芻議牛奶蛋白纖維的應(yīng)用和定性檢測

杜四海 謝永福（廣州纖維產(chǎn)品檢測研究院，廣東 廣州 510220）

芻議牛奶蛋白纖維的應(yīng)用和定性檢測

杜四海 謝永福
（廣州纖維產(chǎn)品檢測研究院，廣東 廣州 510220）

摘 要：本文對(duì)牛奶蛋白纖維的概念和發(fā)展歷程做了簡要的梳理，并詳細(xì)介紹了牛奶蛋白纖維的主要性質(zhì)，包括物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)兩個(gè)方面，最后通過對(duì)牛奶蛋白纖維的定性檢測的詳細(xì)討論，為牛奶蛋白纖維的辨別和應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)，并對(duì)牛奶蛋白纖維產(chǎn)品的開發(fā)起到一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：牛奶蛋白纖維；定性檢測；主要應(yīng)用

自工業(yè)革命以來，發(fā)達(dá)國家廢棄的大量服裝廢品已經(jīng)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，研制新型綠色的生態(tài)紡織品成為新世紀(jì)人們的迫切需求。為解決紡織品造成的環(huán)境問題，已有一批國家投入了一定的科研費(fèi)用和人力資源進(jìn)行新型紡織材料的研發(fā)。例如，近期在國內(nèi)外市場上頻繁出現(xiàn)的綠色紡織品，他們是采用生產(chǎn)過程無污染的纖維，就像牛奶蛋白纖維、羅布麻纖維、竹纖維、玉米纖維和有機(jī)天然纖維等等。其中牛奶蛋白纖維是在二十世紀(jì)末期，人們效仿蠶絲天然蛋白質(zhì)纖維的吐絲原理，利用仿生學(xué)制造而成的高蛋白質(zhì)纖維。

一、牛奶蛋白纖維概述

牛奶蛋白纖維就是將牛奶中的蛋白質(zhì)分離出來作為基本的原料，并經(jīng)過一系列的化學(xué)和機(jī)械加工制造而成的再生蛋白質(zhì)纖維，其專業(yè)說法就是一種含有乳酪蛋白質(zhì)成分的接技聚丙烯腈纖維。牛奶蛋白纖維主要由蛋白質(zhì)、脂肪、水、維生素和乳糖等成分組成。蛋白質(zhì)是牛奶蛋白纖維進(jìn)行加工的基礎(chǔ)成分，其含量為11.4%，脂肪含量為3.3%，4.5%的乳糖以及88.6%的水，其余部分由維生素及無機(jī)物組成。

牛奶蛋白纖維的基礎(chǔ)原料就是牛奶，并通過一系列加工：脫水、脫油、脫脂、分離、提純等步驟成為線性大分子結(jié)構(gòu)的乳酪蛋白，然后采用先進(jìn)的手段將其與聚丙烯腈或聚乙烯醇高聚物進(jìn)行混合、交聯(lián)等化學(xué)方法處理，形成紡絲原液；最后利用濕法將紡絲處理成纖，并經(jīng)過固化、牽伸、干燥、卷曲和定型切斷等一系列加工制成。它是一種與天然纖維、再生和合成纖維不同的新型動(dòng)物蛋白纖維，所以又被稱為“半合成再生蛋白質(zhì)纖維”。

最早對(duì)于牛奶蛋白纖維的研究是意大利兩家公司SNIA和Coutaulds在1935年從牛奶乳酪中提取純蛋白纖維，但是當(dāng)時(shí)生產(chǎn)的蛋白纖維成本高而且沒有利用價(jià)值。我國是從20世紀(jì)60年代開始對(duì)牛奶蛋白纖維展開研究，我國最早對(duì)牛奶蛋白進(jìn)行工業(yè)化投產(chǎn)的是上海正家牛奶絲科技有限公司。到現(xiàn)在為止，我國能夠?qū)崿F(xiàn)牛奶蛋白纖維生產(chǎn)工業(yè)化、規(guī)?；约澳軌?qū)嶓w生產(chǎn)的企業(yè)寥寥無幾，因此，我國牛奶蛋白纖維的產(chǎn)業(yè)化還有很大的發(fā)展空間。

二、牛奶蛋白纖維的特性

（一）纖維的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

通過切片和電鏡的測試可以觀察到，牛奶蛋白纖維的橫截面有圓形、腰圓型以及啞鈴形狀的，其縱切面是凹槽、溝狀結(jié)構(gòu)或一些條紋，其邊緣及其光滑，具有與蠶絲一樣的絲鳴感。這樣的結(jié)構(gòu)有助于吸濕導(dǎo)濕，透氣和速干，讓牛奶蛋白的纖維表面具有摩擦性和抱合力，有助于纖維制成紗。

