蠶絲蛋白整理劑及其製備方法和應用與流程
2023-05-25 08:37:56 2
本發明屬於紡織品助劑及紡織品後整理技術領域，具體涉及一種蠶絲蛋白整理劑及其製備方法和其在面料後整理工作液中的應用。
背景技術：
蠶絲蛋白，又稱絲肽，屬於多肽，是一種結構介於胺基酸和蛋白質之間的生物分子。由於其結構相對簡單、製備容易，且具有良好的生物相容性和可調控的生物降解性等特點，成為生物醫學、材料學等學科的研究熱點。蠶絲是人類最早利用的天然蛋白質之一，蠶絲蛋白所含的胺基酸與人體細胞結構極為類似，擁有優良的皮膚親和性，蠶絲蛋白中的表皮生長因子及保溼因子，能促進肌膚活化及保溼、延緩肌膚老化，除此之外還有隔離紫外線的功效。
蠶絲蛋白是蠶絲中主要的組成部分，約佔重量的70％。蠶絲蛋白中包含18種胺基酸、其中甘氨酸(gly)、丙氨酸(ala)和絲氨酸(ser)約佔總組成的85％。隨著對蠶絲結構研究的不斷深入，其開發利用的研究領域也不斷的拓寬，逐漸延伸到食品、發酵工業新材料、生物製藥、臨床診斷治療、環境保護、能源利用、醫用材料及化妝品等領域。如蠶絲蛋白在醫藥領域用做藥力保護劑，用絲素蛋白膜製成人工皮膚、人造角膜及生物傳感器等。蠶絲蛋白在日用化工領域可用做具有優良物性的護膚、護髮品及皮膚外用藥等，具有良好的應用前景和經濟價值。
蠶絲蛋白在紡織品助劑領域，目前有很多產品，主要集中在保溼、護膚類，以及涼感整理劑。作為保溼護膚類型的蠶絲蛋白，普遍存在儲存易變質、整理劑不耐高溫、整理效果不耐久、整理後等問題。
因此，如何有效開發和利用蠶絲蛋白並將其用於紡織品上，成為目前亟待解決的技術難題。
技術實現要素：
解決的技術問題：本發明的目的是提供一種穩定性好的蠶絲蛋白整理劑，該助劑整理效果持久，且整理後面料有抑菌、保溼功效。
本發明的另一目的是提供含有該蠶絲蛋白整理劑的面料後整理工作液。
技術方案：一種蠶絲蛋白整理劑，原料以重量份計包含：蠶絲蛋白10-30份，水溶性殼聚糖1.0-2.5份，陽離子柔軟劑1.0-5.0份，聚氨酯粘合劑1.0-4.0份，去離子水50-100份。
進一步地，所述蠶絲蛋白的分子量在300-5000。
進一步地，所述水溶性殼聚糖額分子量在7000-20000。
進一步地，所述陽離子柔軟劑為酯基季銨鹽柔軟劑。
上述蠶絲蛋白整理劑的製備方法，包括以下步驟：
步驟1，取蠶絲蛋白加到40-80份去離子水中，攪拌，得到溶液a；
步驟2，取水溶性殼聚糖加到10-20份去離子水中，剪切，得到溶液b；
步驟3，將溶液a加入到溶液b中，攪拌，得到溶液c；
步驟4，向溶液c中加入陽離子柔軟劑，攪拌，得到溶液d；
步驟5，向溶液d中加入聚氨酯粘合劑，攪拌，得到蠶絲蛋白整理劑。
包含有上述蠶絲蛋白整理劑的面料後整理工作液，該工作液中蠶絲蛋白整理劑的濃度為30-100g/l。
有益效果：本發明的蠶絲蛋白整理劑穩定性好、整理效果持久，且整理後面料有抑菌、保溼功效。
具體實施方式
