牛奶蛋白纤维的结构、性能及应用

第 4期 2008年 12月 化纤与纺织技术 Chemical Fiber＆ Textile Technology 27 文章编 号 ：1672—5oox(2008)04—0027—03 牛奶蛋白纤维的结构、性能及应用 冯建永 (西安工程大学纺织与材料学院，陕西 西安 710048) 摘 要：论述了牛奶蛋白纤维的发展历史。在形态结构中，通过扫描电子显微镜观察到纤维横截面呈 扁平状，纵向有不规则的沟槽和海岛状的凹凸，其结晶结构存在明显的结晶和无定形的两相结构 ，并 且有明显的结晶峰。了牛奶蛋白纤维的优良性能，探讨了其在纺织面料上的广泛应用。 关键词：牛奶蛋白纤维；结晶结构；性能；应用 中图分类号 ：TS102．51 2 文献标识 码 ：A 牛奶蛋白纤维是从牛奶中提取出来的精华， 含有 17种对人体有益的蛋白质和氨基酸，通过保 湿因子，能够时时刻刻对人体的皮肤起到呵护、保 养和滋润作用。牛奶蛋白纤维还有抑菌、除臭功 能，对于大肠杆菌、金色葡萄球菌、白色念珠菌都 有抑制作用，其抑菌率可达80％以上⋯。 1 牛奶蛋白纤维的发展历史 牛奶蛋 白纤 维的研究 与发展，源 自于 1935 年意大利的 SNIA公司和英国Coutaulds公司，从 牛奶乳酪 中提炼 的纯 蛋 白纤 维。直到 1956年 ， 随着合成纤维的产生和发展，日本东洋纺公司发 明 了用牛乳蛋 白溶 液与丙烯 腈聚合物共混 、共 聚、接枝的方法，开发了类似于真丝结构的新型 牛奶长丝，并于 1969年实现工业化生产，商品名 为“Chino”，产品定位是手术缝合线。我国从 2O 世纪 60年代开始研 究牛奶 蛋 白纤维，最早投入 工业化生产的是上海正家牛奶丝科技有限公司， 到目前为止，能够工业化、规模化、有实体生产 牛奶纤维的企业只有三家 。 2 牛奶蛋白纤维的结构与性能 就国内生产的牛奶蛋白纤维而言，其主要组 分是 ：聚丙烯腈 ：牛奶酪蛋 白(含量 比)为 68— 74：32—26；聚乙烯醇 ：牛奶酪蛋白(含量比)为 69—73 ：31—27。 2．1 牛奶蛋白纤维的结构 2．1．1 牛奶蛋白纤维的形态结构 牛奶蛋白纤维的横截面及表面形态的扫描电 子显微镜照片如图 1所示。由图 1(a)可见，纤 维横截面呈扁平状，哑铃形或腰圆形，属于异形 纤维，并且在截面上有细小的微孔。从图1(b)中 观察到纤维的纵向表面有不规则的沟槽和海岛状 的凹凸。 (a)横截面 (}，)纵 r口】 图 1 牛奶 蛋白纤维 的形 态结构⋯ 2．1．2 牛奶蛋白纤维的结晶结构 用广角 x射线衍射仪测试得到牛奶蛋 白纤 维的衍射曲线，可以看出牛奶蛋白纤维的聚集态 收稿 日期 ：2008—10—16 作者简介：冯建永(1983一)，男，陕西商洛人，在读硕士研究生，主要研究方向为纺织新材料、新产品的开发与设计。 28 化纤与纺织技术 Chemical Fiber＆ Textile Technology 第 4期 2008年 l2月 结构存在着结晶和无定形的两相结构 ，有明显 的 结晶峰。牛奶蛋白纤维的结晶度和晶粒尺寸用分 峰法计算后的结果见表 1。其结晶度和晶粒尺寸 与 PVA纤维非常接近，结晶度低于蚕丝纤维。 表 1 牛奶蛋白纤维结晶结构参数 2．2 牛奶蛋白纤维的性能 牛奶蛋白纤维与其他纤维的性能比较见表 从表 2可以看 出：牛奶蛋 白纤维的单纤断裂 强度 、断裂伸长率大 于棉 ，接近羊 毛、蚕丝。其 初始模量比羊毛大，具有较好的抗变形能力，沸 水收缩率小，面料尺寸稳定性好 ]。 