牛奶蛋白纖維的結(jié)構(gòu)與性能

王桂芬

摘要：論述了牛奶蛋白纖維的發(fā)展歷史。在形態(tài)結(jié)構(gòu)中，通過掃描電子顯微鏡觀察到纖維橫截面呈扁平狀，縱向有不規(guī)則的溝槽和海島狀的凹凸，其結(jié)晶結(jié)構(gòu)存在明顯的結(jié)晶和無定形的兩相結(jié)構(gòu)，并且有明顯的結(jié)晶峰。分析了牛奶蛋白纖維的優(yōu)良性能，探討了其在紡織面料上的廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：牛奶蛋白纖維，結(jié)構(gòu)，性能

前言：

牛奶蛋白纖維是將牛奶液體去水、脫脂，制成牛奶蛋白質(zhì)，與聚乙烯醇共混，經(jīng)濕法紡絲而成的再生纖維。牛奶蛋白纖維既具有合成纖維強(qiáng)度高、收縮小等品質(zhì)，又具有天然纖維柔軟、親膚、吸濕、透氣、染色好、色牢度強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是一種集天然纖維和合成纖維優(yōu)點(diǎn)于一身的紡織新原料，在非織造及其他領(lǐng)域上將會(huì)廣泛應(yīng)用，其前景將十分看好。

1.牛奶蛋白纖維的結(jié)構(gòu)與性能

1.1牛奶蛋白纖維的結(jié)構(gòu)

就國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的牛奶蛋白纖維而言，其主要組分是：聚丙烯腈∶牛奶酪蛋白（含量比）為68～74∶32～26;聚乙烯醇∶牛奶酪蛋白（含量比）為69～73∶31～27。牛奶蛋白纖維的橫截面及表面形態(tài)的掃描電子顯微鏡照片，纖維橫截面呈扁平狀，啞鈴形或腰圓形，屬于異形纖維，并且在截面上有細(xì)小的微孔。我們可以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。用廣角χ射線衍射儀測(cè)試得到牛奶蛋白纖維的衍射曲線，可以看出牛奶蛋白纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)存在著結(jié)晶和無定形的兩相結(jié)構(gòu)，有明顯的結(jié)晶峰。牛奶蛋白纖維的結(jié)晶度和晶粒尺寸，其結(jié)晶度和晶粒尺寸與PVA纖維非常接近，結(jié)晶度低于蠶絲纖維。

1.2牛奶蛋白纖維的性能

牛奶蛋白纖維的單纖斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率大于棉，接近羊毛、蠶絲。其初始模量比羊毛大，具有較好的抗變形能力，沸水收縮率小，面料尺寸穩(wěn)定性好。牛奶蛋白纖維既具有天然蠶絲的優(yōu)良特性，又具有合成纖維的物化性能，它的出現(xiàn)滿足了人們對(duì)穿著舒適性、美觀性的追求，符合保健、健康的潮流。采用此種纖維生產(chǎn)的織物有以下特點(diǎn)：外觀華麗。牛奶蛋白纖維面料具有真絲般的光澤。用高支紗織成的織物，紋路細(xì)膩、清晰，懸垂性極佳，是制作高檔時(shí)裝的理想面料。穿著舒適。牛奶蛋白纖維面料不但有優(yōu)異的外視效果，更有穿著舒適性的特性。該面料手感柔軟、滑爽、質(zhì)地輕薄，具有真絲與山羊絨混紡的品質(zhì);其吸濕性與棉相當(dāng)，而導(dǎo)濕透氣性遠(yuǎn)優(yōu)于棉。染色性能良好。牛奶蛋白纖維本色為淡黃色，似柞蠶色。它可用酸性染料、活性染料染色。尤其是采用活性染料染色，產(chǎn)品顏色艷麗，光澤鮮亮，同時(shí)其日曬、汗?jié)n牢度良好，與真絲產(chǎn)品相比解決了染色鮮艷與染色牢度之間的矛盾。物理性能良好。牛奶蛋白纖維的單纖斷裂強(qiáng)度在3.0cN/dtex以上，比羊毛、棉、蠶絲的強(qiáng)度都高，僅次于滌綸等高強(qiáng)度纖維，而纖度可達(dá)到0.9dtex，目前，用1.27dtex棉型纖維在棉紡設(shè)備上已紡出6dtex的高品質(zhì)紗，可開發(fā)生產(chǎn)高支高密高檔面料。具有優(yōu)異的保健功能。牛奶蛋白纖維與人體皮膚親和性好，含有多種人體所必需的氨基酸，有良好持久的保健作用。

1.3牛奶纖維的組成和加工

牛奶纖維的主要成分為蛋白質(zhì)、水、脂肪、乳糖、維生素和灰分等，其蛋白質(zhì)是加工牛奶纖維的基本成分，其含固量11.4%，水分88.6%;固體成分中無脂乳固體占8.1%，脂肪占3.3%;無脂乳固體包括2.9%的蛋白質(zhì)和4.5%乳糖，其余是維生素和無機(jī)物質(zhì)。牛奶纖維的加工采用接枝共聚法，將牛奶乳酪中提煉的蛋白質(zhì)接枝在丙烯腈聚合體中，即以牛奶乳酪和丙烯腈在體系中催化發(fā)生高聚物接枝共聚物，制成共聚體溶液，最后經(jīng)紡絲再制成牛奶纖維。由于牛奶中水分占85%以上，首先要除去多余的水分，經(jīng)蒸發(fā)濃縮使其含水占60%左右;然后通過脫脂、堿化等加工，制得無脂的乳濁液，并通過半透膜分離，將蛋白質(zhì)收集起來，再加入無離子水和蛋白質(zhì)粘合劑制成原液;隨后將原液進(jìn)行過濾和脫泡;然后把牛奶乳酪和丙烯腈接枝的共聚物制成共聚體溶液;最后采取干法紡絲成形，紡出的絲條將進(jìn)一步作熱拉伸、干燥、定型等一系列后加工處理，便得到牛奶纖維。其工藝流程為：蒸發(fā)→脫脂→堿化→分離→揉合→過濾→脫泡→共聚體溶液→紡絲→拉伸→干燥→定型→分級(jí)→包裝。

