浅谈牛奶蛋白纤维

2007年第3期 济南纺织化纤科技 · 3 · 浅 谈 牛 奶 蛋 白 纤 维 侯莉莉 (东华大学服装学院) 摘 要：文章详细介绍了牛奶蛋白纤维定义、发展历程，细致阐述了牛奶蛋白纤维主要的物理 性质和化学性质，讨论了牛奶蛋白纤维的定性检验及主要应用，为全面了解和辨别牛奶蛋白纤维提供了 理论支持，对牛奶蛋白纤维的产品研制和开发具有指导意义。 关键词：牛奶蛋白纤维 绿色纤维 定性检验 应用 1牛奶蛋白纤维概述 1．1牛奶蛋白纤维的定义 牛奶蛋白纤维是以牛奶中分离出的蛋白质为 基本原料，经过化学处理和机械加工制得的再生 蛋白质纤维【II。用专业术语讲是一种含有乳酪蛋 白质成分的接技聚丙烯腈纤维。 牛奶蛋白纤维的主要成分为蛋白质、水、脂 肪 、乳糖、维生素和灰分等【2】。蛋白质是加：[牛 奶蛋白纤维的基本成分，其含固量 l 1 4％ ，水分 88．6％；同体成分中无脂乳固体占8．1％，脂肪占 3．3％；无脂乳固体包括 2．9％的蛋白质和4．5％的 乳糖，其余是维生素和无机物质。 牛奶蛋白纤维以牛奶作为基本原料，经过脱 水 、脱油 、脱脂 、分离、提纯 ，使之成为一 种具有线型大分子结构的乳酪蛋白；再与聚丙烯 腈或聚乙烯醇高聚物采用高科技手段进行共混、 交联 、接枝或醛化，制备成纺丝原液；最后通 过湿法纺丝成纤 、固化 、牵伸 、干燥 、卷曲、 定形、短纤维切断(长丝卷绕)而成的。它是一种 有别于天然纤维、再生纤维和合成纤维的新型动 物蛋白纤维，又称之为 “半合成再生蛋白质纤 维”I引。 1．2牛奶蛋白纤维的发展历程 国际上，牛奶蛋白纤维的研究与发展，源自 1935年意大利 SNIA公司和英国Coutaulds公司【]I， 从牛奶乳酪中提炼的纯蛋白纤维，但成本高、没有 使用价值。1956年，日本东洋纺公司发明了用牛乳 蛋白溶液与丙烯腈聚合物共混、共聚、接枝的方 法，开发了类似于真丝结构的新型牛奶长丝，并于 1969年实现工业化生产，商品名为“Chinon”I31，产 品定位是手术缝合线，目前已经停产。20世纪70 年代 ，日本成功研制出一种有别于天然纤维和化 学纤维的新型纤维——含有牛奶蛋白氨基酸分子 的合成纤维，被称为 “牛奶蛋白纤维”。此后不少 国家也开始研究牛奶蛋白质纤维。 我国从 20世纪 60年代开始研究牛奶蛋白纤 维。我国对牛奶蛋白纤维最早投人：[业化生产的 是上海正家牛奶丝科技有限公司14I。到 目前为 止，能够工业化、规模化、有实体生产牛奶蛋白纤 维的企业屈指可数。 2牛奶蛋白纤维的性能 2．1纤维的形态结构 通过切片和电镜测试可发现，牛奶蛋白纤维 横截面呈圆型、腰圆型或呈哑铃型，纵向有凹槽、 沟状结构或有隐条纹，边缘光滑，与蚕丝一样有丝 呜感，如图l。这种结构有利于吸湿导湿、透气和 速干，也使牛奶蛋白纤维面具有一定的摩擦系 数和抱合力，有利于纤维成纱。 维普资讯 http://www.cqvip.com ·4 · 济南纺织化纤科技 2007年第3期 (a)横截而 (b)纵向 图1牛奶蛋白纤维截面图【5 2 2物理性能 牛奶蛋白纤维是一种集天然纤维和化学纤维 优点于一身的优 良的纺织服装原料。 色泽：外观呈白色，有真丝般柔和的光泽。 手感：具有真丝般柔软和滑糯手感 ，且具 有真丝一样的丝呜感，风格独特，给人以飘逸、 洒脱的感觉。 强度：纤维强度高，接近于涤纶 ，湿态强 度也高 。 