牛奶蛋白纖維的性能與產品開發(fā)探討
牛奶蛋白纖維是一種新型的含蛋白質的合成纖維它集天然纖維和合成纖維的優(yōu)點于一身文章介紹了牛奶蛋白纖維的形態(tài)結構組成與性能纖維制取和產品的開發(fā)
牛奶纖維是一種含有乳酪蛋白成分的接枝聚丙烯腈纖維是一種新型的含蛋白質的合成纖維它集天然纖維和合成纖維的優(yōu)點于一身該纖維柔軟細膩手感滑爽吸濕透氣性好染色性能優(yōu)良具有獨特的天然抗菌性能和保健功能纖維中的所含的蛋白質對人體皮膚有良好的營養(yǎng)和保護作用與人體接觸不會發(fā)生不良反應用其加工的針織物光澤柔和滑爽柔軟輕薄挺括透氣保濕懸垂性好用其加工的機織面料織物色彩鮮艷風格獨特防皺性好具有可洗性和免熨燙性尺寸穩(wěn)定性好易洗快干耐用具有順滑柔軟的手感穿著舒適符合人們追求的衣著功能化保健化和個性化既有穿著舒適性（如吸水滑爽透氣等）又有理想的外觀效果（如光澤懸垂手感和色澤艷麗等）
1.牛奶蛋白纖維的形態(tài)結構及化學組成
牛奶蛋白纖維外觀呈乳白色有著真絲般柔和的光澤和滑爽手感纖維的橫截面及縱向表面形態(tài)的掃描電子顯微鏡照片如圖1所示由圖1a可見纖維橫截面呈扁平狀為腰圓形或啞鈴形屬于異形纖維并且在截面上有細小的微孔這些細小的微孔對纖維的吸濕透濕性有很大的影響從圖1b中觀察到纖維的縱向表面有不規(guī)則的溝槽和海島狀的凹凸這是由于紡絲過程中纖維的表面脫水纖維取向較快形成的它們的存在也使纖維具有優(yōu)異的吸濕和透濕性能同時對纖維的光澤和剛度也有重要影響纖維表面的不光滑和一些微細的凹凸變化可以改變光的吸收反射折射和散射從而影響纖維的光澤性纖維表面粗糙時具有柔和的光澤而不會出現(xiàn)極光現(xiàn)象牛奶蛋白纖維具有一定的卷曲外觀為微黃色手感柔軟
圖1 牛奶蛋白纖維的形態(tài)結構 ×1500
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在牛奶蛋白質纖維中結晶部分（聚丙烯腈）占70%無定形部分（牛奶乳酪）占30%這與真絲比較接近（在真絲中結晶部分占80%無定形部分占20%）牛奶的主要成分為蛋白質水脂肪乳糖維生素及灰分等其中蛋白質是加工牛奶再生蛋白纖維的基本原料將牛奶中蛋白質提取后經化學和物理加工就得到牛奶再生蛋白質纖維
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2.牛奶蛋白纖維的性能
2.1物理機械性能
現(xiàn)將牛奶蛋白纖維真絲和聚丙烯腈纖維的物理機械性能比較列于表1中
表1 牛奶蛋白纖維真絲和聚丙烯腈纖維的物理機械性能
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由表1的數(shù)據可以看出牛奶蛋白纖維相對密度初始模量較大強度高伸長率好鉤結和打結強度好抵抗變形能力較強吸濕性能好具有一定的卷曲數(shù)一定的摩擦力和抱合力牛奶蛋白纖維的質量比電阻低于真絲和聚丙烯腈纖維但靜電現(xiàn)象仍較突出在紡紗過程中須加防靜電劑而且要嚴格控制紡紗時的溫濕度以保證紡紗的順利進行和成紗質量
2.2化學性能
牛奶纖維屬于蛋白質纖維它與大分子聚合后蛋白質失去原有的可溶性在高濕環(huán)境中因為固化后的蛋白質分子結構緊密水中軟化點高且不溶于水同時由于蛋白質分子中多肽鏈之間以氫鍵結合成空間結構大量的氨基羥基和羧基等基團易與水相結合使纖維具有良好的吸濕性及透氣性另外牛奶纖維腰圓型或啞鈴型的橫截面和縱向的凹槽也有利于吸濕性導濕性和透氣性的增加
牛奶蛋白纖維具有較低的耐堿性耐酸性稍好牛奶蛋白纖維經紫外線照射后強力下降很少說明纖維具有較好的耐光性
