牛奶蛋白纖維與再生纖維素纖維混合物的定量化學分析研究

秦軍英，蔡忠波，朱軍軍，張偉陽

(寧波市纖維檢驗所，浙江 寧波 315048)

牛奶蛋白纖維與再生纖維素纖維混合物的定量化學分析研究

秦軍英，蔡忠波，朱軍軍，張偉陽

(寧波市纖維檢驗所，浙江 寧波 315048)

文章通過研究牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維和再生纖維素纖維的結構特點，以及在37%鹽酸中的溶解性能，探索出一種牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維和再生纖維素纖維混合物化學定量分析的新方法—37%鹽酸法。

牛奶蛋白纖維;再生纖維素纖維;定量分析

牛奶纖維最早研究源于1935年意大利的SNIA公司和英國的Coutaulds公司，后來美國，英國也有人進行研究，但一直未應用與實踐；直到20世紀70年代，日本成功研制出一種含有牛奶中蛋白質氨基酸分子的合成纖維，由于該纖維親膚性極佳，被應用與醫療用途上替代藥用紗；隨后生產工藝的不斷改進牛奶纖維慢慢走入市場，在紡織加工中得到了廣泛的應用[1-4]。

目前市場上常見的牛奶蛋白纖維主要是牛奶蛋白與聚丙烯腈纖維合成的纖維，即牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維，簡稱牛奶蛋白纖維。現行有效的有關牛奶蛋白纖維的定量測試的方法主要是：FZ/T 01103—2009《紡織品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維混紡產品 定量化學分析方法》，其中牛奶蛋白纖維與再生纖維素纖維混紡物測試采用次氯酸鈉/硫氰酸鹽法[5]。實際應用過程發現，該測試方法在應用過程中存在一定的局限性，本文旨在尋求一種新的簡便檢測方法(鹽酸法)，突破牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維與再生纖維素纖維混紡產品檢測中的問題。

1 測試原理

粘膠，莫代爾，萊賽爾，銅氨纖維等再生纖維素纖維有較好的耐堿性能但耐酸性較差，在多數無機酸中溶解；牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維具有良好的耐酸性能，在多數無機酸中不溶，本方法利用兩類纖維的酸中溶解性能的不同進行相應混合物的分離。

2 實驗

2.1 設備與試劑

H-4數控恒溫水浴鍋溫控范圍:20～90℃，精度±0.5℃；

電子天平：精度0.0001 g；

恒溫烘箱：(105℃±3 ℃)；干燥器(含變色硅膠)；

具塞三角燒瓶，容量250 mL；砂芯坩堝；抽濾裝置；蒸餾水；

試劑(分析純)：石油醚，餾程40～60℃；37%的鹽酸，36%～38%；

稀氨水，80 mL濃氨水(密度為0.880 mg/L)稀釋至1000 mL。

2.2 實驗步驟

制樣和前處理按GB/T2910.1—2013進行，然后再按以下步驟進行。取有代表性烘干后的樣品1克(精確至0.0001 g),加入150 mL的鹽酸，充分振蕩溶解，采用清水洗滌，再用稀氨水洗滌一次，清水洗滌干凈，烘干稱重。

2.3 方法的選擇

再生纖維素纖維是纖維素的一種，其具有纖維素一樣的化學組成，都是化學結構為C6H7O2(OH)5的多糖類直鏈型高分子化合物，大分子結構中的1-4甙鍵具有縮醛鍵的性質，對酸很敏感，特別是在一定溫度下的強無機酸溶液中會發生水解作用，甙鍵發生斷裂，致使聚合度下降從而很快溶解[6]；而牛奶蛋白纖維主要是蛋白質與聚丙烯腈的聚合體，其結構特點決定它有很強的耐酸性能，在大部分無機酸中不溶解；根據兩類纖維的溶解特性及相關資料[7-8]，做了大量的溶解實驗，發現37%的鹽酸更適于牛奶蛋白纖維與再生纖維素纖維混合物的分離。通過相關溫度、時間條件的組合實驗，選擇最佳的條件組合下37%濃度的鹽酸中進行牛奶蛋白纖維與再生纖維素纖維混合產品的化學分離，并得出相關條件下牛奶蛋白纖維的修正系數。

2.4 實驗結果及分析

2.4.1 針對不同的再生纖維素纖維和其與牛奶蛋白纖維的混紡物進行了如下不同溫度下的37%鹽酸中的溶解狀態實驗，具體見表1和表2。

注：表中溶解狀態指10 min內纖維的溶解狀態；S—溶解 S0—立即溶解 I—不溶解

表2 牛奶蛋白纖維/再生纖維素纖維混合物不同溫度下纖維素纖維的溶解時間溶解狀態

注：由于不同產品纖維的溶解性能不同，本表僅列出代表性的樣品中再生纖維素纖維完全溶解的時間，溶解的時間基數為10 min，5 min遞增。

通過表1可以看出，37%鹽酸中不同的條件下再生纖維素纖維的性能雖有差異，但在一定的溫度時間下都能在37%鹽酸中溶解，而牛奶蛋白纖維不溶解，所以可以采用鹽酸法來進行再生纖維素纖維與牛奶蛋白纖維的化學分離。