下面通過具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。但本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用於說明本發明，而不應視為限定本發明的範圍。實施例中未註明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。所用試劑或儀器未註明生產廠商者，均為可以通過市購獲得的常規產品。
本發明提供了一種蠶絲蛋白整理劑，原料包含：蠶絲蛋白，水溶性殼聚糖，陽離子柔軟劑，聚氨酯粘合劑和去離子水。
其中，蠶絲蛋白選用分子量約在300-5000之間的化妝品級、食品級原料。蠶絲蛋白的分子量、水溶性影響蠶絲蛋白在水溶液中的分散效果及顏色，分子量過大產品品質低，導致復配的助劑顏色深、氣味重。
水溶性殼聚糖原料選用分子量7000-20000之間。水溶性殼聚糖可形成膠束，將蠶絲蛋白包覆在膠束中，如果殼聚糖分子量過大，水溶性較差、粘度過大，導致蠶絲蛋白在其中的分散性能及膠束對蠶絲蛋白的包覆效果均較差。水溶性殼聚糖一方面通過膠束與蠶絲蛋白分子均勻混合、分散，起到防止蠶絲蛋白接觸空氣，被氧化、變質的效果，另一方面助劑整理到面料烘乾後可以形成韌性薄膜提升蠶絲蛋白的整理牢度。
為提高蠶絲蛋白的整理效果，本發明中採用的蠶絲蛋白用量較高，這是因為蠶絲蛋白含量過低，後整理高溫及機械力的影響會使面料上蠶絲蛋白有效量減少，使得保溼效果降低。但是蠶絲蛋白用量高會導致其溶解性會變差，容易出現蛋白質析出，並且整理到面料上也會影響手感，因此需要加入殼聚糖進行包覆。另一方法，本發明採用的殼聚糖濃度也較大，而根據殼聚糖的特性，濃度提高，粘度會迅速變大，嚴重影響助劑的分散性能，因此本發明同時還採用酯基季銨鹽柔軟劑這一陽離子性能柔軟劑，可以使得在不使用水稀釋的情況下，使整理劑粘度降低，達到分散效果好，便於整理的目的。此外酯基季銨鹽中心氮原子帶有正電荷，對帶有負電的纖維具有較強的吸附能力，也可以提高結合牢度，酯基季銨鹽對助劑各組分無影響，使粘度在可控範圍之內。
實施例1
(一)蠶絲蛋白整理劑原料組分
以重量份計，蠶絲蛋白10份、水溶性殼聚糖1.0份、酯基季銨鹽柔軟劑1.0份，聚氨酯粘合劑1.0份及去離子水50份。
(二)蠶絲蛋白整理劑製備方法
步驟1，按重量份，稱取10份蠶絲蛋白粉末，緩慢加入到40份去離子水中，打開攪拌機，攪拌速度120r/min，攪拌30min，獲得溶液a，靜置備用；
步驟2，將1.0份水溶性殼聚糖，加入到10份去離子水中，使用剪切機進行溶解，剪切時間30min，攪拌速度2000-3000r/min，剪切30min，得到溶液b；
步驟3，將溶液a緩慢加入到溶液b中，攪拌速度60r/min，攪拌40min，得溶液c；
步驟4，向溶液c中緩慢加入1.0份酯基季銨鹽柔軟劑，攪拌40min，攪拌速度獲得溶液d。
步驟5，向溶液d中加入1.0份聚氨酯粘合劑，攪拌均勻後，靜置獲得蠶絲蛋白整理劑。
(三)含蠶絲蛋白整理劑的面料後整理工作液及整理方法
以面料以全棉c40*c40/144*76為例
步驟1，配製面料後整理工作液，其中加入上述製備的含蠶絲蛋白整理劑，添加量為100g/l，加入到定型機化料缸中，攪拌均勻；
步驟2，定型機溫度140℃，定型時間60s，面料整理完成。
實施例2