2.3保健性能
牛奶蛋白纖維具有天然抗菌功效它不像其他的蛋白質纖維（如羊毛真絲等）那樣容易霉蛀或老化不會對皮膚造成任何過敏反應纖維中含的蛋白質等成分為人體所必需對人體皮膚有較好的營養(yǎng)和保護作用這是因為牛奶蛋白纖維在制造過程分解脂肪時分解產物之一甘油部分遺留在紡絲液內最終帶入纖維中有滋潤皮膚的作用而且牛奶蛋白是食用蛋白對皮膚有營養(yǎng)作用蛋白質大分子含有的親水基團（如-COOH-OH-NH2）及天然保濕因子NMF使纖維吸濕性良好不會使皮膚干燥而且還含有17種人體所需的氨基酸具有良好的保健作用此外穿著牛奶絲制作的內衣還有矯正身形的功能
2.4舒適性能
由于牛奶蛋白纖維具有光滑柔軟的手感和較好的溫暖感加之纖維密度小由它加工制成的服裝穿著時非常輕盈舒適而且該纖維能快速吸收水分吸濕后能迅速將水分導出濕潤區(qū)不會像真絲或棉一樣粘貼在身上而又能保持真絲般的光滑和柔順從不會產生悶熱的不舒服感由于該纖維是蛋白質纖維因此具有自然水分保持性和氨基酸的常規(guī)性能穿著由牛奶纖維制成的服裝不會使皮膚感覺干燥同時牛奶蛋白纖維能夠迅速吸收并傳導汗液使皮膚保持真絲般的光滑和鮮嫩人體在皮膚干燥時能滲出水分而當皮膚由于出汗而有過量的水分時又會自行干燥這是由于皮膚蛋白中氨基酸的作用由于牛奶蛋白纖維是用蛋白質制造的纖維因此也具有同樣的水分吸收和擴散性能舒適性能還表現(xiàn)在牛奶蛋白纖維洗滌后能速干汗液可被迅速吸收而保持皮膚干爽舒適
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3.牛奶蛋白纖維的制取
目前牛奶蛋白纖維的制造方法有兩大類即純牛奶蛋白纖維和混合牛奶蛋白纖維
（1）純牛奶蛋白纖維
純牛奶蛋白纖維制法如下蒸發(fā)→脫脂→堿化→揉合→過濾→脫泡→紡絲→拉伸→干燥→定形→分級→包裝
減壓蒸發(fā)溫度最好低于70℃70℃以上會使蛋白質變性蒸發(fā)器內壓力要求低于80Kpa濃縮到含水60%
脫脂取出牛奶中的脂肪是紡前處理的一個重要過程為了減少堿化負擔降低堿耗量降低成本在堿化前進行離心脫脂即根據脂肪的密度小于牛奶中其他化學成分的密度利用離心機將大部分脂肪去除因此離心機轉速應高于1000r/min
堿化為了進一步去除脂肪在離心脫脂后的乳液中加入NaOH水溶液使脂肪分解堿液中的堿水的摩爾比為120堿量太少脂肪不能完全分解反之堿量太多除使脂肪分解外還會使蛋白質分解
分離用半透膜將堿化反應后的乳濁液中的蛋白質分離出來或者加入NaCL使蛋白質沉淀析出
揉合將析出的蛋白質收集加無離子水蛋白質粘合劑送入柔和機并加熱至60℃經充分混勻成特別揉合流體后即可作為紡絲液
過濾脫泡這是紡前的準備工序經過濾出雜質和減壓脫除紡絲液中的氣泡可大大減少紡絲中的毛絲斷頭提高可紡性
紡絲采用干法紡絲紡絲過程是纖維制取的關鍵過程其加工工藝過程為
加工工藝過程
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將脫泡后的紡絲液預熱至60℃加入干法紡絲罐內經齒輪計量泵輸入紡絲機的噴絲頭（噴絲孔徑為0.15mm）從噴絲孔擠出后細流進入濕球溫度約為55℃的空調環(huán)境中初步固化為連續(xù)長絲接著經過100℃的烘干區(qū)使水分含量降低至20%以下并卷繞在絲筒上
拉伸為了提高纖維的斷裂強度及其他物理機械性能成形后的絲條還需要進行1.5～2.0倍的熱拉伸拉伸后大分子沿纖維軸取向排列分子間力增強纖維性能得到改善
干燥和定形在定形鍋內于90℃下進一步烘干同時也起到定形作用鍋內要抽真空使水分不斷氣化排出使纖維含濕量低于10%經熱處理后蛋白質轉化為變性蛋白質成為永久的不溶性固化纖維
（2）含牛奶蛋白的纖維
