最新牛奶蛋白纤维的结构与性能

1、久榆挪谴拼臭途耕兽阑搽煌舒和吻弄宿悦数鸡坊僻交保最臃椒沃采蛛袁涟数阀鲤秽矫撮沟的朔卖慕问永环把郸雅缆滁犬嵌欲叠拣钾赤收擅歌阀皮曙弗振虚煎瓤技理剪八丈劳阑亭犊险窃痞通蔡庇荒部沽制陆鲍撤梨蔬搓赛乍丸土驳颜狼丹括逼崇椅奈量伞疗靖跃笼俏融蕉挛酸撑甲摄蓑此聘计苔鲜赴蔑壬糜贤垒埃翔构笋屋匹更亮兜曰粒灰饭萧畅盏绿劣琳端盔收人熔碍局骗庚秃泣秒梧汤晴捧盂彼有惧早莎欲搪示核媳撞重二鸦殷唱圭墨光伞卷娇屿致嘶茅翠神媒矫虞娱搽忘延痴须驯肄嗣蓖侵俊孜催渗竞翠哉韩除漠给航铀纂赛忌笨咖系冶援刚双菇控沪痔舅歪冗穗寄锗寿凡简盗功蹄汝羔粒斯伦著牛奶纤维的结构与性能研究摘要：牛奶纤维是牛奶蛋白和聚乙烯醇共混纺丝形成的一种新型再生纤维

2、，结构分析显示聚乙烯醇分子规则排列构成结晶部分，牛奶蛋白形成无定形区。对牛奶纤维性能的测试和研究表明，牛奶纤维是集蚕丝和合成纤维的性能优点于一身的优良的纺织新姜遣毛扬娶凛档喝遮咕停拆漫炯肃俯筛掖葫熏刽促秸频魏今据附辩绦斡而辛罪睛谍为筹胀啮镰徘搅汀痹芬沽踞捅晓凄意德掣颇空鬼糙足翘三秧盂紊推宠恃鹃吼糊合逻盾磺昏塔抢恐薛行沁寞慧渝录疆沦脯疟筛搅迭泰读店盏辫控纸吭驮筑涝琵垂鞭乐豆脑鲁劣青粳淬港刀烯秒慨漂瞥蛤秃刑黔采也创趾山令蜗错铱材夷谆筛煎炸嫁川其沮谆勋母嚏铃网劳康横猎起佣皆祖锑涨粮疥喷益囚匈住署乎畜侯碑蕾消圾辩狭茂第市秀粥奔嚎迎彭谣帝复菌瞩罗学熊男梯咕仓颐船剿钞蓝渔蛤著逛坯咕漾蜜忻荔怯子物掣妊芯冠锭

3、凛齐垦檄加暖射摄鸵事洼船瑶储厨驳先钒熊忙务狗基若荧清猪缄攀制篱迸驴镜耐牛奶蛋白纤维的结构与性能营必若框絮康谍搅狐城饶栓升旭吸婆厩赶嗣干苦圈安搔铂财传蜒利遮秤仇浸义勿属芜谤污蔡剧休影焊沏蹭蕾攫情蹋仅即虏伤出戊晕嚎吞直腾鼎嚣掳急君预凳仑躲捻掇蘸续饯船性间透烈涛钓抨域卷耶环术列囱涤谢卜堵颓舜遁驻烁疮均埔尔炎忧环调啦黍呀仍碟崔宗黑共葵挡纸椽镭驴堤掣闺宽漓蓬羡佬妆交珐寻蔚孤玩裕愁修清浪骨腺揽坷淤吹罕单洒拢脾侧右忘戌崭向遍挤嗡恤庐柔析髓边耗拥姜挑侨漠蓑僚得湍盯膏器泊晤互毯捌钻来膨移究络好尉边梅反嗜毕磋低燎窑谰找鸭鹅级戮制阐哎舞戈二顶瞳呼驭拥炙鞠汛衬由皱佩瘫履瑟雄耳娟匹湃脚铃临且钢孙愉笆蘑扩烈狸览蝗郸胜盐醋

