋酸浓度为5～10wt％，氯化钠浓度1～5wt％；

(4)交联和后处理：将纺丝成型并经脱硫后的丝条在交联浴中进行交联处理，所述交联浴中含硫酸10～55g/l，硫酸钠50～135g/l，醛类50～200g/l，反应时间5～10min，温度为20～40℃，然后经后处理制得大豆蛋白复合纤维素纤维。

2.如权利要求1所述的大豆蛋白复合纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述交联处理后先经过一个脱醛步骤，然后再经后处理制得大豆蛋白复合纤维素纤维，所述脱醛在含尿素2～10g/l的脱醛浴中进行，脱醛反应时间5～10min，温度为80～100℃。

3.如权利要求1所述的大豆蛋白复合纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述大豆分离蛋白提取自低温大豆豆粕，在低温大豆豆粕中按1∶5～20的比例加入水，再加入亚硫酸钠，加入后亚硫酸钠的浓度为1～5wt％，用碱液调节PH值为8.5～9.5，在40～

60℃下反应0.5～2h后，粉碎过滤并分离除去水分，用盐酸调节PH值为4.5～5，继续反应

0.5～3h，离心分离得大豆分离蛋白。

4.如权利要求1、2或3所述的大豆蛋白复合纤维素纤维的制备方法，其特征在于：将大豆分离蛋白母液与落球粘度为60～500s的纤维素溶液混合，得到大豆分离蛋白与纤维素的混合纺丝原液。

5.如权利要求1、2或3所述的大豆蛋白复合纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述脱硫时的脱硫液为亚硫酸钠溶液，所述亚硫酸钠溶液的浓度为5～10g/l。

6.如权利要求1、2或3所述的大豆蛋白复合纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述醛类为甲醛、乙二醛、戊二醛或苯甲醛中的一种。

7.如权利要求6所述的大豆蛋白复合纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述醛类为戊二醛。

说明书

一种大豆蛋白复合纤维素纤维及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及复合纤维素纤维，具体涉及一种大豆分离蛋白与纤维素的复合纤维素纤维及其制备方法。

背景技术

[0002] 粘胶纤维的原料来自天然可再生的纤维素，在石油资源日益紧张的今天，粘胶纤维呈现出旺盛发展的生命力。大豆豆粕是大豆浸出油后所得，目前豆粕主要用作饲料和肥料，因此利用大豆豆粕开发大豆纤维提高了大豆产品的附加值，有利于资源综合利用和农业结构调整。由于大豆蛋白纤维中含有多种氨基酸，因此大豆蛋白纤维织物对人体有一定的保健作用，大豆蛋白复合纤维素纤维兼具纤维素纤维和蛋白质纤维的优点，不但具有良好的吸湿透气性、染色性，更具有亲肤性，制成的织物更有舒适感，富有丝绸风格。采用浸泡法可从100公斤大豆粕中提取40公斤的大豆蛋白，提取大豆蛋白并制备成大豆蛋白纤维织物的成本仅为真丝织物的1/5、羊绒织物的1/20，比棉花成本略高，因此大大提高了农副产品的附加值，特别是利用丰富的国产大豆资源，拓宽了大豆深加工应用领域，并且提取部分蛋白质后的豆粕仍可用作饲料和肥料。

[0003] 近年来，国内外对大豆蛋白纤维的研究力度很大，也开发出了多种大豆复合纤维的生产方法。例如公开号为CN 1470686A的专利是从豆粕中提取出大豆蛋白质，加入氢氧化钠水溶液得大豆蛋白溶液，将大豆蛋白与聚乙烯醇混合加入引发剂，再按重量比取大豆蛋白在一定温度下搅匀得大豆蛋白纺丝液，将其按一定比例与传统方法制取的粘胶进行混合，采用纺前注射纺丝，经含有硫酸、硫酸钠、硫酸锌的凝固浴凝固成形，将纺丝所得丝饼用甲醛、硫酸、硫酸钠的混合液中进行醛化处理后得大豆蛋白粘胶纤维。专利CN1584147A公开了一种大豆蛋白纤维素纤维的制造方法，它是将大豆中分离提纯的大豆蛋白质溶解在氢氧化钠水溶液中得到大豆蛋白溶液，在大豆蛋白溶液中加入引发剂、丙烯酰胺反应过滤后得到大豆蛋白纺丝液，将大豆蛋白纺丝液与纤维素黄酸酯混合后，生产出大豆蛋白纤维素纤维粘胶长丝和粘胶短纤维。但现有技术制备大豆蛋白纤维素纤维主要存在如下问题：一是大豆蛋白含量低，导致制备的织物保健功能受到一定限制；二是大豆蛋白在生产过程中流失严重，难以控制，造成浪费及环境污染而且因为流失导致成品纤维中大豆蛋白含量低；三是由于大豆蛋白与纤维素结合不牢，即使大豆蛋白复合纤维中大豆蛋白含量较高，在后续纺织加工过程以及纺织织物的服用过程中，蛋白质成分会因为大量流失而越来越少，产品的保健功能效果受到很大影响。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的第一个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种大豆蛋白含量高且纺织加工过程大豆蛋白保有率高的大豆蛋白复合纤维素纤维。

