芻議牛奶蛋白纖維的應(yīng)用和定性檢測

杜四海 謝永福

摘 要：本文對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)和化學性質(zhì)兩個方面，最后通過對牛奶蛋白纖維的定性檢測的詳細討論，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

中圖分類號： TS1 文獻標識碼：A

自工業(yè)革命以來，發(fā)達國家廢棄的大量服裝廢品已經(jīng)造成了嚴重的環(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用和人力資源進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、玉米纖維和有機天然纖維等等。其中牛奶蛋白纖維是在二十世紀末期，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)過一系列的化學和機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，然后采用先進的手段將其與聚丙烯腈或聚乙烯醇高聚物進行混合、交聯(lián)等化學方法處理，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，但是當時生產(chǎn)的蛋白纖維成本高而且沒有利用價值。我國是從20世紀60年代開始對牛奶蛋白纖維展開研究，我國最早對牛奶蛋白進行工業(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)模化以及能夠?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

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具備天然纖維和化學纖維兩者優(yōu)點的紡織服裝優(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，其檢測指標如下：單纖的干斷裂強度大于3.5cN/dtex，強度比羊毛、棉和蠶絲高，而在高強度纖維如滌綸之下，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。

（三）牛奶蛋白纖維的化學性質(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，在染色時要嚴格控制溫度及時間，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。它的化學抵抗力較低，PH值偏酸性，因此，不能用強堿、氧化劑及還原劑等化學物質(zhì)進行漂白。牛奶蛋白纖維的耐光性較好，在紫外線的照射下，強力依舊不減。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，不會對環(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，陽離子燃料可以對牛奶蛋白纖維中的聚丙烯腈部分進行染色，酸性染料則可以對乳酪蛋白進行染色。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級之間，可以采用活性染料進行染色，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。當牛奶蛋白纖維染深色時，會染不透而出現(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開發(fā)或?qū)ふ倚碌闹鷦┗驅(qū)Ｓ玫娜玖希瑥亩岣呷玖蠈τ谂Ｄ痰鞍桌w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熔融并出現(xiàn)卷曲、接觸火焰會卷曲并燃燒、離開火焰會燃燒偶爾自滅。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、氮氫化合物、碳氮化合物等，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）熔點法

牛奶蛋白纖維同麻、棉等沒有熔點的材料類似，在300℃以下沒有熔點。

（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，就會出現(xiàn)凍膠狀。

三、牛奶蛋白纖維的應(yīng)用

（一）機織紗

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織物不僅強力高、耐磨且保形性高，而且服用性和可穿性較好。當牛奶蛋白纖維與羊絨進行混紡后，不會對羊絨的質(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候可以選用劍桿織機和噴氣織機，并科學的制定綜框的高度、開口和引緯的時間以及上機的張力，保證車間生產(chǎn)過程中的溫濕度受到嚴格控制，從而才能保證織造的順利進行。

（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)衣成品觸感細膩、透氣性較好，舒適耐用，但在晾曬和存放時要注意蟲蟻的侵害。

（三）非織造布領(lǐng)域的應(yīng)用

牛奶蛋白纖維獨有的特點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；不僅不會產(chǎn)生副作用而且具有防臭性和促進肌體恢復(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，制作成粗纖維，進行凈化加工之后，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)良的物理特點和化學性質(zhì)，其可紡性和混紡性高的特點使其制成的紗線和紡織成品具有特殊的功效，能夠填補國內(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。這種布料彈性好、變形抵抗能力強，既耐磨又有柔和的光澤，具有獨特自然的美感，在高檔服裝行業(yè)具有較好的發(fā)展前景。

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