專利名稱：一種羽毛蛋白纖維制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蛋白纖維制備方法，具體涉及一種羽毛蛋白纖維制備方法。
背景技術(shù)：
羽毛、羽絨是禽類表皮細胞衍生的角質(zhì)化產(chǎn)物，其中，羽絨是一種具有質(zhì)輕、柔軟、吸濕強、保暖性好等優(yōu)良特性的綠色纖維材料，而羽毛中除了具有少量的柔軟羽絨成分外，其余均為硬質(zhì)性的羽片成分結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有被提取過羽絨后剩下的羽片等則經(jīng)常被當做廢棄物處理，或者是用于制作飼料；現(xiàn)有利用羽片制作的飼料雖然從一定程度上解決了其廢物利用的問題，但由于羽片中長含有一定量的禽類動物所攜帶的細菌等，致使其制造的飼料在品質(zhì)上難以保證。
羽片等之所以沒有像羽絨那樣被廣泛的使用，其主要原因就在于構(gòu)成羽片的蛋白質(zhì)屬于角蛋白的一種，其是一類結(jié)構(gòu)纖維硬蛋白，其不僅具有大量的半胱氨酸殘基和大量的二硫鍵，而且其蛋白質(zhì)之間是以緊密相連的層狀纖維狀結(jié)構(gòu)相連接的，這樣就使得其質(zhì)地與柔軟的蛋白質(zhì)如鴨絨、鵝絨、蛹蛋白等相比較硬，其處理過程就較為復雜，導致其在后續(xù)利用上明顯不足。另外，現(xiàn)有將動物體蛋白質(zhì)如蛹蛋白等制備成蛋白纖維的方法一般是將蛹蛋白溶于稀堿溶液制備成蛹蛋白紡絲液，然后再將蛹蛋白紡絲液與化學纖維紡絲液進行共混紡絲以及后處理等步驟。上述方法中稀堿雖然對蛹蛋白可以起到很好的溶解作用，但對于羽片等硬質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白就難于溶解，這樣就很難達到共混紡絲的目的。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種羽毛蛋白纖維制備方法，其可以有效地使得羽毛蛋白紡絲液達到均相的程度，從而達到紡絲的目的。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是采用一種羽毛蛋白纖維制備方法，所述羽毛蛋白纖維采用下述方法制備而成A、羽毛蛋白紡絲液的制備將羽毛溶解在質(zhì)量濃度為O. 1%-20%的堿性水溶液中攪拌一定時間后，經(jīng)過濾得到羽毛蛋白紡絲液；所述堿性水溶液包含有硅酸鈉、硅酸鉀和氫氧化鈣，所述硅酸鈉、硅酸鉀和氫氧化鈣的質(zhì)量比為I :0. 5-1 :0. 3-0. 5 ；B、羽毛蛋白紡絲液與纖維素磺酸酯溶液共混并紡絲將羽毛蛋白紡絲液與纖維素磺酸酯溶液按10%-60% 40%-90%的質(zhì)量比進行混合得羽毛蛋白粘膠，將所得羽毛蛋白粘膠進行紡絲得羽毛蛋白粘膠絲；C、將羽毛蛋白粘膠絲先后進行凝固浴處理、酸洗、水洗、烘干得羽毛蛋白纖維。優(yōu)選的，所述A步驟中羽毛先進行機械破碎和研磨制得羽毛粉，然后再將羽毛粉溶解在所述堿性水溶液中。優(yōu)選的，所述A步驟中羽毛在壓力為200kPa_250kPa，溫度為150°C _200°C下進行機械破碎和研磨。
優(yōu)選的，所述A步驟中羽毛與堿性水溶液中所含硅酸鈉、硅酸鉀和氫氧化鈣的質(zhì)量比為1:0. 1-1。優(yōu)選的，所述A步驟中堿性水溶液的溫度為40°C -80°C。優(yōu)選的，所述A步驟中攪拌時間為30min_6hr。優(yōu)選的，所述A步驟中羽毛蛋白紡絲液還按一定比例加入助劑，所述助劑為硅烷偶聯(lián)劑。優(yōu)選的，所述A步驟中羽毛蛋白紡絲液與助劑的質(zhì)量比為1:0.0001-0.5。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其原理如下
