熱處理對(duì)腈綸基牛奶蛋白纖維性能的影響

楊　琳，徐　穎

(1.山東省紡織科學(xué)研究院，山東 青島 266032；2.山東省特種紡織品加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266032；3.青島出入境檢驗(yàn)檢疫局，山東 青島 266005)

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熱處理對(duì)腈綸基牛奶蛋白纖維性能的影響

楊琳1,2，徐穎3

(1.山東省紡織科學(xué)研究院，山東 青島 266032；2.山東省特種紡織品加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266032；3.青島出入境檢驗(yàn)檢疫局，山東 青島 266005)

摘要：文章研究了熱處理對(duì)腈綸基牛奶蛋白纖維性能的影響，包括熱收縮、白度和黃度、斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度低于120℃時(shí)，腈綸基牛奶蛋白纖維的性能變化較小；當(dāng)溫度高于120℃時(shí)，牛奶蛋白纖維的性能變化顯著，說明腈綸基牛奶蛋白纖維在后整理加工中熱處理溫度應(yīng)該低于120℃，以減少對(duì)牛奶蛋白纖維性能的影響。

關(guān)鍵詞：腈綸基牛奶蛋白纖維；熱收縮；斷裂強(qiáng)度；斷裂伸長(zhǎng)率

1　前言

牛奶蛋白纖維既有天然蠶絲的優(yōu)良特性，又有合成纖維的物化性能和良好的可紡性能，是一種全新的紡織新材料。牛奶蛋白纖維織物具有外觀華麗、色澤鮮艷、穿著舒適等特點(diǎn)，更重要的是牛奶蛋白纖維與人體皮膚親和性好，且含有多種人體所必須的氨基酸，具有良好的保健作用[1～3]。

腈綸基牛奶蛋白纖維的耐熱性差[4～5]，本文通過測(cè)試熱處理對(duì)腈綸基牛奶蛋白纖維性能的影響，為合理確定其干熱加工工藝和服裝護(hù)理提供參考。主要的研究指標(biāo)有：纖維收縮率、白度、斷裂強(qiáng)力。

2　實(shí)驗(yàn)樣品、實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)條件

2.1實(shí)驗(yàn)樣品

實(shí)驗(yàn)中所用腈綸基牛奶蛋白纖維的規(guī)格為：細(xì)度為1.67dtex，長(zhǎng)度38mm。

2.2實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)儀器：101-2型干燥箱(山東省紡織科學(xué)研究院提供)； LLY-06E型電子式單纖維強(qiáng)力儀(山東省紡織科學(xué)研究院提供)；游標(biāo)卡尺(精確到0.001米)(山東省紡織科學(xué)研究院提供)。

2.2.1牛奶蛋白纖維斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率

熱處理后的牛奶蛋白纖維在溫度為20℃，相對(duì)濕度為65%的標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下預(yù)調(diào)濕24 h，達(dá)到平衡后，在LLY-06E型電子式單纖維強(qiáng)力儀上對(duì)牛奶蛋白纖維進(jìn)行斷裂強(qiáng)度測(cè)量，其中不同溫度不同時(shí)間分別取30次試驗(yàn)結(jié)果的平均值。

實(shí)驗(yàn)條件：拉伸速度：15mm/min；預(yù)加張力：100mg；夾持距離：15mm；測(cè)試次數(shù)：30次。

2.2.2牛奶蛋白纖維熱收縮率

纖維熱收縮率為纖維熱處理前的長(zhǎng)度和熱處理后的長(zhǎng)度差與熱處理前的長(zhǎng)度比值的百分率。

2.2.3牛奶蛋白纖維白度和黃度

經(jīng)過熱處理的牛奶蛋白纖維白度發(fā)生變化，根據(jù)變化程度對(duì)經(jīng)過不同溫度不同時(shí)間處理的牛奶蛋白纖維進(jìn)行評(píng)定。

3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1熱處理對(duì)牛奶蛋白纖維斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的影響

(1)未處理牛奶蛋白纖維在常溫干態(tài)條件下一次拉伸斷裂性能指標(biāo)見表1。

(2)不同溫度和時(shí)間干熱處理牛奶

纖維在調(diào)濕平衡后，進(jìn)行一次拉伸斷裂，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1未處理牛奶蛋白纖維在常溫干態(tài)條件下一次拉伸斷裂性能指標(biāo)

斷裂強(qiáng)度(cN/dtex)斷裂伸長(zhǎng)率(%)斷裂功(μJ)初始模量(cN/dtex)平均值CV(%)平均值CV(%)平均值CV(%)平均值CV(%)3.69310.74936.5699.3210.09912.890.18510.733

表2經(jīng)過不同溫度 不同時(shí)間干熱處理的牛奶蛋白纖維的拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)溫度(℃)處理時(shí)間(min)斷裂強(qiáng)度(cN/dtex)斷裂伸長(zhǎng)率(%)斷裂功(μJ)初始模量(cN/dtex)平均值CV(%)平均值CV(%)平均值CV(%)平均值CV(%)平均值CV(%)平均值CV(%)302.26016.67229.87818.8810.05629.5130.12815.722602.15029.34229.13718.0910.05336.9200.12730.68180902.09726.92428.90122.5020.05037.3800.11826.3271202.04417.89426.00220.6910.04529.3120.11013.0411501.98211.73625.07331.4710.03933.2050.09720.438302.22126.39429.51231.5480.05446.0650.12126.372602.00633.33728.72440.2440.05345.9030.11537.72890901.93226.69828.20416.690.05533.8360.10824.4041201.8528.50926.10034.3530.05433.2600.10659.5631501.78316.56724.52826.4730.04731.0690.10253.665302.14621.72729.46215.5770.07730.6230.15715.426602.00021.8428.23927.7710.07032.2540.14117.021100901.87316.35228.60322.6510.05132.6530.11111.0631201.80716.17326.49018.8670.04826.0140.10416.0771501.75520.5725.94818.930.04525.3510.08924.694302.09818.09331.91812.5630.06020.8330.13116.825601.97829.10231.38822.2570.06135.8920.16515.493110901.79823.43132.78028.6390.05042.4290.12423.8661201.76723.02134.21420.3560.05535.6910.11623.061501.70133.20128.49428.710.04939.0220.12824.806301.64820.83424.72816.8050.04433.4030.11119.361601.57124.39324.05622.0290.04235.8460.10031.886120901.55521.78922.62818.1490.04128.5370.10813.9591201.02120.53824.67024.5060.04634.2120.10317.4061501.01726.74423.27625.5810.04541.6750.10726.593