抗皱性：牛奶蛋白纤维的针织服装抗皱性不 错。但是机织物品的折皱不容忽视。 静电现象：牛奶蛋白纤维的质量比电阻大， 静电现象突出。 防霉、防蛀性能比羊毛好，有天然的抑菌 功 能 。 其他物理指标见表 1，据有关数据显示 ， 牛奶蛋 白纤维中所含的蛋白质量不同，其性 能也不同 ，纤维中蛋白质含量越高 ，其吸湿 性越好 。牛奶蛋白纤维与其他纤维的性能 比 较 见表 2。 表 1牛奶蛋白纤维物理性能 项目 指标 项目 指标 线密度 (dtex) 长度(ram) 于断裂 强度 (cN／dtex) 干断裂伸长率(％) 超 长纤维率(％) 倍长纤维率(％) 钩结强度(％) 节结强度(％) 静摩擦系数 回潮率(％) 1．54 动摩擦系数 0．247 38 质量比电阻(0-g／ca。) 10 。 4．41 密度 (g／ca ) 1．24 21．3 双折射率 0．0l8 0 疵点(mg／lOOg) 5．2 0 油污黄纤维(mg／lOOg) 0 81．4 含油率(％) 0．12 87 卷曲率(个／cm) 5．78 0．23 卷曲弹性回复率(％) 78．2 1 1 初始模量 (cN／dtex) 84，2 表2牛奶蛋白纤维与其他纤维性能比较 2．3化学性能 牛奶蛋白纤维燃烧性能特征极类似于真丝等 蛋白质纤维；耐热性差(类似于丙纶)，分解温度 在92．7℃，因此必须严格控制染色温度和时问， 烘干和定形温度必须≤ ll0℃。洗涤温度不要超 过30℃，熨烫温度不要超过 l20℃，最好使用 “低温”(8o 120℃)。牛奶蛋白纤维的上染率高 且上染速度快，吸色均匀透彻，不易退色。化 学抵抗力不强，本身 PH值在 6．8左右【7J，呈微酸 性和皮肤保持一致；牛奶蛋白纤维织物耐碱性与 其他蛋白质纤维相类似：不耐强碱、氧化剂和 还原剂，不能用氯化物漂白剂漂白，沸水容易 收缩可用酶退浆。有较好的耐光性，经紫外线 照射后，强力下降很少。优良保健性，具有独 特的润肌养肤、抗菌消炎的功效。如在牛奶蛋 白纤维纺丝中加入一定量的有杀菌作用的中 草药与蛋白质侧链以化学键结合，药效就更好。 牛奶蛋白纤维有较低的热导率，不易泛黄，蓬 松性大，保暖性好。具有良好的吸湿性和透气 性。可进行生物降解 ，不会对环境产生污染， 是一种新型绿色环保性纤维。 2．4牛奶蛋白纤维定性检验 2．4．1燃烧法1611 Jl8】 靠近火焰：熔融并卷曲；接触火焰：卷曲、融 化、燃烧；离开火焰：燃烧、有时自灭；燃烧时气 味为毛发燃味，残留物特征：黑色状、松脆而有极 少硬块。整个燃烧特征极似真丝等蛋白质纤维。 2．4．2切片投影法161【8J 维普资讯 http://www.cqvip.com 2007年第3期 济南纺织化纤科技 · 5 ’ 用哈氏切片器作该纤维的纵向和横截面切 片，置于500倍投影仪中观察结果：纵向有隐条 纹，边缘光滑；横截面呈圆形，似合成纤维。 2．4．3红外光谱161181 191 从红外光谱分析可知牛奶蛋 白纤维中含 有>N—H、一CH，、一C专N、>C=0等基团，其 红外图谱既不同于丝、毛等天然蛋白质纤维， 也不同于腈纶。 2．4．4熔点法I“l 191 300cc以下无熔点，同麻、棉等无熔点纤维。 2．4．5溶解鉴别法(碱溶法)181 191 将牛奶蛋白纤维放置在 2．