由表2可以看出，混紡物中再生纖維素纖維的溶解性能與表1有一定區別，但一定條件下都能實現再生纖維素纖維與牛奶蛋白纖維的化學分離。

根據結果及方便操作的原則，我們組合出表3中幾種混紡紗的溶解條件，但考慮到牛奶蛋白纖維可能在不同條件下會有不同的損耗，因此還要考慮到牛奶蛋白纖維在不同條件下的修正系數，根據修正系數的定義[9]，做不同條件下的牛奶蛋白纖維的修正系數。

2.4.2 修正系數

表3 牛奶纖維修正系數

根據表3的結果可以看出，在試劑濃度一定的條件下牛奶蛋白纖維的修正系數與實驗的溫度和時間都有很大的關系，時間越長，溫度越高，牛奶蛋白纖維受損傷的程度越大；根據最優化原則，我們選擇最終的溶解條件即37%鹽酸，30℃，15 min；牛奶蛋白纖維的修正系數為1.041。

2.5 方法驗證

為了驗證以上試驗方法及修正系數的準確性，選取了如下幾種不同比例的牛奶蛋白纖維/再生纖維素纖維的混紡紗，采用37%鹽酸，30℃，15 min的條件進行驗證，結果見表4。

表4 方法驗證

注：結果計算根據GB/T2910.1—2009

從表4結果可以看出，采用本方法實際測試結果與樣品投料配比吻合，符合要求，所以采用本方法進行牛奶蛋白纖維/再生纖維素纖維混紡物的定量化學分析可行。

3 結論

37%鹽酸中不同的再生纖維素纖維不同條件下溶解的性能不同，溫度和時間都有很大的影響，根據本實驗結果數據，選擇最合適的測試條件30℃,15 min。

本方法相比FZ/T 01103—2009中再生纖維素纖維與牛奶蛋白纖維的化學分離法——次氯酸鈉/硫氰酸鹽法有如下優點：

(1)操作簡單方便，檢測時間短，提高了測試效率。且所用試劑毒性較小，廢液環境污染小，易于回收處理。

(2)本方法解決了牛奶蛋白纖維/再生纖維素纖維混紡產品，采用次氯酸鈉/硫氰酸鹽測試時，某些情況下牛奶蛋白纖維難以溶解的問題。

(3)本方法采用的是把樣品中的再生纖維素纖維溶解掉，剩余的是牛奶蛋白纖維，需要的是牛奶蛋白纖維的修正系數；解決了樣品中幾種再生纖維素纖維同時存在時，采用次氯酸鈉/硫氰酸鹽測試時，因不同類別再生纖維素纖維修正系數不一而剩余物修正系數無法確定的問題。

[1] 陳強.牛奶、棉混紡紗性能測試[J].輕紡工業與技術，2011， 40(3)：27—28.

[2] 魏俊林.牛奶纖維的創新應用[J].中國纖檢，2011,4(1):73.

[3] 趙博.牛奶纖維的性能及開發應用[J].合成纖維，2005，(1)：41—45.

[4] 儲云，陳峰，余旭飛，魏丹毅.牛奶纖維的發展與應用[J].山東紡織經濟，2007,(4):63—66.

[5] 中華人民共和國國家標準 紡織品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維混紡產品定量分[S].FZ/T011103—2009.

[6] 姚穆，周錦芳等.紡織材料學(2版)[M].北京：中國紡織出版社，1997.

[7] 張建英，馬晶，張建波.牛奶蛋白纖維的物理化學性能[J]. 印染助劑，2009,(6)：47—57.

[8] 中華人民共和國國家標準 紡織纖維鑒別試驗方法 第4部分：溶解法)[S].FZ/T01057.4—2007.

[9] 中華人民共和國國家標準 紡織品定量化學分析 第1部分：實驗通則[S].GB/T2910.1—2009.

Quantitative Chemical Analysis Research on Mixtures of Casein Modified Polyacrylonitrile and Regenerated Cellulose Fibers

QinJunying,CaiZhongbo,ZhuJunjun，ZhangWeiyang

(Ningbo Fiber Inspection Institute,Ningbo 315000, China)

By studying structure of the casein modified polyacrylonitrile fiber and cellulosic fiber and their dissolve performance in the 37% hydrochloric acid ,a new chemical quantitative analysis method named 37% hydrochloric acid method was proposed.

casein modified polyacrylonitrile fibers ; regenerated cellulose fiber; quantitative analysis

2015-02-10

秦軍英(1976—)，女，河南駐馬店人，高級工程師。

TS102.3

B

1009-3028(2015)03-0018-03