由表2可以看出，隨著干熱處理時(shí)間的增長(zhǎng)和溫度的增高，牛奶蛋白纖維的強(qiáng)度不斷下降，在干熱處理溫度為120℃的情況下，隨時(shí)間增加強(qiáng)度下降劇烈；纖維的斷裂伸長(zhǎng)率隨干熱處理時(shí)間的增長(zhǎng)和溫度的增高有下降的趨勢(shì)，但并未一直保持下降。干熱處理溫度為120 ℃時(shí)，斷裂伸長(zhǎng)率下降最為劇烈。由此可知，在對(duì)牛奶蛋白纖維進(jìn)行干熱處理時(shí)，盡量避免溫度超過120℃。

3.2熱處理對(duì)牛奶蛋白纖維收縮率的影響

牛奶蛋白纖維的熱穩(wěn)定性可以通過測(cè)量熱處理前后牛奶蛋白纖維的長(zhǎng)度變化來表征。將牛奶蛋白纖維放置在80℃、90℃、100℃、110℃和120℃干熱環(huán)境中，恒溫處理1小時(shí)，測(cè)試收縮率。測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3熱處理對(duì)牛奶蛋白纖維收縮率的影響

溫度(℃)8090100110120收縮率(%)2.122.643.384.557.16

由3表可知，隨溫度升高，牛奶蛋白纖維收縮率升高，當(dāng)溫度高于100℃時(shí)，收縮率將會(huì)大于3%，同時(shí)隨著溫度的升高，熱收縮率變化越快，這是因?yàn)殡婢]基牛奶蛋白纖維紗中腈綸的干熱軟化點(diǎn)(在空氣中收縮10% 的溫度)在190℃～240℃，所以在溫度接近軟化點(diǎn)時(shí)，牛奶蛋白纖維軟化收縮變大，熱收縮率變化也加快。

3.3熱處理對(duì)牛奶蛋白纖維白度和黃度的影響

將牛奶蛋白纖維在不同的溫度下處理不同時(shí)間，其白度和黃度將發(fā)生變化，如表4所示。

表4熱處理對(duì)牛奶蛋白纖維白度和黃度的影響

溫度(℃)90100110120時(shí)間(h)12345123451234512345白度11223234443445534555

注：白度評(píng)定 1—白色(不變)2—微黃 3—較黃 4—深黃 5—黃褐

由表4可知，隨著干熱處理溫度提高，牛奶蛋白纖維白度下降，黃度升高，100℃以下，白度變化不明顯，超過100℃，纖維白度下降加劇，黃度顯著上升，達(dá)到110℃時(shí)纖維變黃更快，熱處理時(shí)間較長(zhǎng)的出現(xiàn)黃褐色，達(dá)到120℃時(shí)，黃度上升更加明顯，出現(xiàn)黃褐色的時(shí)間更短。

上述現(xiàn)象說明當(dāng)溫度超過120℃，隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，白度下降劇烈，最后甚至出現(xiàn)黃褐色，這是因?yàn)楦邷厥沟门Ｄ痰鞍桌w維發(fā)生降解產(chǎn)生黃色物質(zhì)的原因。

4　結(jié)論

隨著熱處理溫度和時(shí)間的增加，腈綸基牛奶蛋白纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都下降，牛奶蛋白纖維收縮率升高，黃度增加。當(dāng)溫度高于120℃時(shí)，牛奶蛋白纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率下降劇烈、收縮率顯著增大、黃度上升明顯。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，牛奶蛋白纖維的處理溫度應(yīng)低于120℃。

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收稿日期：2016-01-18

作者簡(jiǎn)介：楊琳(1986—)，男，山東青島人,助理工程師。

中圖分類號(hào)：TS101文獻(xiàn)識(shí)別碼：A

文章編號(hào)：1009-3028(2016)01-0022-03

The Effect of Heat Treatment on the Properties of PAN-milk Protein Fiber

Yang Lin1,2, Xu Ying3

(1.Shandong Textile Research Institute,Qingdao 266032,China;2.Shandong Provincial Key Laboratory of Special Textiles Processing Technology,Qingdao 266032,China; 3.Qingdao Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Qingdao 266005,China)

Abstract：In this paper, the effects of heat treatment to the properties of PAN-milk protein fiber including heat shrink, whiteness and yellowness, breaking strength and elongation were discussed.Through the analysis of experimental results, the following conclusions can be found: when the temperature is below 120℃, the performance of PAN-milk protein fiber has small changes; when the temperature is higher than 120℃, the performance of PAN-milk protein fiber changes significantly.The heat treatment temperature of PAN-milk protein fiber in finishing should be lower than 120℃, in order to reduce the effect to the properties of PAN-milk protein.

Key words：PAN-milk protein fiber; shrink; breaking strength; elongation