(一)蠶絲蛋白整理劑原料組分
以重量份計，蠶絲蛋白20份、水溶性殼聚糖1.5份、酯基季銨鹽柔軟劑3.0份，聚氨酯粘合劑2.0份及去離子水80份。
(二)蠶絲蛋白整理劑製備方法
步驟1，按重量份，稱取20份蠶絲蛋白粉末，緩慢加入到60份去離子水中，打開攪拌機，攪拌速度120r/min，攪拌30min，獲得溶液a，靜置備用；
步驟2，將1.5份水溶性殼聚糖，加入到20份去離子水中，使用剪切機進行溶解，剪切時間30min，攪拌速度2000-3000r/min，剪切30min，得到溶液b；
步驟3，將溶液a緩慢加入到溶液b中，攪拌速度60r/min，攪拌40min，得溶液c；
步驟4，向溶液c中緩慢加入3.0份酯基季銨鹽柔軟劑，攪拌40min，攪拌速度獲得溶液d。
步驟5，向溶液d中加入2.0份聚氨酯粘合劑，攪拌均勻後，靜置獲得蠶絲蛋白整理劑。
以面料以全棉c40*c40/144*76為例
步驟1，配製面料後整理工作液，其中加入上述製備的含蠶絲蛋白整理劑，添加量為50g/l，加入到定型機化料缸中，攪拌均勻；
步驟2，定型機溫度140℃，定型時間60s，面料整理完成。
實施例3
(一)蠶絲蛋白整理劑原料組分
以重量份計，蠶絲蛋白30份、水溶性殼聚糖2.5份、酯基季銨鹽柔軟劑5.0份，聚氨酯粘合劑4.0份及去離子水100份。
(二)蠶絲蛋白整理劑製備方法
步驟1，按重量份，稱取30份蠶絲蛋白粉末，緩慢加入到80份去離子水中，打開攪拌機，攪拌速度120r/min，攪拌30min，獲得溶液a，靜置備用；
步驟2，將2.5份水溶性殼聚糖，加入到20份去離子水中，使用剪切機進行溶解，剪切時間30min，攪拌速度2000-3000r/min，剪切30min，得到溶液b；
步驟3，將溶液a緩慢加入到溶液b中，攪拌速度60r/min，攪拌40min，得溶液c；
步驟4，向溶液c中緩慢加入5.0份酯基季銨鹽柔軟劑，攪拌40min，攪拌速度獲得溶液d。
步驟5，向溶液d中加入4.0份聚氨酯粘合劑，攪拌均勻後，靜置獲得蠶絲蛋白整理劑。
以面料以全棉c40*c40/144*76為例
步驟1，配製面料後整理工作液，其中加入上述製備的含蠶絲蛋白整理劑，添加量為30g/l，加入到定型機化料缸中，攪拌均勻；
步驟2，定型機溫度140℃，定型時間60s，面料整理完成。
對照例1
與實施例2的主要區別在於，蠶絲蛋白份量為8.0份，其他工藝及步驟不變；
(一)蠶絲蛋白整理劑原料組分
以重量份計，蠶絲蛋白8.0份、水溶性殼聚糖1.5份、酯基季銨鹽柔軟劑3.0份，聚氨酯粘合劑2.0份及去離子水80份。
(二)蠶絲蛋白整理劑製備方法
步驟1，按重量份，稱取8.0份蠶絲蛋白粉末，緩慢加入到60份去離子水中，打開攪拌機，攪拌速度120r/min，攪拌30min，獲得溶液a，靜置備用；
步驟2，將1.5份水溶性殼聚糖，加入到20份去離子水中，使用剪切機進行溶解，剪切時間30min，攪拌速度2000-3000r/min，剪切30min，得到溶液b；
步驟3，將溶液a緩慢加入到溶液b中，攪拌速度60r/min，攪拌40min，得溶液c；
步驟4，向溶液c中緩慢加入3.0份酯基季銨鹽柔軟劑，攪拌40min，攪拌速度獲得溶液d。
