甲醇蛋白改性纤维素纤维的研究

摘要

纤维素是自然界分布最广、含量最多的天然生物质原料。再生纤维素纤维产品主要应用于高档舒适功能性服饰的制造。甲醇是煤化工生产中的代表产物，含量丰富而且价廉，为获取甲醇蛋白提供了资源。本文通过利用扩链剂对甲醇蛋白与粘胶原液共聚和共混，获取甲醇蛋白改性的纤维素纤维，并进一步应用于粘胶纤维生产过程中，纺制出一种新型蛋白改性纤维素纤维高档纺织材料。
　　首先，进行了6个批次的发酵实验，并对制备甲醇蛋白的发酵过程进行了总结分析。产品的跟踪检测显示，发酵罐中各批次湿菌体产量均在350-400g/L，其平均值为374g/L。所得粗品中蛋白质含量为56.9％。粗品经过碱溶、离心、破壁、调酸沉淀得到了纯化甲醇蛋白。对调酸沉淀过程研究发现:当pH=4.0时，甲醇蛋白收率最高，每100g粗品可得甲醇蛋白13g。
　　其次，本文从动力学和热力学两个角度出发对甲醇蛋白对纤维素改性进行了研究。动力学部分从反应体系粘度随时间的变化、洗涤次数和蛋白质残留量的关系两方面进行了探讨。选用的扩链剂包括异氰尿酸三缩水甘油酯、戊二醛、E51环氧树脂、1，4-丁二醇二缩水甘油醚四种。结果发现:粘胶原液-甲醇蛋白-扩链剂三元体系共聚反应发生在前40min，1h以内反应体系基本达到了化学平衡。除戊二醛外，其他扩链剂（含有环氧乙烷为功能基团）体系发生一定程度的三元共聚，即共混和共聚同时存在。
　　热力学部分，通过利用含氮量、红外光谱、SEM、XRD和纤维力学性能实验等手段研究了纤维性能与结构的关系。结果发现纤维力学性能主要由纤维的结晶度和扩链剂分子的化学结构决定。
　　在上述研究的基础上，对纺丝工艺进行了优化。结果表明，最佳纺丝条件为:以1，4-丁二醇二缩水甘油醚作为扩链剂，扩链剂与甲醇蛋白的比例为1∶9，泵入量为粘胶的20％。
　　最后，利用海藻酸钠/炉甘石对甲醇蛋白改性纤维素纤维进行功能性改进，赋予蛋白纤维的抗菌性能，防止甲醇蛋白改性纤维素纤维中游离蛋白或多肽滋生细菌。结果表明:用海藻酸钠/炉甘石碱性胶质溶液做分散剂可增加分散粉体的沉降阻力，减缓沉降速度，保证了粉体分散液的稳定性。当将1mol/L的海藻酸钠碱溶液中按10％的浓度加入炉甘石粉体，再在纺前注入蛋白改性粘胶原液进行共混纺丝，可纺性良好，所得纤维指标最好，抗菌性能大大提高。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 纤维素纤维

1．2．1 纤维素

1．2．2 再生纤维素纤维种类

1．2．3 粘胶纤维

1．3 纤维素纤维改性

1．3．1 纤维素纤维的化学改性方法

1．3．2 纤维素纤维的物理改性方法

1．4 功能性纤维素纤维

1．4．1 抗菌性能纤维素纤维

1．4．2 阻燃纤维素纤维

1．4．3 负离子功能纤维素纤维

1．4．4 导电功能性纤维素纤维

1．4．5 吸附性能纤维素纤维

1．4．6 医用纤维素纤维

1．5 甲醇蛋白的来源及生产方法

1．6 再生蛋白纤维的研究动态

1．7 纤维素纤维蛋白改性的意义

1．8 本课题研究内容

第二章 甲醇蛋白的发酵和提取工艺研究

2．1 实验

2．1．1 实验仪器及药品

2．1．2 实验方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 甲醇蛋白粗品的制备

2．2．2 甲醇蛋白粗品的成分分析

2．2．3 酵母细胞破壁及甲醇蛋白的提取

2．3 本章小结

第三章 甲醇蛋白对纤维素纤维改性的流体力学研究

3．1 实验药品及设备

3．1．1 原料与试剂

3．1．2 实验仪器

3．2 实验步骤

3．2．1 粘胶原液-甲醇蛋白-扩链剂三元体系的流变性随反应时间变化的测定

3．2．2 纤维素纤维的制备

3．2．3 甲醇蛋白改性纤维素纤维的蛋白含量测定

3．2．4 甲醇蛋白改性纤维素纤维随水洗的蛋白含量变化的测定

3．3 结果与讨论

3．3．1 甲醇蛋白／粘胶原液共混体系的流变性

3．3．2 甲醇蛋白-粘胶原液-扩链剂共聚体系的粘度随反应时间变化

3．3．3 甲醇蛋白改性纤维素纤维的随水洗的蛋白含量变化

3．4 本章小结

第四章 甲醇蛋白改性纤维素纤维的结构性能的研究

4．1 实验药品

4．2 实验步骤

4．2．1 甲醇蛋白改性纤维素纤维的制备

4．2．2 含氮量测试

4．2．3 红外测试

4．2．4 SEM测试

4．2．5 XRD测试

4．2．6 断裂强度测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 含氮量分析

4．3．2 红外光谱分析

4．3．3 纤维形貌分析

4．3．4 纤维XRD分析

4．3．5 纤维力学性质

4．4 甲醇蛋白改性纤维素纤维制备工艺的优化

4．4．1 正交试验方案设计

4．4．2 结果与讨论

4．5 本章小结

第五章 炉甘石／海藻酸钠抗菌改性蛋白纤维素纤维的研究

5．1 引言

5．2 实验药品及设备

5．2．1 原料与试剂

5．2．2 主要设备仪器

5．2．3 测试仪器和方法

5．3 炉甘石／海藻酸钠改性粘胶纤维的制备

5．3．1 炉甘石／海藻酸钠改性粘胶纤维的生产工艺流程

5．3．2 炉甘石／海藻酸钠改性粘胶纤维的制备方法

5．4 实验结果与讨论

5．4．1 炉甘石／海藻酸钠改性溶液的稳定性

5．4．2 炉甘石粉浓度对可纺性的影响

5．4．3 10％的浓度炉甘石／海藻酸钠改性粘胶纤维的形态和化学组成

5．4．4 炉甘石／海藻酸钠改性甲醇蛋白粘胶纤维的力学性能

5．4．5 炉甘石／海藻酸钠改性甲醇蛋白粘胶纤维的抑菌效果

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

发表文章

致谢