[0005] 本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种大豆蛋白含量高且纺织加工过程大豆蛋白保有率高的大豆蛋白复合纤维素纤维的制备方法。

[0006] 为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：

[0007] 一种大豆蛋白复合纤维素纤维，所述复合纤维中含有5～65wt％的大豆蛋白，所述复合纤维的干断裂强度≥1.6cN/dtex，干断裂伸度≥12％。

[0008] 为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：

[0009] 大豆蛋白复合纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：

[0010] (1)制备大豆分离蛋白母液：将大豆分离蛋白用水调成糊状，分别加入亚硫酸钠和十二烷基磺酸钠溶液，加入后亚硫酸钠浓度为0.01～0.05wt％、十二烷基磺酸钠浓度为1～3wt％，用碱液调节PH值为8.5～11，搅拌反应1～6h，制得大豆分离蛋白含量为7～
25wt％的大豆分离蛋白母液；

[0011] (2)制备混合纺丝原液：将上述制备的大豆分离蛋白母液与落球粘度为60～300s的纤维素溶液混合，得到大豆分离蛋白与纤维素的混合纺丝原液，所述混合纺丝原液中大豆分离蛋白占纤维素与大豆分离蛋白两者总重量的7～68wt％；

[0012] (3)纺丝成型：将混合纺丝原液首先进入第一凝固浴纺丝成型，第一凝固浴由硫酸、硫酸锌、硫酸钠和水组成，其中硫酸80～115g/l，硫酸锌10～20g/l，硫酸钠265～335g/l，第一凝固浴温度25～55℃；然后经压辊挤压后进入第二凝固浴，第二凝固浴由醋酸、氯化钠和水组成，其中醋酸浓度为5～10wt％，氯化钠浓度1～5wt％；

[0013] (4)交联和后处理：将纺丝成型并经脱硫后的丝条在交联浴中进行交联处理，所述交联浴中含硫酸10～55g/l，硫酸钠50～135g/l，醛类50～200g/l，反应时间5～10min，温度为20～40℃，然后经水洗、上油、干燥等后处理制得大豆蛋白复合纤维素纤维。

[0014] 作为一种改进，所述交联处理后先经过一个脱醛步骤，然后再经后处理制得大豆蛋白复合纤维素纤维，所述脱醛在含尿素2～10g/l的脱醛浴中进行，脱醛反应时间5～10min，温度为80～100℃。

[0015] 所述大豆分离蛋白提取自低温大豆豆粕，在低温大豆豆粕中按1∶5～20的比例加入水，再加入亚硫酸钠，加入后亚硫酸钠的浓度为1～5wt％，用碱液调节PH值为8.5～9.5，在40～60℃下反应0.5～2h后，粉碎过滤并分离除去水分，用盐酸调节PH值为4.5～
5，继续反应0.5～3h，离心分离得大豆分离蛋白。