本發(fā)明中硅酸鈉、硅酸鉀和氫氧化鈣所配置成的水溶液堿性較強，鈉和鉀均屬于堿金屬，而鉀相比于鈉，其具有更強的堿性。本發(fā)明人經(jīng)過充分的研究發(fā)現(xiàn)，如果僅采用現(xiàn)有的稀堿如氫氧化鈉水溶液對羽毛進行處理，能夠溶解于溶液中的羽毛蛋白較少，達不到紡絲的目的；而如果采用更強的堿性物質(zhì)如氫氧化鉀水溶液則會使得羽毛蛋白結(jié)構(gòu)中的連接鍵被完全破壞掉，所制備出來的羽毛蛋白纖維產(chǎn)品經(jīng)不起水洗，其上的羽毛蛋白成分就完全脫落掉，而且上述方法制備出來的羽毛蛋白纖維產(chǎn)品顏色發(fā)黃、發(fā)暗。鑒于上述原因，本發(fā)明人經(jīng)過充分的研究發(fā)現(xiàn)，采用硅酸鈉、硅酸鉀和氫氧化鈣配比的水溶液對羽毛進行處理后，羽毛蛋白能夠較好地溶解于該溶液中，且所得羽毛蛋白纖維質(zhì)量較好。進一步的，本發(fā)明中氫氧化鈣的加入會提高堿性水溶液的堿性，氫氧化鈣微溶于水，而溶解于水中的鈣離子就會與硅酸鈉或硅酸鉀中的硅酸根離子相結(jié)合形成硅酸鈣成分；這樣就會使得水溶液中堿性增強，因此本發(fā)明中所述堿性水溶液的濃度為O. 1%-20%。進一步的，本發(fā)明中氫氧化鈣中鈣成分可以將羽毛中的某些雜質(zhì)成分沉淀下來，這樣就可以通過后續(xù)過濾的步驟將其除掉；堿性溶液中加入氫氧化鈣后，所制備的羽毛蛋白纖維成品雜質(zhì)較少，輕柔性能較好。進一步的，本發(fā)明中采用羽毛蛋白紡絲液與纖維素磺酸酯溶液的質(zhì)量比為10%-60% :40%-90%。當羽毛蛋白紡絲液與纖維素磺酸酯溶液的質(zhì)量比在本發(fā)明中上述區(qū)間內(nèi)時，所得羽毛蛋白纖維可以具有較好的品質(zhì)。進一步的，本發(fā)明制備方法中采用羽毛蛋白紡絲液與纖維素磺酸酯溶液進行共混并紡絲；本發(fā)明中未采用天然纖維，而是采用纖維素磺酸酯溶液，這主要是因為纖維素磺酸酯比天然纖維具有更佳的粘度，使得羽毛蛋白更易附著于其表面；同時，利用上述方案制備所得的成品羽毛蛋白纖維的在經(jīng)過多次的水洗后，其羽毛蛋白的脫落率顯著減小。進一步的，本發(fā)明制備方法中未采用甲醛，在消除了甲醛帶來的環(huán)境影響的同時，其所制備的產(chǎn)品也更加環(huán)保。進一步的，本發(fā)明中優(yōu)選采用所述A步驟中羽毛先進行機械破碎和研磨制得羽毛粉，然后再將羽毛粉溶解在堿性水溶液中。本發(fā)明中優(yōu)選采用上述實施方式可以使得羽毛中的纖維狀蛋白質(zhì)與堿性水溶液的接觸面積增大，進一步的提高其在離堿性水溶液中的溶解度。進一步的，本發(fā)明中優(yōu)選采用所述A步驟中羽毛在壓力為200kPa_250kPa，溫度為1500C -200°C下進行機械破碎和研磨；本發(fā)明優(yōu)選采用上述實施方式時可以將羽毛的纖維層狀蛋白質(zhì)中的二硫鍵預先進行物理破壞，使其發(fā)生斷裂，從而使得纖維狀蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成短肽，使其在堿性水溶液中的溶解度更高。
進一步的，本發(fā)明優(yōu)選采用所述A步驟中助劑為硅烷偶聯(lián)劑；本發(fā)明優(yōu)選采用上述實施方式可以使得本發(fā)明所得羽毛蛋白纖維具有更加良好的品質(zhì)。硅烷偶聯(lián)劑是一類含硅原子的有機化合物，其可以增加羽毛蛋白紡絲液的粘度，使得其更易附著于纖維上，不易脫落。進一步的，本發(fā)明優(yōu)選采用所述A步驟中羽毛與堿性水溶液中所含硅酸鈉、硅酸鉀和氫氧化鈣的質(zhì)量比為1:0. 1-1 ;羽毛與堿性水溶液中所含堿性物質(zhì)的質(zhì)量比在I : I之下時，所采用堿性水溶液的量較多，再往上增加羽毛蛋白的溶解度增加較小。