5％NaOH溶液中， 加热到 100c【=时恒温30分钟，即可出现牛奶蛋白 纤维特有的现象，即纤维体积溶胀成冻胶状。 3牛奶蛋白纤维的应用 牛奶蛋白纤维的应用是绿色环保牛奶蛋白纤 维的延伸，同属于绿色环保产品。 3．1机织纱 牛奶蛋白纤维可纯纺或混纺，与合成纤维混 纺加工的机织物，强力高 、耐磨性好 、保形性 好，具有良好的服用性和洗可穿性。牛奶蛋白 纤维与羊绒混纺后，不改变羊绒的质感，可制 成薄型织物，如牛奶羊绒内衣、大衣、外衣面 料等；与吸湿透气性好的麻纤维可加工成各类织 物，如牛奶麻T恤衫、外衣面料等；与棉混纺 加 的织物，可提高织物的柔软性和亲肤性 ，提 高产品档次。 3．2针织纱 牛奶蛋白针织纱手感柔软、滑爽、吸湿性 佳、耐磨性大 、防震防蛀性好 、有润肌养肤、 抗菌消炎等功效，可加工成内衣服饰，如贴身 内衣，T恤 、胸衣、袜子等。牛奶内衣产品细 腻滑爽，透气性好，穿起来较舒适 ，可洗涤 日J 易洗快干 、耐用I 1，保健，但在晾晒和存放时 应注意谨防虫蚁。 3．3在非织造布领域的应用 牛奶蛋白纤维的独特性能，使用其加： 的非 织造布亦具有优良性能，产品主要有绷带、纱 布、妇女卫生巾、婴儿和成人尿不湿、外科敷 贴材料等产品。上述产品蓬松，吸湿性和透气 性好，不污染环境，对皮肤有调理作用，有消 炎抑菌作用和抗菌功效；产品无副作用且能促进 肌体快速恢复，还具有防臭性。根据产品不同 的最终用途，可以开发各种各样的高档系列产 品，将成为一种具有较高研究价值的非织造布， 将在医疗和卫生领域中得到广泛的应用。 3．4食品 牛奶蛋白纤维除服用外，纺前略改变配方， 制成粗纤 ，净化处理后，还可制成人造鸡肉、 人造鱼肉等【 1。 4结论 牛奶蛋白质纤维是继第一代天然纤维与第二 代合成纤维后的第三代新型纤维，具有其独特的 物理性能和化学性能、优良的可纺性与混纺性以 及其纱线和织物的特有功效，是一种填补国内空 白的新纺织服装材料 ，属绿色环保产品，具有 广阔的市场发展前景。由牛奶蛋白纤维加工的织 物，具有 良好的吸放湿性、手感柔软性 、导湿 透气、膨松、保暖性，具有独特的杀菌消炎的 保健功能，穿着轻盈舒适，有丝绸般的质感， 小负荷下不易变形，尺寸稳定性好，织物有身 骨，有弹性，抵抗变形能力强，耐磨性好 ，光 泽柔和典雅，丰满 自然而具有美感 ，适合做各 类高档内衣、衬衣 、休闲服、裤子。 参考文献 ： 【11李锡军等 ．牛奶蛋白纤维前处理实践．印染(2005 No．8)．2005．08 【21黄如 ．牛奶蛋白纤维的开发．新技术新产品新工艺 第二 期．2003．02 【31汪天静．牛奶蛋 白纤维的发展．中国纺织报第005 版 ．2007．05．16 【41王翔．完善产品线让市场渐渐向牛奶丝靠近一访上海 正家牛奶丝科技有限公司副总经理郑宇．江苏纺织．2007．03 【51李克兢等．牛奶蛋白纤维的结构与性能．纺织学报第 27卷第 8期．2006．08 f61姬凤丽等．牛奶蛋白纤维的性能及其鉴别的探 讨．天津工业大学学报第26卷第3期．2007．06 f71吴为民斗 奶蛋白纤维定性检测方法的探讨．江苏纺 织 ．2007．03 【81董勤霞．牛奶蛋白纤维的性能及其染整加工．印染( 2006 No．t)．2006．01 【91郑宇．牛奶蛋白纤维的特性、应用和定性检测．上 海纺织科技第34卷第6期 2006．06 维普资讯 http://www.cqvip.com