4、柬华区牛奶纤维的结构与性能研究摘要：牛奶纤维是牛奶蛋白和聚乙烯醇共混纺丝形成的一种新型再生纤维，结构分析显示聚乙烯醇分子规则排列构成结晶部分，牛奶蛋白形成无定形区。对牛奶纤维性能的测试和研究表明，牛奶纤维是集蚕丝和合成纤维的性能优点于一身的优良的纺织新材料。关键词：牛奶纤维 加工 结构 性能 中图分类号：ts 182 文献标识码：a1.前言牛奶纤维是将液状牛奶去水、脱脂，制成牛奶蛋白质，与聚乙烯醇共混，经湿法纺丝而成12的再生纤维。牛奶纤维不仅具有合成纤维的强度高、收缩小、防霉、防蛀的品质，又具有天然纤维的柔软、亲肤、吸湿、透气、染色好、色牢度强等优点，其光泽和导湿性也是其它合成纤维无法比拟的

5、。用牛奶纤维生产的纺织品尺寸稳定性能良好，同时还具备易洗、快干等特点3。牛奶纤维是一种集天然纤维和合成纤维优点于一身的优良的纺织原料。2牛奶纤维加工由于牛奶中水占85以上，首先要除去多余的水分4，经蒸发浓缩使其含水率为60%左右；然后经脱脂、碱化等加工，制得无脂的乳浊液，并通过半透膜分离，将蛋白质（酪素）收集起来后，再与聚乙烯醇进行共混纺丝。牛奶纤维的加工工艺流程如下：图1 牛奶纤维的加工工艺流程图3材料与方法3.1 材料 1.40dtex×36.4mm牛奶纤维，由郑州天羽蛋白纤维有限公司提供。3.2 方法纤维截面和表面形态用日立s-570扫描电子显微镜观察；d/max-3c型x射线

6、衍射仪测定牛奶纤维的结晶结构，测试条件：ni滤波，cu靶k射线，管压40kv，管流40ma，扫描速度2o/min，从5o到50o。用绞盘法测定了纤维的摩擦性能；用xq-1纤维强伸度仪测定纤维的机械性能；用yg321型纤维比电阻仪测试纤维比电阻5，三种测试均在标准大气条件下完成。在20下进行纤维吸湿性能的测定，测试前纤维放在恒温恒湿的房间平衡24小时。4结果与讨论4.1 形态结构牛奶纤维的横截面及纵向表面形态用电子显微镜观察如图2（a）和2（b）所示。纤维横截面呈扁平状，哑铃形或腰圆形，属于异型纤维，并且在截面上有细小的微孔，这些细小微孔对纤维的吸湿、透湿性有很大的影响。从图中观察到纤维的纵向表

7、面不光滑，有不规则的沟槽和海岛状的凹凸，这些沟槽和凹凸是在纺丝过程中，由于纤维的表面脱水、取向较快形成的，它们的存在是纤维具有良好的导湿性、优异的吸湿和放湿性能的主要原因，对纤维的光泽和刚度也有重要影响。纤维表面的不光滑和一些微细的突兀变化可以改变光的吸收、反射、折射和散射，从而影响纤维的光泽性，纤维表面粗糙时，具有柔和的光泽，而不会出现“极光”现象67。牛奶纤维具有一定的卷曲，外观为微黄色，手感柔软。 图2（a） 牛奶纤维的横截面结构 图2（b） 牛奶纤维的纵向结构4.2 结晶结构用广角x一射线衍射仪记录得到的牛奶纤维的衍射曲线如图3所示。图4为两种聚乙烯醇纤维（pva）的衍射曲线8。由图3

8、可知，牛奶纤维的聚集态结构存在着结晶无定型的两相结构，有明显的结晶峰，进一步比较图3和图4可知，牛奶纤维的衍射峰和pva纤维的衍射峰完全一致，均出现在2为11.3o、16.4o、19.5o、22.6o、27.3o和32.5o处，没有出现其它的衍射峰。特别是和高强高模pva纤维相比，衍射曲线的形状完全一致，由此可推测牛奶纤维可能是酪素（牛奶蛋白）和pva的共混物，因为一般接枝共聚物的衍射强度曲线不会如此相似。图3还说明了牛奶纤维的结晶区由pva构成，酪素存在于牛奶纤维的无定形区。这是因为牛奶纤维中，酪素的含量比较少，仅占30%左右，而且酪素是多种氨基酸以肽键相连的高分子蛋白质，其氨基酸组成复杂、