而當羽毛與堿性水溶液中所含堿性物質(zhì)的質(zhì)量比在1:0. I之上時，所采用的堿性水溶液的量較少，羽毛在堿性水溶液中的溶解度就較低，起不到充分溶解羽毛中蛋白質(zhì)的作用。進一步的，本發(fā)明優(yōu)選采用所述A步驟中堿性水溶液的溫度為40°C -80°C;當堿性水溶液的溫度高于80°C時，羽毛蛋白溶解于堿性水溶液中具有一定的危險性；而當堿性水溶液的溫度低于40°C時，羽毛蛋白溶解于堿性水溶液的速度就較慢，影響生產(chǎn)進度。 進一步的,本發(fā)明優(yōu)選采用所述A步驟中攪拌時間為30min_6hr ;當羽毛在堿性水溶液中的攪拌時間低于30min時，羽毛中蛋白質(zhì)溶解于堿性水溶液中的量較小；當羽毛在堿性水溶液中的攪拌時間高于6hr時，時間過長就會影響到生產(chǎn)的正常進行。進一步的，本發(fā)明優(yōu)選采用所述A步驟中羽毛蛋白溶液與助劑的質(zhì)量比為1:0. 0001-0. 5 ;當助劑加入量高于羽毛蛋白溶液質(zhì)量的50%時，助劑的量增加并不能有效的增加其對產(chǎn)品各種性能的改善，從而產(chǎn)生助劑浪費的現(xiàn)象；另外，當助劑加入量低于羽毛蛋白溶液質(zhì)量的O. 01%時，所加助劑的量并不能較好地改善所制備產(chǎn)品的性能。因此，助劑的加入量優(yōu)選為羽毛蛋白溶液質(zhì)量的O. 01%-50%之間。
具體實施例方式為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。將同一產(chǎn)地同一批次家禽羽毛按照質(zhì)量平均分為若干組，每組中羽毛的質(zhì)量為lkg，先將各組中的羽毛按照以下制備方法分別制備得出羽毛蛋白粘膠纖維，各組所得羽毛蛋白纖維的總質(zhì)量列于表一中實施例I:A、羽毛蛋白紡絲液的制備1kg羽毛置于IOOkg質(zhì)量濃度為O. 1%的堿性溶液中，所述堿性水溶液溫度為80°C，其含有O. 05kg硅酸鈉、O. 025kg硅酸鉀和O. 025kg氫氧化鈣，羽毛與堿性水溶液中所含前述物質(zhì)的質(zhì)量比為I :0. I ;將上述堿性水溶液攪拌6hr，經(jīng)過濾除去不溶雜質(zhì)制得羽毛蛋白紡絲液。B、羽毛蛋白紡絲液與纖維素磺酸酯溶液共混并紡絲將羽毛蛋白紡絲液與纖維素磺酸酯溶液分別脫泡后按質(zhì)量比為10% 90%的比例進行混合得羽毛蛋白粘膠，將羽毛蛋白粘膠紡絲得羽毛蛋白粘膠絲。C、將羽毛蛋白粘膠絲先后進行凝固浴處理、酸洗、水洗、烘干得羽毛蛋白纖維。實施例2 A、羽毛蛋白紡絲液的制備1kg羽毛經(jīng)過機械破碎和研磨成羽毛粉后再將其置于IOOkg質(zhì)量濃度為O. 1%的堿性水溶液中，所述堿性水溶液溫度為80°C，其含有O. 05kg硅酸鈉、O. 025kg硅酸鉀和O. 025kg氫氧化鈣，羽毛與堿性水溶液中所含前述物質(zhì)的質(zhì)量比為I :
O.I ;將上述堿性水溶液攪拌6hr，經(jīng)過濾除去不溶雜質(zhì)制得羽毛蛋白紡絲液。B、羽毛蛋白紡絲液與纖維素磺酸酯溶液共混并紡絲將羽毛蛋白紡絲液與纖維素磺酸酯溶液分別脫泡后按質(zhì)量比為10% 90%的比例進行混合得羽毛蛋白粘膠，將羽毛蛋白粘膠紡絲得羽毛蛋白粘膠絲。C、將羽毛蛋白粘膠絲先后進行凝固浴處理、酸洗、水洗、烘干得羽毛蛋白纖維。實施例2與實施例I的區(qū)別在于實施例2先將羽毛經(jīng)機械破碎后在將其置于堿性水溶液中述行溶解。實施例3 A、羽毛蛋白紡絲液的制備1kg羽毛在壓力為250kPa，溫度為200°C下經(jīng)過機械破碎和研磨成羽毛粉后再將其置于IOOkg質(zhì)量濃度為O. 1%的堿性溶液中，所述堿性水溶液溫度為80°C，其含有O. 05kg硅酸鈉、O. 025kg硅酸鉀和O. 025kg氫化鈣，羽毛與堿性溶液中所含前述物質(zhì)的質(zhì)量比為I :0. I ;將上述堿性溶液攪拌6hr，經(jīng)過濾除去不溶雜質(zhì)制得羽毛蛋白紡絲液。B、羽毛蛋白紡絲液與纖維素磺酸酯溶液共混并紡絲將羽毛蛋白紡絲液與纖維素磺酸酯溶液分別脫泡后按質(zhì)量比為10% 90%的比例進行混合得羽毛蛋白粘膠，將羽毛蛋白粘膠紡絲得羽毛蛋白粘膠絲。C、將羽毛蛋白粘膠絲先后進行凝固浴處理、酸洗、水洗、烘干得羽毛蛋白纖維。實施例3與實施例2的區(qū)別在于實施例3是在壓力為250kPa，溫度為200°C下對羽毛進行機械破碎。將上述實施例1-3所制得的羽毛蛋白纖維進行稱重，所得結(jié)果列于表一中