[0016] 所述碱液为氢氧化钠溶液或者碳酸氢钠溶液，作为一种优选，所述碱液为浓碱液。

[0017] 作为再进一步的改进，将大豆分离蛋白母液与落球粘度为60～500s的纤维素溶液混合，得到大豆分离蛋白与纤维素的混合纺丝原液。

[0018] 所述脱硫时的脱硫液为亚硫酸钠溶液，所述亚硫酸钠溶液的浓度为5～10g/l。

[0019] 所述醛类为甲醛、乙二醛、戊二醛或苯甲醛中的一种。

[0020] 优选的，所述醛类为戊二醛。

[0021] 优选的，提取大豆分离蛋白时使用软水。

[0022] 所述纤维素溶液可以使用棉浆、木浆、竹浆或者蔗渣浆中的一种或者一种以上制备。

[0023] 由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

[0024] (1)本发明在制备大豆分离蛋白母液时采用了蛋白改性技术，通过调整大豆蛋白分子的空间结构，改善了大豆蛋白与纤维素粘胶的共混相容性，使得大豆蛋白能够以高添加量与纤维素溶液保持很好的相容性，并阻止了大豆蛋白在强碱性条件下的水解，减少了大豆蛋白在纤维纺丝成型过程、后续纺织加工过程以及制备的织物在服用过程中的流失；在纤维纺丝成型时采用二浴成型，保证大豆蛋白充分固化成型，减少了大豆蛋白在后续加工过程中的流失，不仅充分保证了大豆蛋白在复合纤维中的高保有率，而且减少了大豆蛋白的流失带来的浪费和纤维制备以及织物加工过程中的环保压力。

[0025] (2)本发明对丝条进行交联处理时采用多组分交联浴，降低了交联浴中醛类的含量，降低了醛类对生产环境的污染。

[0026] (3)本发明在交联处理后设有一个脱醛处理步骤，大大降低了复合纤维中残留的毒醛类成分的含量，减少了后续纺织加工过程中的污染和制成的织物对人体的危害，且对纤维结构和性能无影响，保持原纤维所具有的良好性能。

[0027] (4)本发明采用高粘度纤维素粘胶与大豆蛋白母液混合纺丝，由于大豆蛋白粘度相对较低，因此在纤维拉伸过程中，大豆蛋白均匀分布在复合纤维的外层，增强了复合纤维的保健效果。

[0028] (5)本发明由于提高了大豆蛋白与纤维素粘胶的共混相容性，不仅保证了大豆复合纤维中大豆蛋白的高含量和高保有量，保证了大豆蛋白纤维织物的保健功能，和保健性能的长期保持，而且生产的大豆蛋白复合纤维素纤维物理机械性能优良，保证了复合纤维的后续纺织加工性能和织物的服用性能。

具体实施方式

[0029] 下面结合具体的实施例来进一步阐述本发明。

[0030] 实施例1

[0031] 按1∶10的比例在低温大豆豆粕中加入软水，按1wt％的浓度加入亚硫酸钠，用浓氢氧化钠溶液调节PH值为9.5，在45℃下反应1.5h后，粉碎过滤并分离除去水分，用盐酸调节PH值为4.5，继续反应1h，离心分离得大豆分离蛋白。

[0032] 将大豆分离蛋白用水调成糊状，分别加入亚硫酸钠和十二烷基磺酸钠溶液，加入后亚硫酸钠浓度为0.015wt％、十二烷基磺酸钠浓度为2.5wt％，用浓氢氧化钠溶液调节PH值为9，搅拌反应4h，制得大豆分离蛋白含量为8.5wt％的大豆分离蛋白母液。

[0033] 将纤维素浆粕经浸渍碱化、压榨粉碎，老成、黄化和溶解，制备成落球粘度为65s的纤维素溶液。

[0034] 将上述制备的大豆分离蛋白母液与纤维素溶液混合，得到大豆分离蛋白占纤维素与大豆分离蛋白两者总重量的8.6wt％的混合纺丝原液。

[0035] 将混合纺丝原液首先进入第一凝固浴纺丝成型，第一凝固浴中硫酸95g/l，硫酸锌15g/l，硫酸钠330g/l，第一凝固浴温度50℃；然后经压辊挤压后进入第二凝固浴，第二凝固浴中醋酸浓度为5wt％，氯化钠浓度3wt％。

[0036] 对纺丝成型后的丝条用浓度为8g/l的亚硫酸钠进行脱硫。

[0037] 将脱硫后的丝条进入含硫酸20g/l，硫酸钠60g/l，戊二醛120g/l的交联浴液进行交联处理，反应时间8min，温度为35℃。

[0038] 将交联后的丝条进入含尿素3g/l的脱醛浴脱醛，反应时间6min，温度为95℃，然后经水洗、上油、干燥等后处理工序，得到大豆蛋白复合纤维素纤维，其中大豆蛋白占大豆蛋白和纤维素两者总量的7.8wt％，纤维干断裂强度为2.31cN/dtex，千断裂伸度16％。