（二）牛奶蛋白纖維的物理性質(zhì)

牛奶蛋白纖維是一種同時(shí)具備天然纖維和化學(xué)纖維兩者優(yōu)點(diǎn)的紡織服裝優(yōu)品原料。其外觀是白色的并具有柔和的光澤，手感柔軟滑糯、有絲鳴感，給人一種飄逸的感覺；其強(qiáng)度和濕度較高，抗皺性較佳；雖然靜電現(xiàn)象比較明顯，但是其防霉防蛀的性能比羊毛還要好，具有天然抑菌的功能。牛奶蛋白纖維的性能介于天然和人工纖維之間，其檢測指標(biāo)如下：單纖的干斷裂強(qiáng)度大于3.5cN/dtex，強(qiáng)度比羊毛、棉和蠶絲高，而在高強(qiáng)度纖維如滌綸之下，干斷裂伸長率在20%左右；其回潮率在8%左右；纖維的細(xì)度在0.9dtex左右。這種具備特殊性能的牛奶蛋白纖維生產(chǎn)的紡織成品不僅尺寸穩(wěn)定性能較好，而且具備容易清洗且快干的特點(diǎn)。

（三）牛奶蛋白纖維的化學(xué)性質(zhì)

牛奶蛋白纖維的燃燒性能與真絲等蛋白質(zhì)纖維的特征類似；它的耐熱性較差，分解溫度為92.7℃，因此，在染色時(shí)要嚴(yán)格控制溫度及時(shí)間，洗滌的溫度最好低于30℃，熨燙的溫度控制在80至120℃。牛奶蛋白纖維的上染速度較快且容易上染，吸色較均勻且不易褪色。它的化學(xué)抵抗力較低，PH值偏酸性，因此，不能用強(qiáng)堿、氧化劑及還原劑等化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行漂白。牛奶蛋白纖維的耐光性較好，在紫外線的照射下，強(qiáng)力依舊不減。它具有較低的熱導(dǎo)率，蓬松性和保暖性較好，不容易泛黃，并可以降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，是一種新型綠色環(huán)保型纖維。

（四）染色性能

由于牛奶蛋白纖維具有特殊的加工構(gòu)成特質(zhì)，可以采用陽離子及酸性染料相結(jié)合并用一浴兩步法或者兩浴兩步法來完成染色，陽離子燃料可以對(duì)牛奶蛋白纖維中的聚丙烯腈部分進(jìn)行染色，酸性染料則可以對(duì)乳酪蛋白進(jìn)行染色。這種染色方式可以將牛奶蛋白纖維染不同程度的顏色，其染色的牢固程度同羊毛和真絲類似，均勻度在3至4級(jí)之間，可以采用活性染料進(jìn)行染色，其成品顏色鮮艷且色澤光亮，而且顏色不易受日曬和汗?jié)n的侵蝕，因此就解決了真絲產(chǎn)品染色鮮艷程度與牢固程度間的矛盾。當(dāng)牛奶蛋白纖維染深色時(shí)，會(huì)染不透而出現(xiàn)白絲狀，這種現(xiàn)象是由于其特殊的分子結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的，因此，染料制造商就要加強(qiáng)開發(fā)或?qū)ふ倚碌闹鷦┗驅(qū)Ｓ玫娜玖?，從而提高染料?duì)于牛奶蛋白纖維的著色度。

二、牛奶蛋白纖維的定性檢測

牛奶蛋白纖維具有多種定性檢測的方法：

（1）燃燒

將牛奶蛋白纖維靠近火焰會(huì)熔融并出現(xiàn)卷曲、接觸火焰會(huì)卷曲并燃燒、離開火焰會(huì)燃燒偶爾自滅。燃燒法區(qū)分蛋白纖維與非蛋白纖維的第一種方法就是味道，牛奶蛋白纖維燃燒時(shí)的味道與毛發(fā)燃燒味道相同，灰燼是黑色、松脆的并參雜少許硬塊；第二種方法則可以在燃燒后觀察纖維的縱向是否有鱗片，有鱗片的是羊毛，否則則可能是牛奶蛋白纖維，其次可以觀察橫截面，其形狀為不規(guī)則三角形的是真絲，而腰圓型或呈啞鈴形狀的則可判斷為牛奶蛋白纖維。

