（纺织化学与染整工程专业论文）牛奶蛋白纤维（腈纶基）染色性能研究[纺织化学与染整工程专业优秀论文].pdf

牛奶蛋白纤维染色性能研究 摘要 本文研究了温度 p h 值对牛奶蛋白纤维的热性能影响 通过扫描电镜观 察了牛奶蛋白纤维的横截面及外表面 通过红外光谱曲线和d s c 曲线分析了 牛奶蛋白纤维的基团组成及热性能 筛选了适合牛奶蛋白纤维染色的染料 并对活性染料和阳离子染料的染色性能做了进一步的研究 对活性染料染色 过程中固色剂的种类 固色时间及固色剂的用量对牛奶蛋白纤维染色的影响 进行了研究 对活性染料染牛奶蛋白纤维的染色工艺流程及工艺参数进行了 优化 用k s 值和色牢度对染色效果进行评价 研究结果表明 活性染料染色的最佳工艺为 染色温度为7 0 p h 值8 9 固色时间为4 5 m i n 固色剂n a h c 0 用量为2 0 9 几和硫酸钠用量为4 0 9 l 时 摩 擦牢度4 级左右 皂洗牢度 汗渍牢度和耐唾液牢度4 5 级 日晒牢度4 阳离子染料优化工艺条件为 染浴p h 值5 5 染色温度9 5 时间4 5 m i n 摩擦牢度和日晒牢度4 级以上 皂洗牢度3 级以上 汗渍牢度除了阳离子蓝 x 书r r l 棉沾色为2 级外 其它都在3 级以上 活性染料及阳离子染料染色工艺对牛奶蛋白纱线的强力及织物的抗起毛 起球性能影响不大 关键词 牛奶蛋白纤维 活性染料 阳离子染料 染色 k s 值 色牢度 s t u d yo nd y e i n gp r o p e r t i e so fm i l k p r o t e i nf i b r e a b s t r a c t h 1t h i sm e s i s 吐l ei l l n u e i l c eo f t e m p 蹦咖r ea n dp hv a l u e m e 也e r i n a l p e r f b n n a n c eo f m i mp r o t e i i lf i b c rw 勰s t u d i e d t h ec r o s ss e c t i o na n ds u r f a c eo f t i l e 硒e rw e r e0 b s e n e db ys e m 嬲dt l l ec h e i n i c a l c o m p o s i t i o n 锄dt 1 1 e 啪a l p e d i o 脚肋c ew e r e 锄1 z e db yi n 位m 甜s p e 曲r o j 自c 0 仍7 i r a n dd i 氲珧n t i a ls c a n n i n g c a l 咖e t e r s c i h ea v a i l a b l ed y e 咖凰w e r es e l e c t e df o rl i l i l kp r o t e i l l 邱e r d y e i r 培p r o p e r t i e so fr e a c t i v e 觚dc a t i o n j cd y e s t i l f f w e r e 曲 d i e db yc o l o u r 风n l e s sa n d 尉sv a l u e i l ld y e i l l gw i 血r e c t i v ed y e 咖凰 n ed i 腩r e n t 政i 1 1 9 a g 吣 劬e a n dd o s a g ew e r ed i s c l l s s e da r l dd y e i l 培p r o c e s sa n dp a r a m e t e r sw e r e o p t i l l l i z e d n er e s u l t ss i l o wt l l a to p t i r n i z e dd y e i n g v i t i lr e c t i v ed y e si st 1 1 a tm ed y e i n g t e m p e r a t u r ei s7 0 p hv a l u ei s8 9 矗x 缸gt i i mi s4 5m i l l i t e s 钍圮c o n c e n 乜铽i o n o fn a i c 0 3a l l dn a 2 s 0 4a r e2 0 9 l 锄d4 0 9 甩r e s p e 殴i v e l y n ec 0 1 0 u r 鼬t 1 1 e s st 0 n l b b i 璎r c m c k i l l go f m ed y e ds a m p l e si s4 c o l o u rf 细l e s st os o 印i n gi s4 5 c o l o w f 如t i l e s st os a l i v a 甜l dp e r s p i r a t i o na r e4 5 觚dc o l o u rf 如协e s st o 吼m l i g h ti sa b o v e 4 t h e0 p t i i n i z e dd y e 崦 l r i 廿1c a t i o m cd y e so nm i l kp r o t e i nf i b e ri s 也a tp h v a l u ei s5 5 d