[发明专利]一种获取高强度蚕丝纤维的工艺方法及制备装置

说明书

技术领域

本发明涉及纺织行业，尤其涉及到提高桑蚕丝纤维强度的工艺方法及制备设备。

背景技术

在高端纺织行业蚕丝是宝贵的原材料。蚕丝的丝素蛋白的固有特性在生物技术和生物医学方面也是很重要的研究对象。前人尤其在蚕丝的纺纱、结构特性上作了许多研究。蚕丝纤维的一个关键特性就是其拉伸强度。据文献报道，天然蚕丝的拉伸强度大约是370MPa左右。在现代化蚕丝织品纺织过程中，因为蚕丝纤维的拉伸强度不是很高，很容易发生断裂，造成纺织效率低下。研究者尝试了不同方法提高蚕丝纤维强度，迎合高效率纺织生产的要求，及在生物医药领域中的应用。一些学者使用人工强迫被固定的家蚕吐丝的方法直接获得蚕丝纤维，通过控制吐丝速度，分别获得最高强度达到650 MPa和 900MPa的蚕丝纤维。然而，该研究工艺无法工业化地大规模生产，即使其获得蚕丝强度很高。为了获得具有高纺织效率和低成本效应的高强度蚕丝纤维，一些研究者试图通过湿纺法再生蚕丝纤维。其解决的办法是用1,1,1,3,3,3 -六氟-2 -丙醇（HFIP）、氟丙酮（HFA）、甲酸、三氟醚乙酰酸（TFA）、N-甲基吗啉N-氧化物（NMMO）、氯化1-乙基-3-甲基咪唑（EMIC）和水及聚氧化乙烯（PEO）的混合溶液来溶解丝素蛋白。制备纺丝溶液的准备阶段是一个耗时的，多步骤的过程。首先对丝素蛋白进行脱胶去除丝胶；然后用高浓度盐溶液溶解，分离并干燥消除β折叠晶型结构，然后将丝素蛋白溶解在制备的有机混合溶液中制成纺丝溶液。再经纺丝溶液制成再生蚕丝纤维。其过程复杂并且效率低下，已经报道的再生蚕丝纤维的强度，一般来说，是大大低于天然蚕丝纤维的，从这些实验及报道文献中可知，再生蚕丝纤维距离商业化突破还有很大的技术差距。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制备高强度蚕丝纤维的工艺方法及制备设备。通过该工艺，制备的蚕丝纤维其拉伸强度可以达到540MPa。且制备工艺可以工业化大规模生产。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是一种获取高强度蚕丝纤维的工艺方法，其工艺步骤如下：1）涂布处理：牵引经捻丝得到的蚕丝线经过聚乙二醇浴进行涂布处理，涂布温度控制在室温至80⁰C之间；2）拉伸热定型处理：将经聚乙二醇涂布处理后的蚕丝线进行拉伸，在拉伸后立即热定型处理；拉伸比控制在1.05~1.3之间；拉伸温度控制在室温至110⁰C；热定型温度控制在150⁰C ~230⁰C；热定型时间0.5~5秒；3）冷却收集，经拉伸热定型处理后的蚕丝线室温冷却后收集。

所述步骤1）中的所述聚乙二醇浴温度为室温。

所述步骤1）中的蚕丝线的线性密度为1.25 g/cm3；包括两根蚕丝纤维，所述每根蚕丝纤维包括两根单丝。

所述步骤2）中的所述拉伸温度为室温。

所述步骤2）中，所述热定型温度为200⁰C，拉伸比为1.133，热定型时间约1.7秒。

所述步骤2）中，所述热定型温度为230⁰C，拉伸比为1.067，热定型时间约1.1秒。

一种获取高强度蚕丝纤维的制备装置，其特征在于包括缠绕经捻丝得到的蚕丝线的原料线轴，在所述原料线轴一侧依次设置有聚乙二醇浴箱、送料滚轮、加热滚轮、收集线轮；所述送料滚轮、加热滚轮和收集线轮间隔距离分别安装在支架上并分别由驱动装置驱动转动；在所述加热滚轮内部设置有加热装置；所述原料线轴上的蚕丝线通过所述聚乙二醇浴箱涂布聚乙二醇后依次缠绕在所述送料滚轮和所述加热滚轮上，通过所述送料滚轮和所述加热滚轮对所述蚕丝线进行拉伸，同时，通过所述加热滚轮对所述拉伸后的蚕丝线进行热定型；经拉伸热定型后的蚕丝线冷却后收集在所述收集线轮上；所述加热滚轮和所述收集线轮的线速度相同。

在所述聚乙二醇浴箱内设置有对所述蚕丝线的限位装置，所述限位装置保证所述蚕丝线从聚乙二醇溶液中通过。

所述送料滚轮、加热滚轮和所述收集线轮的外径相同。

所述送料滚轮、加热滚轮和所述收集线轮的外径为15厘米。

在所述送料滚轮内设置有加热装置。