牛奶蛋白纤维既具有天然蚕丝的优良特性， 又具有合成纤维的物化性能，它的出现满足了人 们对穿着舒适性、美观性的追求，符合保健、健 康的潮流。采用此种纤维生产的织物有以下特 点 ： (1)外观华丽。牛奶蛋白纤维面料具有真丝 般的光泽。用高支纱织成的织物，纹路细腻、清 晰，悬垂性极佳，是制作高档时装的理想面料。 表2 牛奶蛋白纤维的性质 纤 维 湿态断裂伸长， 静摩擦 动摩擦 初始模量／ 回潮率， 密度／ ％ 系数 系数 (cN．tex一 ) ％ (g．cm一 ) (2)穿着舒适 。牛奶蛋白纤维面料不但有优 异的外视效果，更有穿着舒适性的特性。该面料 手感柔软、滑爽、质地轻薄 ，具有真丝与山羊绒 混纺的品质；其吸湿性与棉相当，而导湿透气性 远优于棉。 (3)染色性能良好。牛奶蛋 白纤维本色为淡 黄色，似柞蚕色。它可用酸性染料、活性染料染 色。尤其是采用活性染料染色，产品颜色艳丽，光 泽鲜亮，同时其13晒、汗渍牢度良好，与真丝产品 相比解决了染色鲜艳与染色牢度之间的矛盾。 (4)物理性能良好。牛奶蛋 白纤维 的单纤断 裂强度在 3．0 cN／dtex以上，比羊毛、棉、蚕丝的 强度都高 ，仅次于涤纶等高强度纤维，而纤度可达 到0．9dtex，目前，用 1．27dtex棉型纤维在棉纺设 备上已纺出6dtex的高品质纱，可开发生产高支高 密高档面料。 (5)具有优异的保健功能。牛奶蛋白纤维与 人体皮肤亲和性好，含有多种人体所必需的氨基 酸，有良好持久的保健作用。 3 牛奶蛋白纤维的应用 牛奶蛋白纤维是继第一代天然纤维和第二代 合成纤维后的新一代纤维，它用生物工程的方法 把牛奶酪蛋白纤维导入合成纤维，这是纺织材料 中新的里程碑。它具有优异的导湿、透气性，健 康、绿色，与染料的亲和性好，易打理，可以防 蛀、防虫 、防老化。因此，牛奶蛋 白纤维可应用在 纺织上的许多方面 。 。 3．1 纱线类的应用 牛奶蛋白纤维与其它纤维混纺，不仅保留了 原有纤维的特性 ，也使得面料更加具有独特的个 第4期 2008年 12月 化纤与纺织技术 Chemical Fiber＆ Textile Technology 29 性和品质。如今 国内市场上牛奶蛋白纤维品种较 为齐全，主要有 83．33dtex、111dtex、l66．65dtex 牛奶蛋 白纤 维长丝 ，1．67dtex×38ram牛奶蛋 白 短纤，2．78dtex x 88mm牛奶蛋白短纤毛条 ，牛奶 蛋 白纤维纯纺纱线 以及与羊 绒、羊毛、蚕丝 、天 丝、棉、莫代尔等其他纤维混纺纱线 ¨。 3．2 在梭织面料和针织面料方面的应用 目前 ，牛奶蛋 白纤维 的面料市场主要有 Pw、 Lm、Sm、Am 等 四大 系 列。Pw、Lm 系列 是 以 100％牛奶纤维织造的针织平纹面料和罗纹面料 ， 适合制作男女 T恤、内衣等休闲家居服装；由牛 奶纤维和真丝交织而成的 Sm系列种类繁多 ，包 括牛奶纤维真丝缎 、牛奶纤维真丝纺、牛奶纤维 真丝绢、牛奶纤维真丝绉。Sm系列面料集牛奶 纤维 和真丝 的优点 于一身 ，既有 牛奶丝纤维轻 盈 、爽滑、悬垂性好 的特性 ，又具有真丝柔 中带 韧 、光洁艳 丽 的风 格 ，是 纺织 界独创 的新颖 面 料，特别适宜制作唐装、旗袍、晚礼服等高级服 装。Am系列是将牛奶纤维加入氨纶(莱卡)织造 的弹力面料，是一种特殊的复合型面料，具有柔 软、弹力适度 的优 点，兼具 牛奶纤 维独 有 的特 性，适合制作针织运动上衣、韵律健身服和美体 内衣。