y e i n gt e m p e r a t i l r ei s9 5 t i r n ei s4 5 m i n i t e s c o l o u r 白s 协e s st 0 n l b b i n c r o c i n g 锄ds u n l i g h ta r e4o rb e 栅 c o l o u rf a s m e s st os o 印i n gi s3o r b e t t e r c o l o w 缸m e s st 0p e r s p i r a t i o ni s3o rb e t t e re x c e p ta2w 油c a t i o i l i cb l u e x g r r lf o rs t a j n j n go f 甜j a c e mc o t c o n 蠡崎c s 面e r ei sl i m ei i l f l u e n c eo nm ep i l l i n gp r o t e r t ya n dt e l l s i l eo fr e a c t i v ea n d c a t i 砌c d y e dn l i l l y a m so r f a b f i c k e yw o r d s m i l kp r o t a i l lf i b r e a c t i v ed y e 咖绣c a t i o i l i cd y e 咖噩d y e i n g 原创性声明 本人郑重声明 所呈交的学位论文 是本人在导师的指导下 独立进行研 究工作所取得的成果 除文中已经注明引用的内容外 本论文不含任何其他个 人或集体已经发袭或撰写过的作品成果 对本文的研究做出重要贡献的个人和 集体 均已在文中以明确方式标明 本人完全意识到本声明的法律结果由本人 承担 学位论文作者签名 务孑签字日期 力呷年j 月二2 日 学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定 即 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院 学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘 允许学位论文被查阅 和借阅 学校可以公布学位论文的全部或部分内容 可以允许采用影印 缩印 或其它复制手段保存 汇编学位论文 保密的学位论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名 漫 务辛 签字日期 如刁年r 月朋日 学位论文作者毕业后去向 工作单位 爿嘛日f 装谨褴树浆 精曙5z 舞x 髻柱 通讯地址 j 匕束歇放 赡 嚣 电话 g 杉跏7 争 邮编 7 8 日 前言 近年来 再生蛋白纤维的开发和利用又成为当今化学纤维科技发展的趋势之一 随着 我国国民经济的发展 人们要求纤维材料更加多元化 功能化 舒适化 保健化 具有吸 湿透气 保湿滋润 抗菌抑菌 防紫外线等功能 牛奶蛋白纤维也由此应运而生 牛奶蛋 白纤维是以牛奶蛋白质与大分子有机化合物为原料 利用生物 化工 纺织新技术 人工 合成的一种纺织新材料 牛奶蛋白纤维集天然纤维 棉 麻 毛 蚕丝 和化学纤维的优 点于一体 它不仅具有化学纤维强度高 收缩小 防霉防蛀的品质 又具有天然纤维柔软 亲肤 吸湿透气 染色好 色牢度高等优点 光泽和导湿性指标是其它纤维无法比拟的 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 目前我国牛奶蛋白纤维的生产厂家有三家 分别为上海正家牛奶丝服饰有限公司 山 西恒天纺织新纤维科技有限公司和黑龙江嫩江华强蛋白纤维有限责任公司 其中 上海正 家牛奶丝服饰有限公司与山西恒天纺织新纤维科技有限公司是以聚丙希腈为载基的 而黑 龙江嫩江华强蛋白纤维有限责任公司是以聚乙烯醇为载基的 我国畜牧业的发展为牛奶蛋 白纤维的生产提供了丰富的原料来源 对促进纺织原材料的更新 都具有重要的意义 也 非常符合中国国情 以农副产品牛奶为原料 利用高新技术研制生产牛奶蛋白纤维 符合 国家产业政策 是新纺织原料开发上的一项突破 本研究主要选择了山西恒天纺织新纤维 科技有限公司的牛奶蛋白纤维进行其染色性能研究 牛奶蛋白纤维是一种新型的多组分复合纤维 含有许多种人体所必须的氨基酸 因此 制成的纺织品穿着舒适 美观 环保健康 可与天然蚕丝媲美 可以与棉混纺用于开发内 衣服饰 针织t 恤衫及幼儿衫裤等针织产品 制成的产品既克服了棉产品光泽不够靓丽的 缺点 又保持了棉纤维的吸湿 透气 保暖等优异特点 提高织物的亲肤保健性和柔软性 增加织物的悬垂性和光泽 起到优化性能 提高档次的作用 很好地突出针织品作为贴身 服饰的舒适性 保健功能等优点 形成全新风格和环保健康的新一代纺织品 也可以与羊 绒混纺 牛奶纤维比例可高达6 0 能够提高纯羊绒制品的强力 又具有羊绒柔软手感和 保暖性 该类产品穿着透气 导湿 滑爽 悬垂性好 光泽怡人 轻柔 舒适 自然 保 暖的独特风格 可与羊绒衫媲美 成本远远低于羊绒 扩大了消费人群 因此牛奶纤维制 品具有很好的市场前景 虽然不少文献提及当前牛奶纤维染色牢度好 但当时很少有人对牛奶纤维适用染料的 工艺做出系统的研究 甚至有的厂家提出由于其染色牢度不合格而发生索赔的情况 