（2）切片投影法

用哈氏切片器制作牛奶蛋白纖維的縱向及橫截切片，并放置在500倍的投影儀中觀察：縱切面有隱條紋；橫截面則為圓形。

（3）紅外光譜分析

通過紅外光譜的分析結(jié)果可知， 牛奶蛋白纖維中含有甲基、氮?dú)浠衔铩⑻嫉衔锏?，其紅外圖譜同絲、毛等天然的蛋白質(zhì)纖維以及腈綸的組成成分都不相同。

（4）熔點(diǎn)法

牛奶蛋白纖維同麻、棉等沒有熔點(diǎn)的材料類似，在300℃以下沒有熔點(diǎn)。

（5）溶解鑒別法

配置2.5%的NAOH溶液，將牛奶蛋白纖維放置其中并加熱到100℃并保持恒溫30分鐘，就會(huì)出現(xiàn)凍膠狀。

三、牛奶蛋白纖維的應(yīng)用

（一）機(jī)織紗

牛奶蛋白纖維有純紡和混合防止兩種方式，它同合成纖維混合加工的機(jī)織物不僅強(qiáng)力高、耐磨且保形性高，而且服用性和可穿性較好。當(dāng)牛奶蛋白纖維與羊絨進(jìn)行混紡后，不會(huì)對(duì)羊絨的質(zhì)感產(chǎn)生改變，可以制成內(nèi)衣、大衣或外衣面料等薄型的服裝；與麻纖維混合紡織時(shí)可以提高吸濕透氣性，制成T恤衫和外衣面料等；與面料混織則可以提高服裝的柔軟性，提高產(chǎn)品的檔次。另外，由于牛奶蛋白纖維是多肽結(jié)構(gòu)的，其耐熱性能和抗靜電性能都比較弱，因此在絡(luò)筒過程中應(yīng)使用金屬槽筒；在加工過程中，應(yīng)該保證片紗的受力平衡，使通道一直光滑，減少產(chǎn)生靜電和毛羽。最后在織造牛奶蛋白纖維的時(shí)候可以選用劍桿織機(jī)和噴氣織機(jī)，并科學(xué)的制定綜框的高度、開口和引緯的時(shí)間以及上機(jī)的張力，保證車間生產(chǎn)過程中的溫濕度受到嚴(yán)格控制，從而才能保證織造的順利進(jìn)行。

（二）針織紗

牛奶蛋白針織紗的手感比較滑爽，其吸濕性、耐磨性、防蛀性較好，并具有滋潤皮膚和抗菌消炎的作用，可以加工成內(nèi)衣服飾。牛奶內(nèi)衣成品觸感細(xì)膩、透氣性較好，舒適耐用，但在晾曬和存放時(shí)要注意蟲蟻的侵害。

（三）非織造布領(lǐng)域的應(yīng)用

牛奶蛋白纖維獨(dú)有的特點(diǎn)讓其加工的非織造布的性能優(yōu)良，其主要產(chǎn)品有繃帶、紗布、衛(wèi)生巾、尿不濕和醫(yī)用敷貼材料等等。這些產(chǎn)品都比較蓬松，其吸濕和透氣性能要求較高，不污染環(huán)境，而且可以消炎抑菌起到調(diào)理肌膚的作用；不僅不會(huì)產(chǎn)生副作用而且具有防臭性和促進(jìn)肌體恢復(fù)的效果。根據(jù)各類產(chǎn)皮的不同應(yīng)用，可以開發(fā)出不同的高檔產(chǎn)品，在醫(yī)療和衛(wèi)生領(lǐng)域加大應(yīng)用，成為研究價(jià)值較高的非織造布。

（四）食品行業(yè)

牛奶蛋白纖維除了可以直接服用之外，還可以在紡織之前將配方略微改動(dòng)，制作成粗纖維，進(jìn)行凈化加工之后，可以制造成人工雞肉、魚肉等食物。

結(jié)語

牛奶蛋白纖維是在天然纖維和合成纖維出現(xiàn)之后的新型纖維，具有優(yōu)良的物理特點(diǎn)和化學(xué)性質(zhì)，其可紡性和混紡性高的特點(diǎn)使其制成的紗線和紡織成品具有特殊的功效，能夠填補(bǔ)國內(nèi)新型紡織服裝材料方面的空白，是一種綠色環(huán)保的產(chǎn)品，具有極其廣闊的市場發(fā)展空間。牛奶蛋白纖維制成的紡織品不僅吸濕性好、手感極佳、透氣性和保暖性好，而且具有特別的殺菌消炎的特點(diǎn)。這種布料彈性好、變形抵抗能力強(qiáng)，既耐磨又有柔和的光澤，具有獨(dú)特自然的美感，在高檔服裝行業(yè)具有較好的發(fā)展前景。

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