步驟5，向溶液d中加入2.0份聚氨酯粘合劑，攪拌均勻後，靜置獲得蠶絲蛋白整理劑。
以面料以全棉c40*c40/144*76為例
步驟1，配製面料後整理工作液，其中加入上述製備的含蠶絲蛋白整理劑，添加量為50g/l，加入到定型機化料缸中，攪拌均勻；
步驟2，定型機溫度140℃，定型時間60s，面料整理完成。
對照例2
與實施例2的主要區別在於，蠶絲蛋白份量為35.0份，其他工藝及步驟不變；
(一)蠶絲蛋白整理劑原料組分
以重量份計，蠶絲蛋白35.0份、水溶性殼聚糖1.5份、酯基季銨鹽柔軟劑3.0份，聚氨酯粘合劑2.0份及去離子水80份。
(二)蠶絲蛋白整理劑製備方法
步驟1，按重量份，稱取35.0份蠶絲蛋白粉末，緩慢加入到60份去離子水中，打開攪拌機，攪拌速度120r/min，攪拌30min，獲得溶液a，靜置備用；
步驟2，將1.5份水溶性殼聚糖，加入到20份去離子水中，使用剪切機進行溶解，剪切時間30min，攪拌速度2000-3000r/min，剪切30min，得到溶液b；
步驟3，將溶液a緩慢加入到溶液b中，攪拌速度60r/min，攪拌40min，得溶液c；
步驟4，向溶液c中緩慢加入3.0份酯基季銨鹽柔軟劑，攪拌40min，攪拌速度獲得溶液d。
步驟5，向溶液d中加入2.0份聚氨酯粘合劑，攪拌均勻後，靜置獲得蠶絲蛋白整理劑。
以面料以全棉c40*c40/144*76為例
步驟1，配製面料後整理工作液，其中加入上述製備的含蠶絲蛋白整理劑，添加量為50g/l，加入到定型機化料缸中，攪拌均勻；
步驟2，定型機溫度140℃，定型時間60s，面料整理完成。
對照例3
與實施例2的主要區別在於，酯基季銨鹽柔軟劑份量為0.5份，其他工藝及步驟不變；
(一)蠶絲蛋白整理劑原料組分
以重量份計，蠶絲蛋白20份、水溶性殼聚糖1.5份、酯基季銨鹽柔軟劑0.5份，聚氨酯粘合劑2.0份及去離子水80份。
(二)蠶絲蛋白整理劑製備方法
步驟1，按重量份，稱取20份蠶絲蛋白粉末，緩慢加入到60份去離子水中，打開攪拌機，攪拌速度120r/min，攪拌30min，獲得溶液a，靜置備用；
步驟2，將1.5份水溶性殼聚糖，加入到20份去離子水中，使用剪切機進行溶解，剪切時間30min，攪拌速度2000-3000r/min，剪切30min，得到溶液b；
步驟3，將溶液a緩慢加入到溶液b中，攪拌速度60r/min，攪拌40min，得溶液c；
步驟4，向溶液c中緩慢加入0.5份酯基季銨鹽柔軟劑，攪拌40min，攪拌速度獲得溶液d。
步驟5，向溶液d中加入2.0份聚氨酯粘合劑，攪拌均勻後，靜置獲得蠶絲蛋白整理劑。
以面料以全棉c40*c40/144*76為例
步驟1，配製面料後整理工作液，其中加入上述製備的含蠶絲蛋白整理劑，添加量為50g/l，加入到定型機化料缸中，攪拌均勻；
步驟2，定型機溫度140℃，定型時間60s，面料整理完成。
對照例4
與實施例2的主要區別在於，酯基季銨鹽柔軟劑份量6.0份，其他工藝及步驟不變；
(一)蠶絲蛋白整理劑原料組分
以重量份計，蠶絲蛋白20份、水溶性殼聚糖1.5份、酯基季銨鹽柔軟劑6.0份，聚氨酯粘合劑2.0份及去離子水80份。