鉴于以上原因 由于牛奶纤维其独特的性能 研究其染色对于牛奶纤维的发展及应用 l 北京服装学院2 0 0 7 届研究生毕业论文 有着深远的意义 希望能够通过本研究 找到适合牛奶纤维染色的染料及加工条件 为牛 奶纤维的工业化生产提供一些基础数据 为牛奶纤维制品的进一步发展做出一定的贡献 本课题主要研究腈纶基牛奶纤维的染色性能 从纤维的性能出发 包括耐热性 耐酸 碱性 差式扫描热分析 红外光谱分析 电镜等 得出牛奶纤维的耐热性 耐酸碱性 分 子与超分子结构 找出适合牛奶纤维染色的染料及加工条件 分别用棉纤维适用染料 蛋 白质纤维适用染料及合成纤维适用染料分别对牛奶蛋白纤维进行染色 筛选出适合于牛奶 蛋白纤维染色的染料和助剂 并优化出最佳工艺流程及工艺参数 然后对纤维的染色性能 如提升性 匀染性及染料上染速率做进一步的研究 最后通过一系列的测试方法和手段对 染色结果进行评价 2 北京服装学院2 0 0 7 届研究生毕业论文 1 文献综述 随着人们生活水平和科学技术的不断提高 在服装的穿着上 绿色环保 高档时尚已 成为消费者关心的主题 生态纺织品的研制已成为人们的迫切需要 为了解决纺织品生态 环保问题 一些国家投入了大量的科研经费和人力进行绿色纺织品的研究开发 如t e l l c e l 纤维 牛奶纤维 甲壳素纤维 罗布麻纤维 木浆纤维 竹纤维 大豆纤维 玉米纤维 天然彩色棉纤维以及有机天然纤维 一种作物不论什么化学品都不应当接触它 不仅如此 而且有待种植这种作物的田地在种植前至少应有3 年未施用化学品而生成的纤维 等 1 牛奶蛋白纤维是2 0 世纪末开发的以牛奶为原料的再生蛋白质纤维 是目前世界上唯 一用酪蛋白制造的工业化纤维 它是以牛奶蛋白质与大分子有机化合物为原料 利用生物 化工 纺织新技术 人工合成的一种全新纺织新材料 它既具有合成纤维强度高 收缩小 等品质 又具有天然纤维柔软 亲肤 吸湿 透气等优点 是一种集天然纤维和合成纤维 优点于一身的纺织新原料 是继第一代天然纤维与第二代合成纤维后的第三代新型纤维 是一种有别于天然纤维 再生纤维和合成纤维的新型动物蛋白纤维 又称为 半合成再生 蛋白质纤维 啪 近年来 我国畜牧业的发展为牛奶蛋白纤维的生产提供了丰富的原料来源 我国是一 个纺织大国 生产的纺织品3 0 出口 占世界贸易总量的1 3 随着世界经济一体化进 程的加快 纺织原料的需求增长与天然纤维及高档纤维供求严重不足的矛盾将更加突出 利用可再生资源开发新型高档纺织纤维 以农副产品牛奶为原料 利用高新技术研制 生 产牛奶蛋白纤维 将这些低值农副产品转变为高附加值纺织原料 对于发展农业生产 开 发农副产品资源 促进纺织原材料的更新 都具有重要的意义 符合国家产业政策 也非 常符合中国国情 是新纺织原料开发上的一项突破 1 1 牛奶蛋白纤维的发展史 牛奶纤维是一种含有乳酪蛋白质成分的接枝聚丙烯腈纤维 这是一种新型含蛋白的 功能性环保纤维 它的研究可追溯到2 0 世纪3 0 年代 当时日本开发了以天然蛋白质为原 料的蛋白质纤维 1 9 3 5 年意大利的s n n 公司和美国c o u t a i d s 公司由牛奶乳酪提炼 制成纤维 l m i t a l 和 m e r i i l o v a 1 9 3 8 年英国i c i 公司从花生中提炼的蛋白纤维 a r d i l 以及日本油脂公司从大豆中提炼的蛋白纤维 1 9 4 8 年v a 玛 ac a r o l 化学公司从 玉米中提炼蛋白质制成纤维 v i c a r a 当时开发这一项目的目的是为了制造出更精美 更 高档的仿真丝纤维 e x q 陋s i 钯l ys i l k i i k e 因为在当时真丝产品对于人们来说 是一种最为 优美高雅的织物 它具有柔顺的质地 优雅的光泽 优异的可染性等等 但是价格昂贵 3 北京服装学院2 0 0 7 届研究生毕业论文 牛乳的含固量仅1 1 4 水分占8 8 6 固体组分中无脂乳占8 1 脂肪占3 3 无脂 乳固体又包括蛋白质2 9 聚乳醛糖4 5 其余是纤维素和无机物 由此可见 仅利用 2 9 的蛋白质作为制取牛奶纤维的原料 不仅成本高 且制造出的纤维性能与天然真丝相 比 差距很大 强度太低 沸水收缩率大 没有使用价值 因此当时没有实现工业化生产 i l o l l 1 4 直到1 9 5 6 年 随着合成纤维的产生和发展 日本东洋纺织公司发明了用牛乳蛋白溶 液与丙烯腈聚合物共混 共聚 接技的方法 开发了类似于真丝结构的新型牛奶长丝 并 于1 9 6 9 年实现工业化生产 商品名 经过组成分析对比和真丝相似 产品定位 是手术缝合线 目前已经停产 眦1 4 随后于9 0 年代日本在原有基础上开发新型牛奶纤维 它具有优良的性能 与肌肤有 很好的亲和力 以后 意大利和法国等国家也进行了牛奶蛋白质纤维的基础性研究工作 并提供了一系列基础数据 1 1 l 我国的蛋白纤维开发历史早在6 0 年代就开始了 蛋白质接枝共聚的各种研究工作是 出于对合成纤维的改性 另外也有单位以蚕蛹等为蛋白质原料和丙烯腈接枝 制取蛋白质 纤维 当时的开发目的是废料的综合利用 并期望制取优于合成纤维的手感良好 性能优 越的仿真丝纤维 并己达到工业化中试的规模 由于制造纤维的工艺流程复杂 设备条件 限制 加之纤维的性能没有达到预期的效果 因此就逐渐淡化 当时由于国家食品供应紧 