牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維定量分析方法研究

皮莎莎　姜華　蔣敏　熊海鷹　張祚

摘要：

本文采用N，N-二甲基甲酰胺對牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維和棉、粘膠纖維、羊毛、聚酯纖維及其與棉、粘膠纖維等以上纖維混紡產(chǎn)品的纖維含量進(jìn)行測試。試驗結(jié)果表明：最佳試驗條件為溶解溫度（80±2）℃、溶解（振蕩）時間15min；本方法適用于牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維與棉/粘纖/羊毛/桑蠶絲/聚酯纖維混紡產(chǎn)品的纖維含量檢測；本方法較FZ/T 01103—2009標(biāo)準(zhǔn)減少了所用試劑的種類、簡化了操作過程、縮短了試驗時間、提高了試驗的安全性。

關(guān)鍵詞：牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維；化學(xué)定量分析；N，N-二甲基甲酰胺法

1 引言

牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維是利用牛奶中提取的乳酪蛋白與聚丙烯腈共混、交聯(lián)、接枝共聚或醛化成紡絲原液，再通過濕法紡織而成的一種新型蛋白質(zhì)纖維[1]。牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維既具有天然纖維良好的親膚性與透濕性，又具有化學(xué)纖維很好的可加工性，同時還具有潤養(yǎng)肌膚、天然抗菌的獨特性能，更能滿足人們對服飾的舒適性、保健性、時尚性的需求。牛奶蛋白纖維因其具有以上眾多優(yōu)點，在高檔內(nèi)衣、T恤衫、家紡等領(lǐng)域具有廣闊的開發(fā)前景[2]。

在GB/T 2910.1—2009《紡織品 定量化學(xué)分析 第1部分：試驗通則》和FZ/T 01103—2009 《紡織品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維混紡產(chǎn)品 定量化學(xué)分析方法》標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維二組分混合物的定量化學(xué)分析方法，主要采用次氯酸鈉/硫氰酸鈉法、次氯酸鈉/硫氰酸鉀法、次氯酸鈉/二甲基甲酰胺法，但這些方法需要兩步才能完全溶解牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維，試驗時間長、效率低。本文嘗試采用N，N-二甲基甲酰胺溶液為溶解試劑，通過試驗條件優(yōu)化，研究確定最佳溶解溫度和時間等試驗條件，以建立一種快捷、低毒、高效的牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維定量分析新方法。

2 試驗

2.1 原理

N，N-二甲基甲酰胺溶液能把牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維與棉/粘纖/羊毛/桑蠶絲/聚酯等纖維混紡產(chǎn)品中的牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維溶解去除，而對棉/粘纖等纖維不產(chǎn)生溶解作用。將剩余物洗滌干凈，烘干稱重，然后用修正后的質(zhì)量計算其占混合物干燥質(zhì)量分?jǐn)?shù)。由差值得出牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.2 試樣及制備

試樣：牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維（正家牛奶絲股份有限公司）；棉、粘膠纖維、桑蠶絲、羊毛與聚酯纖維（色牢度試驗用標(biāo)準(zhǔn)貼襯織物），所有織物樣品試驗前均拆解成散紗。

制備：分別取牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維、棉、粘膠纖維、羊毛與聚酯纖維各1g左右，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維1#～7#，棉8#～17#，粘膠纖維18#～27#，羊毛28#～37#，聚酯纖維38#～47#。再選取不同比例的牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維與棉、粘膠纖維、桑蠶絲、羊毛與聚酯纖維混合，作為本次試驗樣品，編號為48#～92#，詳見表1。

2.3 儀器與試劑

儀器：HD500水浴振蕩器（南通宏大儀器有限公司）、ML204型電子天平（梅特勒-托利多儀器，上海公司）、UFE500快速烘箱（memmerl）、具塞三角燒瓶（250mL）、玻璃砂芯過濾坩堝、干燥器、量筒、稱量瓶、真空抽氣泵等。

試劑：N，N-二甲基甲酰胺溶液（科密歐）。

2.4 試驗步驟

將盛有試樣的稱量瓶放入（105±3）℃的快速恒溫烘箱中烘干至恒重，蓋好瓶蓋，置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱重并記錄。再將試樣放入具塞三角燒瓶中，按每克試樣150mL的比例加入已預(yù)熱至試驗溫度的N，N-二甲基甲酰胺溶液中，用力攪拌，使樣品浸透，將燒瓶置于恒溫水浴鍋中振搖一定時間，再用已知重量的玻璃砂芯漏斗過濾，把不溶物移入玻璃砂芯坩堝，揉捏，擠壓。用同溫度同濃度的N，N-二甲基甲酰胺溶液潤洗兩次，揉捏，擠壓，靠重力排液，用熱水連續(xù)洗數(shù)次，再用冷水連續(xù)洗數(shù)次，每次洗液先重力排液，后真空抽吸排液。最后把玻璃砂芯坩堝及不溶纖維烘干、冷卻稱重。

