[发明专利]一种高强度再生丝素纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度再生丝素纤维的制备方法，包括以下步骤：将脱胶后的丝素纤维，放入含无机盐的有机溶剂I中，加热处理9～18h，将溶解后产物过滤得到丝素粗蛋白浓溶液；向过滤后的丝素粗蛋白液中加入一定量的溶剂II，慢速搅拌均匀，再次过滤后得丝素蛋白纺丝液；将所述的丝素蛋白纺丝液通过湿法纺丝工艺注入凝固浴中凝固成型，再经二级牵伸工艺制得再生丝素蛋白纤维。本发明的制备方法使用低浓度的无机盐和易挥发的有机溶剂溶解丝素，可直接获得纺丝液，工艺简单、安全，有机溶剂毒性低、易回收，纺丝液凝固条件温和，有利于高倍牵伸，从而获得高强度再生丝素纤维。

技术领域

本发明涉及一种化学纤维制造，具体涉及一种高强度再生丝素纤维的制备方法。

背景技术

蚕丝纤维一种性能优良的天然蛋白质纤维，被誉为“纤维皇后”，除了应用于纺织服装外，蚕丝纤维还可以应用于生物医药、光电材料、复合材料等领域。但是蚕丝纤维年产量不高，纤维差异性较大，影响了其在高附加值领域的应用。如果将部分蚕丝资源，特别是废弃蚕丝制品及蚕丝下脚料利用起来，通过人工纺丝方式制成结构均一、性能稳定的再生纤维，将可极大地拓展其应用，促进蚕丝业的发展。

基于蚕丝丝素溶剂体系和溶解方法的研究已取得长足发展，然而再生蚕丝纤维制备工艺技术及产品性能没有太大突破。专利US19314413公开了以铜氨溶液为溶剂制备再生丝素纤维，US5252285A公开了以六氟异丙醇为溶剂纺制再生丝素纤维，US1936753公开了以硫酸或磷酸为溶剂制备了再生蚕丝蛋白纤维，专利JP2002363861公开了以溴化锂/铜盐/乙醇/水为溶剂体系纺制再生丝素纤维。在2014年的文献Materials Letters第128期175～178页公开的名称为“A novel route to prepare dry-spun silk fibers from CaCl₂-formic acid solution”，以氯化钙-甲酸为溶剂体系溶解丝素，再通过干法纺丝工艺制备再生丝素纤维。从以上再生丝素纤维的制备方法来看，多少存在几个方面的问题：如纺丝液制备工艺复杂，所用溶剂毒性大、有腐蚀性，再生丝素纤维力学性能差，等等。因此，简化纺丝液制备工艺及改善再生丝素纤维力学性能仍是需要解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、友好的再生丝素纤维制备工艺技术，改善再生丝素纤维的力学性能，获得更高的强度。

本发明提供一种高强度再生丝素纤维的制备方法，为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种高强度再生丝素纤维的制备方法，是指将脱胶蚕丝用含低浓度无机盐的有机溶剂溶解，同时有机溶剂挥发、自浓缩，可直接用作纺丝液，也可添加其他溶剂来配制纺丝液，再通过湿法纺丝工艺将纺丝液挤出，经凝固、牵伸工艺成型，得到高强度再生丝素纤维，制备方法按以下步骤进行：

S1、将脱胶后的丝素纤维，放入含无机盐的有机溶剂I中，加热处理9～18h，将溶解后产物过滤得到丝素粗蛋白浓溶液；

S2、向过滤后的丝素粗蛋白液中加入一定量的溶剂II，慢速搅拌均匀，再次过滤后得丝素蛋白纺丝液；

S3、将S2中所述的丝素蛋白纺丝液通过湿法纺丝工艺注入凝固浴中凝固成型，再经二级牵伸工艺制得再生丝素蛋白纤维。

进一步，所述的无机盐为氯化钙、硫氰酸钙、硝酸钙、溴化锂、醋酸锂中的一种，用量为丝素纤维质量的0.5～2.5倍。

进一步，所述的有机溶剂I为甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷中的一种或几种，体积用量为丝素纤维质量的10～30倍。

进一步，所述的溶剂II为二甲基亚砜、二氯甲烷、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、水中的一种或几种，质量分数占纺丝液质量的0～25％。

进一步，所述的湿法纺丝工艺条件为，纺丝液孔流量为10～200μL/min，喷丝孔直径为0.08～0.25mm，环境温度为10～50℃。