缺 更不可能提出以牛奶乳酪作为蛋白质原料来制造纤维 到2 0 世纪9 0 年代 随着我国 国民经济的发展和人民生活水平的提高 化学纤维分类更加细化 并向着差别化 个性化 方向发展 人们要求纤维材料更多元化 功能化 舒适化 保健化 具有吸湿透气 保湿 滋润 抗菌抑菌 防紫外线等功能 手感柔软 光泽柔和 色泽亮丽 拉伸弹性和回复弹 性适宜 便于洗涤 容易打理 保存不发霉 不虫蛀等 牛奶蛋白纤维也因此应运而生 协1 4 1 我国对牛奶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 分别是上海正家牛奶丝服饰 有限公司 山西恒天纺织新纤维科技有限公司和嫩江华强牛奶蛋白纤维有限责任公司 这 三家公司对该类产品进行了开发生产 前两家公司还通过了国际生态纺织品 0 e k 池x s t a n d a r d1 0 0 绿色认证 出入境检验局 中国中科院生化研究所和科学技术情况研 究所等相关权威机构检测 达到了国际先进水平 为下游生产厂商搭建了一个良好的平台 其采用核心技术的方法有 1 将液态牛奶制成干酪素蛋白 然后与聚丙烯腈大分子共混 共聚 揉和 脱光 湿法纺成长丝或短纤维 2 将制成的干酪素蛋白与聚乙烯醇大分子共 4 北京服装学院2 0 0 7 届研究生毕业论文 混 共聚 醛化 揉和 脱光 湿法纺成短纤维 由于选用的骨架大分子和技术手段不同 纤维的性能也各异 1 2 1 5 l 1 2 牛奶蛋白纤维的制备 1 2 1 牛奶蛋白纤维的生产原理 牛奶的主要成分有蛋白质 水 脂肪 乳糖 维生素及灰分等 其中蛋白质是制造牛 奶纤维的基本原料 蛋白质是分子量在l 万以上的天然高分子化合物 用天然高分子化合 物为原料 经化学处理和机械加工制得的纤维叫再生纤维 以纤维素为原料制得的纤维称 再生纤维素纤维 如 粘胶纤维 以蛋白质为原料制得的纤维则称再生蛋白质纤维 如大 豆纤维 牛奶纤维是典型的再生蛋白质纤维 牛奶中蛋白质之所以能成纤 是因为它具备成纤高聚物的基本条件 1 大分子是线型 的 蛋自质大分子的形状有两种 一种是链状的 即线型的 称之为纤维蛋白 另一种是 球状的 称之为球蛋白 牛奶中蛋白即酪蛋白是线状的 可以成纤 而血红蛋白是球蛋白 则不能成纤 2 具有一定的柔性和分子间力 蛋白质主要由碳 氧 氢 氮 硫5 种元素 组成 某些蛋白质中还含磷 铁等元素 酪蛋白中含有磷元素 经元素分析 干燥蛋白质 中元素含量为 h 6 o 7 o c 5 0 5 5 0 2 0 3 0 n 1 5 1 7 s o 3 2 5 蛋 白质可视为许多不同的撼基酸 通过胺基和羧基间的脱水缩合而成的 这种反应连续 缩合多次形成多肽 蛋白质比多肽分子量更高 结构更复杂 蛋白质中含有无数个肽键 肽键使大分子具有很好的柔性 且使大分子之间能形成氢键 从而使其具有较高的分子间 力 蛋白质的分子间力除主要来源于氢键力外 还有其它极性基团如 s h 一p h 2 等的贡 献 3 具有较好的可纺性 蛋白质与水形成胶体溶液 经纺丝后 随着水分的去除 大分 子互相靠拢 分子间形成氢键 多肽链平行排列 甚至扭在一起 转化为不溶于水的固化 丝条 丝条的抗张强度可达2 5 心删t e x 以上 能满足纺织纤维的基本要求 牛奶中水分占8 5 以上 所以成纤的第一步是要去除多余的水分 使牛奶浓缩到含水 6 0 以下后 加碱 n a o h 使脂肪分解 反应后的乳浊液中除蛋白质外都成为可溶于水的 低分子物 蛋白质分子量大 不能穿过半透膜 利用这一性质 将蛋白质和低分子物通过 透析法分离开来 达到蛋白质的纯化目的 此外 也可用盐析法 在乳液中加无机盐 m g s 0 4 等 使蛋白质从中析出 达到纯化 1 日 1 2 2 牛奶蛋白纤维的制备 牛奶纤维的纺丝基本上均为溶液纺丝 其原液的制备一般有三种 共混法 交联法 接枝共聚法 共混法 即以牛奶乳酪和聚丙烯腈共混纺丝 通过聚丙烯腈通常的纺丝方法 北京服装学院2 7 届研究生毕业论文 制成纤维 交联法 即以牛奶乳酪和丙烯腈或聚乙烯醇加入交链剂进行高聚物交联化学反 应 制成纤维 接枝共聚法 即以牛奶乳酪和丙烯腈在体系中催化发生高聚物接枝共聚物 制成溶液 纺丝再制成纤维 除此以外 也可以进行化纤织物的牛奶整理 其效果决定 于化学整理领域的研究 相比较这三种方法的特点是 共混法制备方法简单 牛奶乳酪和 丙烯腈没有任何化学反应 经过微细结构的研究还发现这种混合纺丝 牛奶乳酪的分散较 差 以直径3 0 0 5 0 0a 长度为l o o o 圆柱状凝聚体分散 分散不均匀影响纤维的质量 失去了牛奶赋予的优良性能 交联法 奶乳酪的分散均匀 分散颗粒小于2 0 0 矗 接枝 共聚法 牛奶乳酪的分散是以分子状均匀地分散在丙烯腈中形成高聚物的 使其结合最佳 纤维的质量也最好 但是原液的制备工艺比较复杂 p 1 1 1 3 9 日本东洋纺公司制备牛奶纤维通常分为三步 聚合 纺丝和溶剂的回收 所用原料为 常规丙烯腈和食用牛奶 溶剂为氯化锌溶液 催化剂为氧化还原催化剂 删 在国内 丙烯腈一酪素接枝共聚物的制备是丙烯腈 酪素在n a s c n 浓水溶液中 以舡b n 偶二丁腈 为引发剂 在一定温度下合成的 其生产工艺流程为 蒸发一脱脂一碱化一 分离一揉合一过滤一脱泡一纺丝一拉伸一干燥定型一分级一包装 m 4 堋 1 3 牛奶蛋白纤维的特征与性能 1 3 1 