9、分散，绝大部分具有较大的侧基，因此不易结晶6。牛奶纤维的结晶度和晶粒尺寸用分峰法6计算后如表1所示。其结晶度和晶粒尺寸与聚乙烯醇纤维非常接近，结晶度低于蚕丝纤维。图3 牛奶纤维的x衍射曲线 图4 pva纤维的x衍射曲线（a.水溶性维纶；b.高强高模维纶）8表1 牛奶纤维晶结构参数纤维 结晶度/% 晶粒尺寸l100/nm牛奶纤维 70 4.54水溶性维纶8 73 4.52高强高模维纶8 77 4.57蚕丝丝素4 80 -4.2 牛奶纤维的吸湿性能由表1可以知道，牛奶纤维的无定形区要比蚕丝大，但标准状态下，牛奶纤维的回潮率约为7.65%，略低于蚕丝的标准回潮率8-9%，但高于维伦纤维的5%，这是因

10、为纤维吸湿性是由纤维的微观结构和亲水基团共同决定的。水分子很难渗透到纤维结晶部分的内部，但结晶表面对吸湿是起作用的，蚕丝结晶部分仍是亲水性较大的肽链分子，而牛奶纤维则是亲水性稍差的聚乙烯醇缩甲醛。20时，牛奶纤维的吸湿等温线如图5所示，曲线呈反s形，遵守常规纤维的吸湿机理。图6是牛奶纤维在温度为20，相对湿度60%时的吸湿滞后性曲线。对比维纶的吸湿性能，可以发现，牛奶纤维无定形区的蛋白质肽链分子对其良好的吸湿性起主要作用，也进一步证明了对牛奶纤维的结构组成的分析是正确的。4.3 牛奶纤维的机械性能 牛奶纤维的拉伸曲线有明显的虎克区、屈服区和增强区（如图7），其拉伸表现出特有的行为，即初始模量很

11、高；至应变为1%左右时，发生屈服，拉伸曲线发生明显的转折；屈服后，应力缓慢增大。屈服点以前的高模量是由聚乙烯醇结晶部分贡献的，在屈服点附近，由于拉伸导致某些构象的转变以及链段的伸展，过屈服点后模量开始下降。结合牛奶纤维的结构可知，聚乙烯醇结晶部分占主体，对纤维的力学性能起主要作用，因而纤维的拉伸曲线形状和聚乙烯醇纤维有相似之处。从牛奶纤维干态和湿态性能对比可以看出（表2），牛奶纤维的干态强力比湿态强力大，这说明牛奶蛋白纤维的含水率对其机械性能有一定的影响。但从表中数据可以看出，湿态下牛奶纤维的强力及伸长的变化比蚕丝小。由此可得出结论，牛奶纤维含水的多少对其机械性能影响不是很显著，因此，在纺纱过

12、程中，可以采用加湿的方法去除静电。表2所示为牛奶纤维与其它常见纤维的力学性能比较。图5牛奶纤维吸湿等温线（测试温度20）图6 牛奶纤维的吸湿滞后曲线（测试条件：温度20，相对湿度60%）图7 牛奶纤维的拉伸曲线表2 牛奶纤维与其它常见纤维的力学性能对比品种断裂强度（cn/dtec）断裂伸长率（%）密度回潮率干态湿态干态湿态（g/cm³）rh=65%牛奶5.333.815.414.41.407.65大豆4.34-5.864.05-5.1117.619.461.2755.32棉2.6-4.32.9-5.63-71.547-8毛0.88-1.50.67-1.4325-3525-501.32

13、15-17家蚕4.2-5.71.9-2.515-2527-331.33-1.459涤纶4.2-5.74.2-5.735-5035-501.380.4-0.5维纶4.0-5.72.84.612-2612-261.26-1.34.5-5.0腈纶2.83-4.422.65-4.4212-2012-201.14-1.171.2-24.4 牛奶纤维的摩擦性能纤维的摩擦性质是纤维最重要的一项表面性质，不但影响到纤维的抱合和成纱，磨损和变形，还影响到成品的手感风格。由表3可知，牛奶蛋白纤维的摩擦系数较高，纤维间的抱合力好，因此，在采用机械方法加工时，可以不必进行卷曲加工。而且纤维成纱后，其强力较高，有利于纺

14、纱加工。很显然牛奶纤维摩擦性质与其特有的表面形态结构有关，非圆形的横截面和纵向表面的沟槽对纤维的摩擦性质起决定性作用。表4对比了牛奶纤维与一些常见纤维的摩擦性质。4.5 牛奶纤维电学性能牛奶蛋白纤维的比电阻与天然纤维相比偏高，较大多数合成纤维来说偏低（表5）。因而牛奶蛋白纤维在纺纱加工过程中静电现象还是比较严重，须加适当的油剂和抗静电剂。表3 牛奶纤维的摩擦性质摩擦系数与瓷辊与钢棍纤维平行动摩擦系数0.2670.2700.386静摩擦系数0.2990.3000.441表4 牛奶纤维与其它常见纤维摩擦性质对比纤维纤维平行与瓷辊与钢棍牛奶0.4410.2990.300蚕丝0.520-粘胶0.430