(二)蠶絲蛋白整理劑製備方法
步驟1，按重量份，稱取20份蠶絲蛋白粉末，緩慢加入到60份去離子水中，打開攪拌機，攪拌速度120r/min，攪拌30min，獲得溶液a，靜置備用；
步驟2，將1.5份水溶性殼聚糖，加入到20份去離子水中，使用剪切機進行溶解，剪切時間30min，攪拌速度2000-3000r/min，剪切30min，得到溶液b；
步驟3，將溶液a緩慢加入到溶液b中，攪拌速度60r/min，攪拌40min，得溶液c；
步驟4，向溶液c中緩慢加入6.0份酯基季銨鹽柔軟劑，攪拌40min，攪拌速度獲得溶液d。
步驟5，向溶液d中加入2.0份聚氨酯粘合劑，攪拌均勻後，靜置獲得蠶絲蛋白整理劑。
以面料以全棉c40*c40/144*76為例
步驟1，配製面料後整理工作液，其中加入上述製備的含蠶絲蛋白整理劑，添加量為50g/l，加入到定型機化料缸中，攪拌均勻；
步驟2，定型機溫度140℃，定型時間60s，面料整理完成。
對照例5
與實施例2的主要區別在於，將酯基季銨鹽柔軟劑類型替換為加甲基矽油柔軟劑，其他工藝及步驟不變；
(一)蠶絲蛋白整理劑原料組分
以重量份計，蠶絲蛋白20份、水溶性殼聚糖1.5份、甲基矽油柔軟劑3.0份，聚氨酯粘合劑2.0份及去離子水80份。
(二)蠶絲蛋白整理劑製備方法
步驟1，按重量份，稱取20份蠶絲蛋白粉末，緩慢加入到60份去離子水中，打開攪拌機，攪拌速度120r/min，攪拌30min，獲得溶液a，靜置備用；
步驟2，將1.5份水溶性殼聚糖，加入到20份去離子水中，使用剪切機進行溶解，剪切時間30min，攪拌速度2000-3000r/min，剪切30min，得到溶液b；
步驟3，將溶液a緩慢加入到溶液b中，攪拌速度60r/min，攪拌40min，得溶液c；
步驟4，向溶液c中緩慢加入3.0份甲基矽油柔軟劑，攪拌40min，攪拌速度獲得溶液d。
步驟5，向溶液d中加入2.0份聚氨酯粘合劑，攪拌均勻後，靜置獲得蠶絲蛋白整理劑。
以面料以全棉c40*c40/144*76為例
步驟1，配製面料後整理工作液，其中加入上述製備的含蠶絲蛋白整理劑，添加量為50g/l，加入到定型機化料缸中，攪拌均勻；
步驟2，定型機溫度140℃，定型時間60s，面料整理完成。
將上述實施例和對照例所得助劑及助劑整理後的面料進行測試，結果如下：
表1實施例1-3、對照例1-5蠶絲蛋白整理劑的性能對比
由上表可知：
對照例1與對照例2數據可知，蠶絲蛋白添加量少，助劑整理後起不到好的抑菌、保溼效果。蠶絲蛋白添加量超過之後，造成助劑配比失衡，影響助劑穩定性、儲存性能；
對照例3使用陽離子柔軟劑份量過少，無法使膠體體系之間形成小單元的膠束分子，影響助劑整理後的保溼效果；
對照例4陽離子柔軟劑份量提高，相比實施例3，助劑穩定性差，抑保溼效果降低，主要是陽離子柔軟劑份量增加之後，導致體系粘度失衡嚴重，造成體系穩定性差，助劑應用也達不到較好的效果。
對照例5使用矽油柔軟劑，通過對比驗證，發現同份量的矽油柔軟劑比陽離子柔軟劑具有更強的降低體系粘度的作用，使助劑穩定性達不到要求，從而使助劑整理效果受到影響。