牛奶纤维的特征 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 织物的舒适性 牛奶蛋白纤维面料不但有优异的外观效果 更有穿着舒适的特性 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 吸水率是棉的两倍以上 而导湿透气性远优于棉 具有极好的保湿性及导湿性 还具有很 好的悬垂性 这是由于蛋白质分子结构的多肽链及多肽链之间以氢键相结合呈空间结构 大量的氢基 羟基与羧基等基亲水基团易与水相结合 不会使皮肤干燥 纤维的p h 值为 6 8 呈微酸性 与人体皮肤的p h 值基本一致 9 h 笛删 2 极好的保温性 牛奶纤维虽很轻盈 但因为它由牛乳蛋白质中制取 其保温性优于 其它纤维 牛奶纤维有类似于真丝的低热传导率 因此具有非常好的保温特性 与其他纤 维不同 牛奶纤维含有乳酪蛋白成分 在对织物进行暖凉触感的定量测试中 牛奶纤维表 现出最好的温暖感 温暖感的测试是用手去触摸织物 并测量从手上吸收的热量的变化 越低的值表示材料越温暖 穿着保温性的测试表明 牛奶纤维比蚕丝絮料的保温性好 见 6 北京服装学院2 0 0 7 届研究生毕业论文 图1 和图2 而蚕丝是被认为在日常使用中保温性最好的絮填材料 陟3 吣1 k c a 妇一 吸收热量值的变化 图l 不同纤维的吸收热量值的变化 热量保持率 8 i 匏 厂 广 c h i n n 置丝涤纶楠 图2 不同纤维的热量保持率 3 速干性 牛奶纤维洗后能速干 汗液可被迅速吸收 而保持皮肤干爽舒适 在温度 为2 0 相对湿度为6 5 初始含水率为4 0 的条件下 测量牛奶纤维和棉的含水率随时 间的变化情况 其结果如图3 所示 l 伽j 2 1 时间 曲 图3 牛奶纤维和棉的含水率随时间的变化情况 4 绿色环保性 牛奶纤维的生产过程对环境无污染 其蛋白质含量占2 5 3 0 部分 可以进行生物降解 不会对环境产生污染 牛奶纤维是一种新型绿色环保性纤维 5 良好的物理性能 牛奶蛋白纤维的单纤断裂强度在3 o c n d t c 以上 比羊毛 棉 7 北京服装学院2 7 届研究生毕业论文 蚕丝的强度都高 仅次于涤纶等高强度纤维 而纤度可达到o 9 d t e x 目前 用1 2 7 d t c x 棉 型纤维在棉纺设备上已纺出6 d t c 的高品质纱 可开发生产高支高密高档面料 1 3 3 州 6 优异的保健性 牛奶蛋白纤维属于天然再生蛋白质纤维 在制造过程分解脂肪时 分解产物之一甘油部分遗留在纺丝液 最终带入纤维中 有滋润皮肤的作用 牛奶纤维含 有1 7 种人体所必需的氨基酸 有较好的吸水性 透气性 与人体皮肤亲和性好 具有良 好持久的保健功能 避免了棉制品用后整理的方法开发功能性和效果难以持久的缺点 9 3 5 l 7 独特的丝鸣感 牛奶纤维具有真丝般的手感 柔和优雅的光泽 当它产生位移时 会发出愉悦的真丝一样的丝鸡感 风格独特 给人以飘逸洒脱的感觉 9 j o 1 3 2 牛奶蛋白纤维与其它纺织纤维物理性能的比较 牛奶蛋白纤维具有良好的物理 化学性能 单纤断裂强度高于羊毛 棉 蚕丝等天然 纤维 具有良好的可纺性能 而纤度可达到0 9 d t e x 适宜开发高支高密高档面料 牛奶 蛋白纤维的断裂伸长率大于棉 接近于粘胶 牛奶蛋白纤维初始模量最高可达1 3 0 0 k g 砰 高于其它天然纤维 具有良好的抗形变能力 沸水收缩率小 用牛奶蛋白纤维生产的产品 尺寸稳定性能良好 同时还具备易洗快干等特点 表l 牛奶蛋白纤维与其它纤维物理性能比较 据有关科学数据显示 牛奶蛋白纤维中含有的蛋白质含量不同 对其性能会产生一定 的影响 如 纤维中蛋白质含量越高 其吸湿性越好 这更说明 蛋白质含量对于牛奶蛋 白纤维性能的重要性 更能说明牛奶蛋白纤维的突出特点 1 3 3 纤维的组分分析 就国内生产的牛奶蛋白纤维 短纤 而言 其主要组分是 聚丙烯腈 牛奶酪蛋白 含量比为6 8 7 4 3 2 2 6 聚乙烯醇 牛奶酪蛋白 含量比为6 9 7 3 3 卜2 7 目前 由于 国家还没有出台具有法律效应的 牛奶蛋白纤维性能及蛋白含的测试方法和质量标准 所以 各单位选用的测试方法比较多 北京服装学院2 7 届研究生毕业论文 1 上海出入境检验局 采用s h c i q h 0 0 0 3 2 0 0 l 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 2 国家棉纺织产品质量监督检验中心 选用g b t1 4 3 4 卜1 4 3 4 2 1 9 9 3 g b t 1 4 3 4 7 1 9 9 3 g b t1 4 3 3 5 1 9 9 3 标准 采用常规的多种纤维溶解法测试含量 确定牛奶 纤维中的蛋白质含量 常规国标测试牛奶纤维的物理机械性能指标 3 中国建筑材料工业环境监测中心 选用q j cj j t 0 0 3 0 2 0 0 2 静态法测试负离子牛 奶蛋白纤维 n 埘 1 4 牛奶蛋白纤维的超分子结构与染色性能的关系 牛奶蛋白纤维为皮芯结构 属再生性蛋白纤维 其物理结构及化学性能不同于其它天 然蛋白质纤维 牛奶蛋白纤维由天然的线型乳酪蛋白和高分子聚合物组成 其中 蛋白部 分类似于真丝的丝素 依靠氨基酸的肽键连接 而形成肽链 再由肽链构成蛋白质 肽链 排列比较整齐密集的区域称为结晶区 