權(quán)利要求
1.一種羽毛蛋白纖維制備方法，其特征在于所述羽毛蛋白纖維采用下述方法制備而成 A、羽毛蛋白紡絲液的制備將羽毛溶解在質(zhì)量濃度為O.1%-20%的堿性溶液中攪拌一段時間后，經(jīng)過濾得到羽毛蛋白紡絲液；所述堿性水溶液包含有硅酸鈉、硅酸鉀和氫氧化鈣，所述硅酸鈉、硅酸鉀和氫氧化鈣的質(zhì)量比為I :0. 5-1 :0. 3-0. 5 ； B、羽毛蛋白紡絲液與纖維素磺酸酯溶液共混并紡絲將羽毛蛋白紡絲液與纖維素磺酸酯溶液按10%-60% 40%-90%的質(zhì)量比進行混合得羽毛蛋白粘膠，將所得羽毛蛋白粘膠進行紡絲得羽毛蛋白粘膠絲； C、將羽毛蛋白粘膠絲先后進行凝固浴處理、酸洗、水洗、烘干得羽毛蛋白纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的羽毛蛋白纖維制備方法，其特征在于所述A步驟中羽毛先進行機械破碎和研磨制得羽毛粉，然后再將羽毛粉溶解在堿性水溶液中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的羽毛蛋白纖維制備方法，其特征在于所述A步驟中羽毛在壓力為200kPa-250kPa，溫度為150°C _200°C下進行機械破碎和研磨。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的羽毛蛋白纖維制備方法，其特征在于所述A步驟中羽毛與堿性水溶液中所含硅酸鈉、硅酸鉀和氫氧化鈣的質(zhì)量比為1:0. 1-1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的羽毛蛋白纖維制備方法，其特征在于所述A步驟中堿性水溶液的溫度為40°C -80°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的羽毛蛋白纖維制備方法，其特征在于所述A步驟中攪拌時間為 30min-6hr。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的羽毛蛋白纖維制備方法，其特征在于所述A步驟中羽毛蛋白紡絲液還按一定比例加入助劑，所述助劑為硅烷偶聯(lián)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的羽毛蛋白纖維制備方法，其特征在于所述A步驟中羽毛蛋白紡絲液與助劑的質(zhì)量比為1:0. 0001-0.5。
全文摘要
本發(fā)明公開一種羽毛蛋白纖維制備方法，其包括以下步驟A、羽毛蛋白紡絲液的制備將羽毛溶解在質(zhì)量濃度為0.1%-20%的堿性水溶液中攪拌一段時間后，經(jīng)過濾得到羽毛蛋白溶液；所述堿性水溶液包含有硅酸鈉、硅酸鉀和氫氧化鈣，所述硅酸鈉、硅酸鉀和氫氧化鈣的質(zhì)量比為1∶0.5-1∶0.3-0.5；B、羽毛蛋白紡絲液與纖維素磺酸酯溶液共混并紡絲；C、將羽毛蛋白粘膠絲先后進行凝固浴處理、酸洗、水洗、烘干得羽毛蛋白纖維。本發(fā)明羽毛蛋白纖維制備方法可以有效地使得羽毛蛋白紡絲液達到均相的程度，從而達到紡絲的目的。
文檔編號D01F8/02GK102719933SQ20121023915
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者周茂林 申請人:成都起點投資有限公司