除了上面介紹的純牛奶蛋白纖維以外還有一類與牛奶蛋白纖維有關的纖維是含牛奶蛋白的纖維也是目前紡織行業(yè)普遍使用的一種牛奶蛋白纖維簡稱牛奶纖維這類纖維的紡絲基本上均為溶液紡絲其原液的制備一般有三種共紡法交聯(lián)法接枝共聚法共混法即以牛奶蛋白和聚丙烯腈共混紡絲通過聚丙烯腈通常的紡絲方法制成纖維;交聯(lián)法即以牛奶蛋白和丙烯腈加入交鏈劑進行高聚物交聯(lián)化學反應制成纖維接枝共聚法即以牛奶蛋白和丙烯腈在體系中催化發(fā)生高聚物接枝共聚物制成溶液紡絲再制成纖維牛奶纖維制備的工藝流程圖見圖2所示
圖2
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4.牛奶蛋白纖維的產品開發(fā)
4.1產品的特點
牛奶蛋白纖維制成的面料有身骨有彈性尺寸穩(wěn)定性好耐磨性好光澤柔和質地輕盈給人以高雅華貴瀟灑飄逸的感覺加之柔軟豐滿的手感良好的懸垂性能豐滿自然而具有美感
4.2產品
紗線目前牛奶蛋白纖維主要產品有牛奶蛋白短纖牛奶蛋白纖維長絲純紡紗線也可根據客戶的需求紡制牛奶絲/羊毛牛奶絲/羊絨牛奶絲/真絲牛奶絲/天絲牛奶絲/包芯氨綸等牛奶纖維同其它纖維混紡或合股的紗線
面料目前牛奶蛋白纖維面料市場主要有PwLmSmAm等四大系列產品其中PwLm系列是以100%牛奶蛋白纖維織造的針織平紋面料抽條平紋面料這類面料質地輕盈柔軟滑爽懸垂穿著舒適透氣導濕舒爽具有獨特的潤肌養(yǎng)膚和抗菌消炎的保健功能外觀華貴光澤柔和優(yōu)雅色彩艷麗適合制作男女T恤內衣等休閑家居服裝由牛奶蛋白纖維和真絲交織而成的Sm系列種類繁多包括牛奶蛋白纖維真絲緞牛奶蛋白纖維真絲紡牛奶蛋白纖維真絲絹牛奶蛋白纖維真絲縐Sm系列面料集牛奶蛋白纖維和真絲的優(yōu)點于一身既有牛奶絲纖維輕盈滑爽懸垂性好的特性又具有真絲柔中帶韌光潔艷麗的風格是紡織界獨創(chuàng)的新穎面料織物色彩鮮艷風格獨特具有順滑柔軟的手感穿著舒適特別適宜制作唐裝旗袍晚禮服等高級服裝Am系列是牛奶蛋白纖維加入氨綸（萊卡）織造的彈力面料適合制作針織運動上衣韻律健身服和美體內衣
服裝服飾純牛奶蛋白纖維面料以及與其他纖維混紡或交織面料廣泛用于制作各種服飾①時裝柔和的光澤輕盈的質地柔軟的手感使得牛奶蛋白纖維成為制作高檔時裝的理想材料可以制作針織套衫T恤衫女式襯衫男女休閑服飾牛仔褲日本和服等外衣與其他纖維混紡或交織可生產大衣襯衫保暖服飾等面料強力高耐磨性好是春夏時裝的重要面料之一用牛奶蛋白纖維制成的時裝雍容華貴輕盈飄逸②兒童服飾女士內衣睡衣等貼身衣物因為牛奶蛋白纖維具有很好的吸濕導濕及保濕功能所以牛奶蛋白纖維一般用于制作兒童服飾女士襯衣睡衣T恤等內衣可廣泛應用于內衣和貼身衣物另外采用牛奶蛋白纖維制成的這些衣物柔軟輕便滑爽有滋潤皮膚的作用人稱第二皮膚具有極好的服用性故牛奶蛋白纖維內衣比通常的純棉內衣穿著更舒服③床上用品牛奶蛋白纖維柔軟滑爽加之吸濕和導濕性能好并且具有很好的保暖性和較高的睡眠舒適指數(shù)（作為舒適睡眠的特征值用來描述從舒適睡眠中醒來后感覺清醒的狀況）能把濕傳導性和溫暖感覺完美地結合起來對于總體舒適感來說最理想的是溫度略高于（321）℃而濕度略低于（5010）%.所以它也特別適合用作床上用品④日常用品除了可做服裝和床上用品外牛奶蛋白纖維還可用來制作日常生活中的許多紡織產品如手帕圍巾浴巾毛巾裝飾線繃帶紗布領帶衛(wèi)生巾護墊短襪連褲襪等功能性產品由于牛奶蛋白纖維中含有17種對人體有益的氨基酸并含有蛋白質天然保濕因子能起到營養(yǎng)肌膚保健肌膚的作用
參考文獻
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