大分子以结晶结构的形式存在 赋予纤维固化成形 和物理机械性髓 另一部分肽链系无序状态 呈不整齐 琉松的排列 称之为非结晶区或 无定形区 大分子以相对自由的形式存在 赋予纤维柔软 易变形 能染色 有弹性的性 能 牛奶蛋白纤维虽然是由人工合成部分与天然大分子部分结合丽成 但两者并不是简单 的堆积和共混 制成纤维之后 既改变了合成纤维部分良好的染色性能 也改变了乳酪蛋 白着色基团的性能 纤维的结晶度低 未定形区更容易使染料渗透和占有空隙 加上染料 自身的结合作用 容易使染料吸附到纤维上 但是 当达到一定的上染率和饱和度 就不 能继续增深 否则会导致摩擦牢度下降 不同工艺其牛奶纤维性能也不同 聚丙烯腈牛奶 纤维具有优良的膨松性 柔软性 良好的手感和染色性 但也存在高温易收缩 泛黄 不 耐氧化漂白等缺点 含有醇基的牛奶纤维在成纤过程中 经醛化和高温处理 酪蛋白中的 聚乳糖分解 纤维容易发生黄变 在热收缩性能方面 由于牛奶蛋白纤维分解温度在9 2 7 所以 必须严格控制染色温度和时间 一般湿热收缩情况为 聚乙烯醇类 聚丙烯腈 类牛奶蛋白纤维 在染色性能方面 含有腈基类的牛奶蛋白纤维本身呈奶白色 对于纯纺 或混纺产品 可以使用阳离子染料 活性染料染浅 中色 含有醇基的牛奶蛋白纤维自身 呈彩棉色 只适合于做本色或染中 深色的产品 特别深浓的颜色 可以根据原料的成分 颜色 以选择适宜的染料 2 1 分析牛奶蛋白纤维的组成 在染料的使用方面 适合于牛奶纤维染色的主要有 棉纤 9 北京服装学院2 0 0 7 届研究生毕业论文 维适用染料 蛋白质纤维适用染料以及合成纤维适用染料 由于牛奶蛋白纤维耐热 耐碱 性能差辟 3 4 l l 高温易收缩 尤其在碱性条件下纤维发黄发硬 所以牛奶蛋白纤维的染 色温度一般在1 0 0 以下 1 5 国内外研究现状 在牛奶蛋白纤维的染整方面 国外的研究较多的是日本 牛奶蛋白纤维可以用多种类 型的染料染色 如酸性染料 金属络合染料 媒介染料 阳离子染料 直接染料和分散染 料 活性染料进行染色 除了分散染料外 其它染料染色牢度都还不错 但实践中通常还 是用酸性染料进行染色 也有用活性染料的 有人对牛奶纤维用蛋白酶进行处理 在蛋白 部分引入微孔 以增加蛋白纤维的保暖性和吸湿性 但经过蛋白酶处理后 牛奶蛋白纤维 的其它性能几乎不受影响 但纤维用酸性染料染色的上染率下降了 因为处理后的的纤维 蛋白成份减少了 经蛋白酶处理后的纤维 容易产生静电 有人对牛奶纤维用锡盐进行处 理 使锡盐沉积在微孔中 增加了纤维的导电性 4 捌 国内所用染料主要有 活性染料 直接染料 酸性染料 中性染料 毛用活性染料 洒脱染料以及阳离子染料 由于牛奶蛋白纤维不耐强酸 强碱 高温易收缩 尤其在碱性 条件下纤维发黄发硬 所以牛奶蛋白纤维的染色温度一般在1 0 0 以下 华东理工大学的 董擎之等用酸性染料和阳离子染料对腈纶基的牛奶纤维进行了染色 结果是用酸性染料染 色时 随着酪素含量从2 0 3 0 到4 0 的增加 上染率从3 8 2 6 7 4 到9 5 5 染料吸附值从1 5 3 唱 g 2 6 9 i g g 到3 8 2 m g g 每克酪素吸附染料量从7 6 5 m g 8 9 8 m g 到9 5 5 g 可见每克酪素吸附的染料随酪素含量的增加而增加 染料的吸附量与纤维的序 态高低 微孔大小等有关系 蛋白纤维中酪素含量升高 低序区增多 微孔增多 从而使 每克酪素吸附染料值增大 当用阳离子染料染色时 随着酪素的增加 上染率从8 8 6 7 8 8 到6 8 7 染料吸附值从8 8 6 珥g g 7 8 8 m g g 6 8 7m g g 纯腈纶为9 8 6 m g g 每克酪素吸附染料量从i 1 1 m g 1 1 溉到1 1 5 m g 而纯腈纶的吸附量为9 8 6 m g 可见 接 技纤维中吸附染料值均比p a n 高 且随着酪素含量的增高 此值略为增大 这进一步证明 了 接枝纤维随着酪素含量的增高 p a n 序态降低 低序区增多 有利于染料的吸附 队蜘 牛奶纤维的染色性能研究在我国还处于初期阶段 目前还存在一些问题 如耐水 耐 洗牢度不是很好 得色不匀 易花 上染率不高等 l o 北京服装学院2 0 0 7 届研究生毕业论文 2 实验部分 2 1 实验材料 l 牛奶蛋白纤维 织物 山西恒天纺织新纤维科技有限公司 2 牛奶蛋白纤维 上海正家牛奶服饰有限公司 3 牛奶蛋白纤维 雪莲羊绒有限公司提供 4 牛奶蛋白纤维 嫩江华强牛奶蛋白纤维有限责任公司 5 大豆蛋白纤维 6 聚丙烯腈纤维 7 羊毛纤维 8 蚕丝纤维 9 聚乙烯醇纤维 2 2 实验药品 无水硫酸钠 碳酸氢钠 磷酸二氢钠 磷酸三钠 无水碳酸钠 氢氧化钠 氯化钠 洗洁精 无水硫酸钠 磷酸氢二钠 乙酸 硫酸铵 乙酸钠 2 3 染料 活性黄3 r s 活性红3 b s 活性蓝f 日n 分析纯 分析纯 化学纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 工业 分析纯 分析纯 分析纯 化学纯 化学纯 天津优尼莱博化学试剂有限公司 北京益利精细化学品有限公司 北京益利精细化学品有限公司 北京益利精细化学品有限公司 天津福晨化学试剂厂 北京北化精细化学品有限责任公司 北京化工厂 上海白猫有限公司 天津优尼莱博化学试剂有限公司 北京化工厂 北京化工厂 