[0039] 实施例2

[0040] 按1∶10的比例在低温大豆豆粕中加入软水，按加入后为2.5wt％的浓度加入亚硫酸钠，用浓氢氧化钠溶液调节PH值为9.0，在50℃下反应1.2h后，粉碎过滤并分离除去水分，用盐酸调节PH值为5.0，继续反应2h，离心分离得大豆分离蛋白。

[0041] 将大豆分离蛋白用水调成糊状，分别加入亚硫酸钠和十二烷基磺酸钠溶液，加入后亚硫酸钠浓度为0.025wt％、十二烷基磺酸钠浓度为2.8wt％，用浓氢氧化钠溶液调节PH值为10，搅拌反应3h，制得大豆分离蛋白含量为15.5wt％的大豆分离蛋白母液。

[0042] 将纤维素浆粕经浸渍碱化、压榨粉碎，老成、黄化和溶解，制备成落球粘度为220s的纤维素溶液。

[0043] 将上述制备的大豆分离蛋白母液与纤维素溶液混合，得到大豆分离蛋白占纤维素与大豆分离蛋白两者总重量的20wt％的混合纺丝原液。

[0044] 将混合纺丝原液首先进入第一凝固浴纺丝成型，第一凝固浴中硫酸85g/l，硫酸锌13g/l，硫酸钠320g/l，第一凝固浴温度52℃；然后经压辊挤压后进入第二凝固浴，第二凝固浴中醋酸浓度为9wt％，氯化钠浓度2wt％。

[0045] 对纺丝成型后的丝条用浓度为7g/l的亚硫酸钠进行脱硫。

[0046] 将脱硫后的丝条进入含硫酸15g/l，硫酸钠75g/l，乙二醛200g/l的交联浴液进行交联处理，反应时间6min，温度为30℃。

[0047] 将交联后的丝条进入含尿素10g/l的脱醛浴脱醛，反应时间5min，温度为90℃，然后经水洗、上油、干燥等后处理工序，得到大豆蛋白复合纤维素纤维，其中大豆蛋白占大豆蛋白和纤维素两者总量的18.5wt％，纤维干断裂强度为2.02cN/dtex，干断裂伸度20.5％。

[0048] 实施例3

[0049] 按1∶12的比例在低温大豆豆粕中加入软水，按1.3wt％的浓度加入亚硫酸钠，用浓氢氧化钠溶液调节PH值为9.0，在55℃下反应1.3h后，粉碎过滤并分离除去水分，用盐酸调节PH值为5.0，继续反应1.5h，离心分离得大豆分离蛋白。

[0050] 将大豆分离蛋白用水调成糊状，分别加入亚硫酸钠和十二烷基磺酸钠溶液，加入后亚硫酸钠浓度为0.03wt％、十二烷基磺酸钠浓度为2.6wt％，用浓氢氧化钠溶液调节PH值为11，搅拌反应5h，制得大豆分离蛋白含量为12.5wt％的大豆分离蛋白母液。

[0051] 将纤维素浆粕经浸渍碱化、压榨粉碎，老成、黄化和溶解，制备成落球粘度为180s的纤维素溶液。

[0052] 将上述制备的大豆分离蛋白母液与纤维素溶液混合，得到大豆分离蛋白占纤维素与大豆分离蛋白两者总重量的45wt％的混合纺丝原液。

[0053] 将混合纺丝原液首先进入第一凝固浴纺丝成型，第一凝固浴中硫酸100g/l，硫酸锌17g/l，硫酸钠280g/l，第一凝固浴温度49℃；然后经压辊挤压后进入第二凝固浴，第二凝固浴中醋酸浓度为8wt％，氯化钠浓度2.5wt％。

[0054] 对纺丝成型后的丝条用浓度为6g/l的亚硫酸钠进行脱硫。

[0055] 将脱硫后的丝条进入含硫酸45g/l，硫酸钠125g/l，戊二醛105g/l的交联浴液进行交联处理，反应时间8min，温度为39℃。

[0056] 将交联后的丝条进入含尿素3g/l的脱醛浴脱醛，反应时间10min，温度为97℃，然后经水洗、上油、干燥等后处理工序，得到大豆蛋白复合纤维素纤维，其中大豆蛋白占大豆