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牛奶蛋白纤维的特性、应用和定性检测

2006-7-13 17:06:04  郑宇(上海正家)  程隆棣(东华大学)  阅读11689次
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摘要:牛奶蛋白纤维是从牛奶中提取的蛋白质分子与某种大分子化合物反应接枝而成的一种有别于天然纤维和化学纤维的新型纤维。牛奶蛋白纤维含17种氨基酸,有着良好的服用性能,是T恤、内衣、唐装、旗袍和晚礼服的高档面料。文章介绍了牛奶蛋白纤维发展历史、牛奶蛋白纤维的特性、应用和牛奶蛋白纤维的定性分析方法。
关键词:牛奶蛋白纤维;特性;应用;定性检测     
l 牛奶纤维发展历史
    20世纪70年代,日本成功研制出有别于天然纤维和化学纤维的一种新型纤维——含有牛奶中蛋白质氨基酸分子的合成纤维,被称为“牛奶”纤维。该纤维亲肤性极佳,在医疗用途上能替代药用纱布。为防止技术机密泄露,日本曾一度在亚洲地区仅向新加坡、韩国和香港等地出口,且都是半成品或成品。
    在国内,也有不少单位进行牛奶蛋白纤维的研究,但由于种种原因未突破关键技术。上海正家牛奶丝科技有限公司与东华大学合作,目前已能生产牛奶蛋白纤维长丝及短纤。开发的产品经上海出入境检验检疫局、上海市纺织印染产品质量监督检验站、上海市卫生防疫站和中国中科院生化研究所的物理、化学性能测试,纤维含17种氨基酸,pH值为6.80,呈微酸性,与皮肤保持一致;不含任何致癌偶氮染料及甲醛。
2 牛奶蛋白纤维的特性
    所谓的牛奶蛋白纤维就是将液态牛奶去水、脱脂、利用接枝共聚技术将蛋白质分子与丙烯腈分子制成牛奶浆液,再经湿纺新工艺处理而成,使其形成一种在结构中含有牛奶蛋白质氨基酸大分子的线型高分子,因此可以将牛奶蛋白纤维描述为一种含动物蛋白氨基酸的合成纤维。正因为纤维中含有大量动物蛋白的氨基酸,所以具有良好的亲肤特性;也正因为其制作过程采用接枝共聚、湿纺等技术,纤维的性能和品种可根据需要调整,具有极好的加工性能。在棉、麻、丝、毛等天然纤维和其他化学纤维中,动物蛋白质纤维与人体皮肤性质最为相近,细而柔软、平滑、富有弹性,并具有较好的吸湿性和光泽。
    由于牛奶纤维的理、化性能既有别与棉、麻、丝、毛等天然纤维,又与锦纶、腈纶、涤纶和丙纶等化纤不一样,因此其性能介于天然纤维与合成纤维之间。其物化指标检测值如下:干断裂强度≥2.5 cN/dtex;干断裂强力变异系数≤14%;干断裂伸长率16.0%~25.0%;干断裂伸长率变异系数≤12%;线密度偏差率±4.0%;线密度变异系数≤3.5%;染色均匀度(灰卡)≥3~4级;回潮率4%~6%;纤维抑菌率≥80%。
3 牛奶蛋白纤维的应用
    正家公司先以牛奶长纤维为研究对象,2000年上半年科技攻关成功。又经近4年的应用研究,建立了年产50吨牛奶蛋白长纤维、500吨牛奶蛋白短纤维的生产线。
    目前,公司又开发了PW、LM、SM、AM系列牛奶蛋白纤维长丝面料,并与东华大学纺织面料技术教育部重点实验室合作,研究牛奶蛋白短纤维的应用性能,开发了牛奶蛋白短纤维与其他纤维混纺纱线。目前,已开发了与羊绒、羊毛、蚕丝、粘胶纤维等混纺产品。牛奶蛋白短纤维能在混纺中取得较好的效果,主要表现在柔软、滑爽、光泽、亲肤、染色性能好等。牛奶蛋白纤维部分应用性指标如下:卷曲率13.6%;卷曲弹性回复率76.5%;残留卷曲率10.4%;含油率0.14%;细度8.3 tex/144F;比电阻2.37×109Ω·g/cm2;断裂强度26.2 cN/tex(2.97g/D);断裂伸长32.5%;耐洗色牢度(面料)原样变色3~4级;白布沾色4~5级;耐汗色牢度(面料)原样变色4级;白布沾色4~5级;顶破强力(面料)397 N;起球(面料)5级;甲醛含量0。
4 牛奶蛋白纤维的定性检测
    1995年上海三枪集团曾进口日本产牛奶蛋白纤维,当时的上海商检局(现更名为:上海市出入境检验检预局)就接触到这种新型纤维,但缺乏对其相应的检测手段。随即,该局的技术人员立项研究,制定了《牛奶纤维化学性能和鉴别方法》,成为我国最早有能力鉴别牛奶蛋白纤维的国家检测机构。2002年7月上海市出入境检验检预局将该方法升级为行业标准:SHCIQH 0003—200l《牛奶纤维纺织品定性检验方法》,该标准成为国内检测机构对牛奶蛋白纤维唯一定性检验方法。据悉,该行业标准近日已通过国家评审,不久又将  升级为国家行业标准。
4.1 红外光谱分析
    从红外光谱分析可以知道牛奶纤维中含有N—H,一CH3,,一C≡N,>C=O等基团,牛奶纤维是由从  牛奶中提取的氨基酸与丙烯腈接枝而成,但其红外图  谱既不同于丝、毛等天然蛋白质纤维,也不同于腈纶。
4.2 切片投影法
    用哈氏切片器作该纤维的纵向和横截面切片,置于500倍投影仪中观察结果:纵向有隐条纹,边缘光滑;横截面呈圆形,似合成纤维。
4.3 燃烧法
    靠近火焰:熔融并卷曲;接触火焰:卷曲,融化,燃烧;离开火焰:燃烧,有时自灭;燃烧时气味:毛发燃味;残留物特征:黑色状,基本松脆,但有极细微量硬块。
    从以上的燃烧特征看,极似真丝等蛋白质纤维。
4.4 熔点法
    300%,以下无熔点,同麻、棉等无熔点纤维。
4.5 溶解法
    条件和结果见表1。
 

    根据以上试验情况,我们提出以下两种鉴别方法:
    (1)切片投影法与燃烧法相结合。
    纵向无鳞片(区别于羊毛),横截面呈圆形(区别于真丝),燃烧时有蛋白质臭味(区别于化纤、棉、麻等非蛋白质纤维),可确认为是“牛奶纤维”。
    该方法的特点是快速、简便。能鉴别目前横截面呈圆形的牛奶纤维。若横截面为非圆形时,则宜用方法(2)。
    (2)燃烧法与化学试剂溶解法相结合。
    在100%:下用2.5%NaOH溶解30 min,纤维溶胀成冻胶状(区别于羊毛和真丝),燃烧时有蛋白质臭味(区别于化纤、棉、麻等非蛋白质纤维)。
    以上方法是对牛奶蛋白纤维的定性分析方法。目前,对于我们生产的牛奶蛋白混纺纱线也有了相应的定量分析方法标准,在这里因篇幅所限不赘述。


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