北京化工厂 中国医药公司采购供应站经销 台湾永光化学工业股份有限公司 台湾永光化学工业股份有限公司 台湾永光化学工业股份有限公司 i l 北京服装学院2 0 0 7 届研究生毕业论文 活性黑g s p 雷马素金黄r g b 雷马素红r g b 雷马素蓝r g b 雷马素藏青r g b 1 5 0 雷马素碳黑r g b 活性黄s n e 2 0 0 活性红s n e 2 0 0 活性蓝s n e 2 0 0 活性深蓝s 1 5 0 活性黑 奄2 r c 1 0 0 阳离子黄x 8 g l 2 5 0 呦 阳离子红 g i 也 2 5 0 阳离子兰x g r r i 2 5 0 坳 阿斯屈拉崇金黄g i 店 阿斯屈拉崇红f b l 阿斯屈拉崇兰g 硒也 分散型阳离子黄s d 5 g l 分散型阳离子红s d 9 g l 分散型阳离子兰s d g s l 汽巴伦黄f g l 汽巴伦兰f b l 中性桃红b l 弱酸嫩黄g 弱酸兰r a w 普拉红b l a n a s e t 黄2 r l a n a s e t 红2 b l a n a s e t 兰2 r 毛用活性丽雅伦黄唧 台湾永光化学工业股份有限公司 功咖公司 d y s t a r 公司 d y s t a r 公司 d y s t a r 公司 d y s t a r 公司 江苏申新染料化工股份有限公司 江苏申新染料化工股份有限公司 江苏申新染料化工股份有限公司 江苏申新染料化工股份有限公司 江苏申新染料化工股份有限公司 上海嘉业染料实业有限公司 上海嘉业染料实业有限公司 上海嘉业染料实业有限公司 d y s t 缸公司 d y s t 缸公司 d y s t a r 公司 上海庆成染料化工有限公司 上海庆成染料化工有限公司 上海庆成染料化工有限公司 瑞士化学c i b a 公司 瑞士化学c i b a 公司 青岛染料厂 江苏省高邮合成化工厂 宁波德欣染料化工有限公司 瑞士c i b a 化学公司 瑞士c i b a 化学公司 瑞士c i b a 化学公司 瑞士c i b a 化学公司 d y s t a r 公司 北京服装学院2 7 届研究生毕业论文 毛用活性丽雅伦红e h f 毛用活性丽雅伦蓝e h f d r s t 盯公司 d y s 协r 公司 2 4 实验及测试仪器 仪器名称型号生产厂家 差示扫描量热仪 d s c 6 2 0 0 日本s e i k oi n s t r u m n t si n s 扫描电子显微镜j s m 6 3 6 0 s 跚日本电子 红外分光光度计 2 2 0 3 0 日立 平动式常温小样机 x w p d r 2 5 1 2靖江市新旺染整设备厂 高温样品染色机 s d m 2 1 4 0立信染整机械有限公司 便携式p h 计 b 5上海伟业仪器厂 微机型可见分光光度计7 2 lw上海光学仪器厂 电子天平a l 2 0 4梅特勒 托利多仪器有限公司 电热鼓风干燥箱1 0 1 a 3 型上海电光仪器仪表有限公司 电热恒温水浴锅唧 s2 1 6江苏省东台市电器厂 皂洗牢度机 s d la t l a s 有限公司 计算机测色配色系统m 斟凹r a c m 3 6 0 0 d 意大利0 r 矾n x 公司 色差仪 s c 8 0 a北京康光仪器有限公司 日晒牢度计 s u n 3 l o o h s 美国q p 锄c l 实验室产品有限公司 耐洗色牢度实验机s w 1 z 型a无锡纺织仪器厂 汗渍色牢度仪 y g 6 3l无锡纺织仪器厂 摩擦牢度试验仪 y 5 7 l a 浙江温州纺织仪器厂 电子单纱强力机 y g 0 2 1 p c温州方圆仪器有限公司 箱式起球仪 y g 5 l l a宁波纺织仪器厂 2 5 实验方法 2 5 1 耐酸碱性及耐热水性 先称取牛奶蛋白纤维 放入干燥器里保持2 4 小时 称取处理前纤维绝干重g 在不 同的温度 5 0 1 0 0 下处理3 0 m i n 或6 0 m i n 然后冷却到室温进行抽滤 冲洗 晾干 再放入干燥器干燥2 4 小时称纤维绝干重岛 按如下公式计算 失重率 鱼丢旦x l o o u l 1 3 北京服装学院2 0 0 7 届研究生毕业论文 2 5 2 纤维热收缩性能 取牛奶蛋白纱线及腈纶纱线若干 量取原样长度l 在不同的p h 值 温度下 处理l 小时 测量试样长度l 按下列公式计算纱线的热收缩率 热收缩率 i 兰 1 0 0 2 5 3 纱线曩力测定 在y g 0 2 1 p c 型单纱强力机上测定单纱强力 参照标准g b t3 9 1 6 1 9 9 7 e q vi s o2 0 6 3 1 9 9 3 2 5 4 起毛起球性能测定 按照标准g b t 4 8 0 2 3 1 9 9 7 纺织品织物起球试验起球箱法 测试 预置转数 1 4 4 0 0 r 2 5 5 扫描电镜观察 s 日 把用l l l 次氯酸钠 含n a 伽5 9 l 溶液处理前后的纤维在真空中喷涂金后用j e o l j s m 6 3 6 0 l vs 跏分析仪观察纤维的横截面形态及表面结构 2 5 6 染色工艺研究 染色工艺 一 活性染料染色 处方 染料2 o w f n 硒仉 4 0g l j f cl 扎 碱剂 5 1 0 2 0 9 l 浴比 l 5 0 l l o o 注 深蓝 藏青和黑色染料用量为4 o w f 其它颜色为2 o