2.牛奶蛋白纖維的應(yīng)用

2.1紗線類的應(yīng)用

牛奶蛋白纖維是繼第一代天然纖維和第二代合成纖維后的新一代纖維，它用生物工程的方法把牛奶酪蛋白纖維導(dǎo)入合成纖維，這是紡織材料中新的里程碑。它具有優(yōu)異的導(dǎo)濕、透氣性，健康、綠色，與染料的親和性好，易打理，可以防蛀、防蟲、防老化。因此，牛奶蛋白纖維可應(yīng)用在紡織上的許多方面。牛奶蛋白纖維與其它纖維混紡，不僅保留了原有纖維的特性，也使得面料更加具有獨(dú)特的個(gè)性和品質(zhì)。如今國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上牛奶蛋白纖維品種較為齊全，主要有83.33dtex、111dtex、166.65dtex牛奶蛋白纖維長(zhǎng)絲，1.67dtex×38mm牛奶蛋白短纖，2.78dtex×88mm牛奶蛋白短纖毛條，牛奶蛋白纖維純紡紗線以及與羊絨、羊毛、蠶絲、天絲、棉等其他纖維混紡紗線。

2.2在梭織面料和針織面料方面的應(yīng)用

目前，牛奶蛋白纖維的面料市場(chǎng)主要有Pw、Lm、Sm、Am等四大系列。Pw、Lm系列是以100%牛奶纖維織造的針織平紋面料和羅紋面料，適合制作男女T恤、內(nèi)衣等休閑家居服裝;由牛奶纖維和真絲交織而成的Sm系列種類繁多，包括牛奶纖維真絲緞、牛奶纖維真絲紡、牛奶纖維真絲絹、牛奶纖維真絲。Sm系列面料集牛奶纖維和真絲的優(yōu)點(diǎn)于一身，既有牛奶絲纖維輕盈、爽滑、懸垂性好的特性，又具有真絲柔中帶韌、光潔艷麗的風(fēng)格，是紡織界獨(dú)創(chuàng)的新穎面料，特別適宜制作唐裝、旗袍、晚禮服等高級(jí)服裝。Am系列是將牛奶纖維加入氨綸（萊卡）織造的彈力面料，是一種特殊的復(fù)合型面料，具有柔軟、彈力適度的優(yōu)點(diǎn)，兼具牛奶纖維獨(dú)有的特性，適合制作針織運(yùn)動(dòng)上衣、韻律健身服和美體內(nèi)衣。作為禮服、唐裝、各種運(yùn)動(dòng)裝等，春季穿著具有輕盈、柔軟、飄逸、懸垂的風(fēng)格。夏季穿著具有透氣、導(dǎo)濕、爽身的特性。對(duì)于男士T恤、女式休閑衫一般選用三合股紗線，因其截面呈三角形，捻度穩(wěn)定，織造時(shí)不會(huì)打卷，彈性好、強(qiáng)力高，衣料挺括。

2.3在家紡類方面的應(yīng)用

以牛奶蛋白纖維與其他纖維混紡交織的家紡面料，質(zhì)地細(xì)密輕盈，透氣爽滑，面料光澤優(yōu)雅華貴，色彩艷麗。以牛奶蛋白纖維絨為填充物制成的牛奶被溫順?biāo)绍洠匦阅芰己们腋挥袕椥?，具有促進(jìn)睡眠，防螨抗菌，有益健康的功能，特別適用于過敏體質(zhì)的人群使用。牛奶蛋白纖維可以用作面膜、創(chuàng)可貼、眼罩等，讓人們能夠每時(shí)每刻感受到牛奶般的滋潤(rùn)，這是因?yàn)榕Ｄ痰鞍桌w維中含有天然保濕因子，能夠保持皮膚水分含量，具有極佳的親膚性，使皮膚柔潤(rùn)光滑、減少皺紋，實(shí)現(xiàn)了人們?nèi)玢迮Ｄ淘〉膲?mèng)想。根據(jù)產(chǎn)品不同的最終用途，可以開發(fā)各種各樣的高檔系列產(chǎn)品。因此，用牛奶纖維制成的非織造布將成為一種具有較高研究?jī)r(jià)值的非織造布，將在醫(yī)療和衛(wèi)生領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。

結(jié)語：

牛奶蛋白纖維作為紡織品的一種新型紡織材料，具有良好的性能，是綠色、環(huán)保、舒適、健康的高檔纖維，可以滿足人們多方位的需求，因此其應(yīng)用越來越廣泛。目前，牛奶蛋白纖維的生產(chǎn)工藝還不是很成熟，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、批量生產(chǎn)，產(chǎn)量很低，所以牛奶纖維及其產(chǎn)品的價(jià)格相對(duì)較高。但是，隨著人們對(duì)于牛奶蛋白纖維研究的不斷深入，以及紡織科技的發(fā)展，生產(chǎn)工藝的逐步完善和成熟，這些問題有望得到解決，因此，牛奶蛋白纖維將具有十分廣闊的開發(fā)前景和發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]富秀榮，郭增革.牛奶蛋白纖維的結(jié)構(gòu)性能及其應(yīng)用[J].廣東化工，2012，39（02）：244-245.