2.5 計算

不溶纖維的質(zhì)量修正系數(shù)按式（1）計算。

3 結(jié)果與討論

3.1 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維在不同試驗條件下的溶解結(jié)果

參照FZ/T 01057.4—2007《紡織纖維鑒別試驗方法 第4部分：溶解法》中常用試劑及其溶解條件，可以查到在N，N-二甲基甲酰胺溶液煮沸條件下，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維溶解，而棉、粘膠纖維、羊毛、桑蠶絲、聚酯等纖維不溶解。我們采用N，N-二甲基甲酰胺溶液在不同的試驗條件下對牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維進(jìn)行溶解，溶解后的結(jié)果見表2。

從表2可知，1#～3#、5#～6#試樣均全部溶解，但6#試樣的溶解時間最短，溶解溫度最低，因此，選用N，N-二甲基甲酰胺溶液在（80±2）℃的溫度下振搖15min作為溶解牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維的最佳試驗條件。

3.2 棉/粘纖/羊毛/桑蠶絲/聚酯纖維的質(zhì)量修正系數(shù)

分別各取10個棉/粘纖/羊毛/聚酯纖維的試樣，在最佳試驗條件下，按照2.4的試驗步驟進(jìn)行試驗，再按公式（1）分別計算其對應(yīng)的質(zhì)量修正系數(shù)d值。計算結(jié)果可知，在N，N-二甲基甲酰胺溶液于（80±2）℃的溫度下振搖15min的試驗條件下，棉、粘膠纖維、羊毛和聚酯纖維均無明顯的質(zhì)量損失，其質(zhì)量修正系數(shù)d值均為1.00。參照GB/T 2910.12—2009《紡織品 定量化學(xué)分析 第12部分：聚丙烯腈纖維、某些改性聚丙烯腈纖維、某些含氯纖維或某些彈性纖維與某些其他纖維的混合物（二甲基甲酰胺法）》可知，二甲基甲酰胺為溶劑在90 ℃ ～95℃反應(yīng)1h的條件下，桑蠶絲的質(zhì)量修正系數(shù)d值為1.00。可以輕易得出在N，N-二甲基甲酰胺溶液于（80±2）℃的溫度下振搖15min的試驗條件下，桑蠶絲的質(zhì)量修正系數(shù)d值也為1.00。

3.3 混紡產(chǎn)品的實測纖維含量及其與真值的差值

分別準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的棉/粘纖/羊毛/桑蠶絲/聚酯纖維和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維，混合而成質(zhì)量比約為25%、50%、75%的試樣各3個，在最佳試驗條件下，分別按照2.4的試驗步驟進(jìn)行試驗，再按公式（2）、（3）分別計算混合試樣纖維含量真值和混合試樣實測纖維含量，結(jié)果見表3～表4。

從表3～表4可以看出，混合試樣的實測纖維含量結(jié)果與真實值的差值在-0.93%～+0.70%范圍，絕對差值<1%，試驗結(jié)果有良好的準(zhǔn)確性、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，說明該試驗方法用于檢測牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維與棉/粘纖/羊毛/桑蠶絲/聚酯纖維混紡產(chǎn)品的纖維含量是可行的。

4 結(jié)論

（1）采用N，N-二甲基甲酰胺對牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維與棉/粘纖/羊毛/桑蠶絲/聚酯纖維混紡產(chǎn)品進(jìn)行纖維含量檢測的最佳試驗條件為溶解溫度（80±2）℃，溶解（振蕩）時間15min，質(zhì)量修正系數(shù)d值均為1.00。

（2）本方法較FZ/T 01103—2009 的試驗方法標(biāo)準(zhǔn)減少了所用試劑的種類，簡化了操作過程，極大地縮短了試驗時間，且所用試劑毒性較小，廢液環(huán)境污染較小，易于回收處理，為該標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供了技術(shù)支撐。

（3）由于試驗樣品限制，本方法適用于大豆蛋白復(fù)合纖維與棉/粘纖/羊毛/聚酯纖維未染色混紡產(chǎn)品的纖維含量檢測。對于經(jīng)活性染料染色處理后的試樣，有可能會對試驗結(jié)果造成的影響，還有待進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]董勤霞， 潘玉明， 柯華. 牛奶蛋白纖維及其染印加工[J]. 印染， 2006（1）：30-33.

[2]趙博.牛奶纖維的性能及其開發(fā)應(yīng)用[J]. 合成纖維， 2005（1）：41-43.

（作者單位：湖南省纖維檢驗局/國家苧麻產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心）endprint