w f 纤维浴比为l 1 0 0 织物 浴比为1 5 0 工艺流程 1 3 碱2 3 碱 4 0 l o m i i l l o i l l m1 0 n l j n 1 4 以下 i 北京服装学院2 7 届研究生毕业论文 染色工艺 二 活性染料染色 处方 同染色工艺 一 工艺流程 d y s t a r 推荐工艺 l 3 碱l 3 碱 1 0 m m2 0 i n j ni o m j n2 0 m i n1 0 m i n 染色工艺 三 活性染料染色 处方 同染色工艺 一 工艺流程一申新推荐工艺 l 3 碱2 3 碱 l o m 纽i o m i n2 1 m 缸 染色工艺 四 阳离子型染料染色 处方 染料l o w 0 n a a c l o w o h a c 2 5 胼 o w d 浴比 l 5 0 5 0 晾干 5 0 以下 晾干 北京服装学院2 7 届研究生毕业论文 工艺流程 5 0 t x t 染色工艺 五 酸性染料染色 处方 酸性染料染色 染料 2 o w f 醋酸l o w f 匀染剂s 玎 o 5 o w f 浴比1 5 0 工艺流程 4 0 9 8 x6 0 m j n 染色工艺 六 中性染料染色 处方 染料 2 o w o 硫酸铵7 o w d 匀染剂s e t o 5 o w f 浴比 l 5 0 工艺流程 同染色工艺 五 染色工艺 七 色派伦染料染色 北京服装学院2 7 届研究生毕业论文 处方 染料2 4 o w d 姒c 调p h 值为4 5 5 o 硫酸钠 1 5 9 l 浴比 1 5 0 工艺流程 同染色工艺 五 染色工艺 八 处方 染料 i a c 硫酸钠 匀染剂b 浴比 工艺流程 丽雅伦染料染色 毛用活性染料 2 o w o 调p h 值为4 5 5 o 2 9 l l o w d l 5 0 同染色工艺 五 皂煮处方 洗涤剂 温度 时间 浴比 3 玑 7 0 2 0 m i n l 5 0 2 5 7 上染率测试方法 残液法 用移液管从配好的染液中吸取1 m l 到10 l l 容量瓶中 用蒸馏水稀释至刻度 在分光 光度计上测定其 m a x 下的吸光度 a 1 染色后同样吸取残液l m l 到1 0 l i l l 容量瓶中 用 蒸馏水稀释至刻度 在分光光度计上测定其 m a x 下残液的吸光度 a 2 按以下公式计算 上染百分率 上染百分率 1 a 2 g a c 1 0 0 广一染色后吸光度 a 染色前吸光度 口一残液稀释倍数 1 7 北京服装学院2 0 0 7 届研究生毕业论文 c 一一原液稀释倍数 2 5 8 上染速率曲线的测定 上染速率常以纤维上染料浓度对时间的变化率来表示 或者以达到一定上染程度所需 的时间来表示 最通常的是测定在一定温度下的上染百分率 简称上染率 上染率对时 间的变化曲线 或测定纤维上染料浓度对时间的交化曲线 即为上染速率曲线 m 本次实验选取阳离子染料在优化工艺条件下分别上染牛奶蛋白纤维和腈纶纤维 用残 液法分别测定对应的上染百分率 以上染百分率为纵坐标 时间 温度为横坐标 绘制上染 速率曲线 2 5 9 染料的提升性 活性染料 以染料浓度为1 3 5 和7 进行染色 阳离子染料 以染料浓度分别为o 5 1 2 3 4 5 7 和9 o w f 进 行染色 染色后的织物分别在o r i n t e x 电子测色配色系统上测定染色织物的k s 值 k s 越大 表示颜色越深 k s 值越小 表示颜色越浅 k s 卜r 2 2 r 嘲 式中 r 有色试样趋于无限厚的反射率 k 唷色物质的吸收系数 s 散射系数 2 5 1 0 匀染性测定 在o r i n t 既电子测色配色系统上测定织物的匀染性 按数理统计原理 先选择一点作 为标准点 再在织物上任意取1 0 个点 测定其色差值 e i 以如下公式计算 厂 一 s 1 f l 傀 蟛 删 l 式中 s 样本标准差 s 值越小 其匀染性越好 2 5 1 1 色牢度测试 皂洗牢度 按照标准g b t3 9 2 1 卜1 9 9 7 i s 01 0 5 c 0 1 a 1 9 8 9 纺织品耐洗色牢度 测试 汗渍牢度 按照标准g b t3 9 2 2 1 9 9 5 i s o1 0 5 e 0 4 1 9 9 4 纺织品耐汗渍色牢度 测试 1 8 北京藤装学院2 7 屠研究生毕业论文 日晒牢度 按照标准g b t8 4 2 7 一1 9 9 8 i s o1 0 5 一b 0 2 1 9 9 4 纺织品耐光和耐气候色 牢度 方法3 测试 摩擦牢度 按照标准g b t3 9 2 0 一1 9 9 7 i s o1 0 5 一x 1 2 1 9 9 3 纺织品耐摩擦牢度 测 试 唾液牢度 按照标准g b t1 8 8 8 6 2 0 0 2 纺织品色牢度试验耐唾液色牢度 测试 北京服装学院2 0 0 7 届研究生毕业论文 3 结果与讨论 3 1 纤维性能 3 1 1 扫描电镜分析 s 日 纤维形态结构分析 由图3 1 图3 3 图3 7 及图3 9 可以看出 1 牛奶蛋白纤维 呈不规则圆型 其 中有许多微孔 中间结构相对比较疏松 边缘部分相对较紧密 2 牛奶蛋白纤维的横截 面与l 纤维相似 也呈圆形 内部有微孔 但比1 纤维少 4 牛奶蛋白纤维横截面呈 腰圆形 与大豆蛋白纤维及维纶纤维相似 纤维结构比1 和2 纤维致密 纤维边缘比1 和2 纤