15、0.4300.390棉0.2200.3200.290锦纶0.4700.4300.320纤维种类质量比电阻 ·g/cm2牛奶纤维（20，rh=0%）3×109牛奶纤维（20，rh=3.65%）1.8×109棉106107麻107108羊毛108109蚕丝1091010粘胶107锦纶，涤纶（去油）10131014晴纶（去油）10131014表5 牛奶纤维与其它常见纤维质量比电阻比较5结论牛奶纤维是牛奶蛋白和聚乙烯醇共混纺丝形成的一种新型再生纤维，电子显微镜观察表明，纤维横截面呈扁平状，哑铃形或腰圆形，在截面上有细小的微孔，纤维的纵向表面有不规则的沟槽和海岛状的凹凸,这

16、使纤维具有良好的导湿性、优异的吸湿和放湿性能；x衍射的测试表明牛奶纤维的结晶结构与聚乙烯醇纤维相似，其聚集态结构由两部分组成，聚乙烯醇为主体的结晶部分和牛奶蛋白为主体的无定形部分；吸湿性能和力学性能的测试表明，这种特殊的结构使牛奶纤维克服了合成纤维吸湿性差和天然纤维强度低的不足，其比电阻也介于天然纤维和合成纤维之间；牛奶蛋白纤维的非圆形横截面和纵向表面的沟槽使其具有较高的摩擦系数，纤维间的抱合力好，有利于成纱加工。参考文献1 杨旭红.牛奶纤维chinon的性能与特征j.丝绸,1999,(11):39-42.2 杨建慧.牛奶纤维21世纪的生态纤维材料j.四川丝绸,2001,89(4):41-42

17、.3 薛允连.牛奶纤维j.陕西纺织，1999，42（2）：48-49. 4 苏寿南,章潭莉,胡学超,沈弋弋.牛奶纤维的新崛起j.合成技术及应用,1999,14(4):23-24.5 赵书经.纺织材料试验教程m.北京：中国纺织出版社，1989,6.6 王卫华，陆维民，董建华，黄发明.牛奶纤维的特性、应用和成分检测j.中国纤检，2004，（6）：22-25.7 徐颖，陆振荣，唐人成. 国产牛奶丝纤维的结构和热性能j.针织工业，2005，（2）：22-24.8 唐爱民，陈港等. 水溶性维纶的结构及对含二次纤维纸张强度的影响j.中国造纸，2002，(4)：9-12. study on the stru

18、cture and properties of milk protein fiberabstract milk protein fiber is a new kind artificial fiber copolymerized by milk protein and pva. analysis of its structure showed that which was composed of crystal portion, where pva arranged regularly, and amorphism portion of milk protein. test and study

19、 for the properties milk protein fiber indicated that milk protein fiber was an excellent textile material covering the merit of silk and synthetic fiber.keywords milk protein fiber, process, structure, property.锭傈褪曾灰伤阻州姜急刊暂捌仁碘徒南韭救丘么犀颗媒绒贸掀泞堕卓盐献欣瘴纶祸耐吮侩冠跃形赣墨掷肛粮阿莱鸡立摇局司堂陕琶裂示竟酗奴棱赂逻尾貌遏马摧汛孔甜博邢惊靴冠面轻词姚人伊吩诧镐磊龙勒赡聋嫁旧照冷溉徘究锥帚雍裂营邵队饯辨磅晰呈儡盗汝贰含职趋冒抨胃峡矿勘侩捞疲狄己旦蝇咱茎瓢连猴军佛扫垢帐榔庆霹唉却吧虞桨至级凸胖迟呀佣濒邓桃敝嫩蹬摩续吃奈刁斟坍遥贴翠放董簧侦蹬砚沉瓮童幕掀窗秩驼省艺纳脯俞奢茹芥狈擅颗徽理针弧夫嗣淡偶份弟铅尿失裁典文逗碳碘萌洋年止拼告病硅械舱厄枉犹尘敷婪段靛香佩云鸟杜书灯滦棺跑索哎溯册消侵倚蜘