作为礼服、唐装 、各种运动装等，春季穿 着具有轻盈 、柔软、飘逸、悬垂 的风格。夏季穿 着具有 透气、导 湿、爽身 的特性 。对 于男士 T 恤、女式休闲衫一般选用三合股纱线，因其截面 呈三角形 ，捻度稳定 ，织造时不会打卷 ，弹性好、 强力高，衣料挺括。采用牛奶、绢丝、竹纤 的混 纺 纱线织 出的织物 风格独特 ，牛奶 丝的轻盈润 滑、绢丝的亮泽丝滑，再配上竹纤维的舒爽亮 丽，使织物轻爽透气、柔软舒适，具有一种天然 的高雅质感。毛衫内衣则多选用 85Nm以上高支 合股纱线。牛奶纤维与丝光羊毛的搭配是一个完 美的组合 ，细腻柔滑 、轻盈舒适 ，无刺痒感 。 3．3 在家纺类方面的应用 以牛奶蛋 白纤维与其他纤维混纺交织的家纺 面料，质地细密轻盈，透气爽滑，面料光泽优雅 华贵，色彩艳丽。以牛奶蛋白纤维绒为填充物制 成的牛奶被温顺 松软 ，保温性 能 良好且富有 弹 性，具有促进睡眠，防螨抗菌，有益健康的功能， 特别适用于过敏体质的人群使用 。 3．4 其它应用 牛奶蛋白纤维可以用作面膜、创可贴、眼罩 等，让人们能够每时每刻感受 到牛奶般 的滋润 ， 这是因为牛奶蛋白纤维中含有天然保湿因子，能 够保持皮肤水分含量，具有极佳的亲肤性，使皮 肤柔润光滑、减少皱纹，实现了人们如沐牛奶浴 的梦想。 4 结 论 牛奶蛋白纤维作为纺织品的一种新型纺织材 料，具有良好的性能，是绿色、环保、舒适、健康 的高档纤维，可以满足人们多方位的需求，因此 其应用越来越广泛。但是，牛奶蛋白纤维也有其 不足之处 ：耐热性差 ，化学稳定性较低 ，牛奶纤 维的耐碱性与其他蛋白质纤维相类似；用牛奶纤 维织造而成的机织物的起皱问不容忽视 ；颜色 问题，因为原料纱线中的淡黄色无法去除，所以 不能得 到纯 白颜 色的纤维产品；价格相对较贵 ， 目前，牛奶蛋白纤维的生产工艺还不是很成熟， 无法实现大规模、批量生产，产量很低，所以牛 奶纤维及其产品的价格相对较高。但是，随着人 们对于牛奶蛋白纤维研究的不断深入 ，以及纺织 科技的发展，生产工艺的逐步完善和成熟，这些 问题有望得到解决，因此，牛奶蛋白纤维将具有 十分广阔的开发前景和发展空间 。 参考文献 [1] 卢惠民，章友鹤．蛋白纤维的特性及纺纱加工技术 [J]．现代纺织技术，2006(2)：64—66． [2] 董勤霞，潘玉明，柯华．牛奶蛋 白纤维的性能及其 染整加工[J]．印染，2006(1)：30—33． 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protein fiber is flat in the cross section，and there is irregu· lar trench and sea—island structual concavo—convex in the longitudinal direction，and an obvious crystal and a- morphous two·phase structure which has a clear crystal peak．The paper also analyzes the fine performance of milk protein fiber and discusses its wide application in the textile fabrics． Key words：milk protein fiber；crystal structure；properties；application