再生蛋白质纤维
纤维是指由连续或不连续的细丝组成的物质。在动植物体内,纤维在维系组织方面起到重要作用。纤维用途广泛,可织成细线、线头和麻绳,造纸或织毡时还可以织成纤维层;同时也常用来制造其他物料,及与其他物料共同组成复合材料。而如今动物纤维在服装纺织领域的地位又渐渐提高,由于其主要成分就是蛋白质,故有称其为蛋白质纤维。
动物纤维分为三类:动物的发毛和绒毛、禽类的羽绒和羽毛、蚕丝,主要来源是人工饲养的动物动物毛的种类很多,最主要的是绵羊毛,简称羊毛。羊毛广泛用来制造各种纺织品,也用以制毡。除羊毛外,还有山羊绒、兔毛、骆驼毛、牦牛毛等。羊毛以外的动物毛,有时统称为特种动物毛,也用来制造纺织品,可纯纺或与其他纤维混纺。在混纺中,利用它们特有的光泽、细度和柔软性,可以改善织物的保暖性和手感。禽类的羽绒和羽毛在纺织上可与其他纤维混纺,也可做填充材料,如鸭绒、鹅绒等。蚕丝是蚕的腺分泌物,有桑蚕丝、柞蚕丝、蓖麻蚕丝和术薯蚕丝等。
动物纤维中主要以羊毛具有代表性。羊毛的主要成分为角蛋白,它由多种α-氨基酸残基构成,后者可联结成呈螺旋形的长链分子,其上含有羧基、胺基和羟基等,在分子间形成盐键和氢键等。长链之间由胱氨酸的二硫键形成的交键相联结。上述化学结构决定羊毛的特性。如毛纤维大分子长链受外力拉伸时由α型螺旋形过渡到β型伸展型,外力解除后又恢复到α型,则其外观表现为羊毛的伸长变形和回弹性优良。羊毛较强的吸湿能力与侧链上的一些基团有关。羊毛较耐酸而不耐碱,是由于碱容易分解羊毛胱氨酸中的二硫基,使毛质受损。氧化剂也可破坏二硫基而损害羊毛。
较常用鉴别羊毛的方法有燃烧法、显微镜鉴别法和容剂解法。感官鉴别法不需要用任何物品或仪器设备,依靠自己的直观,长期工作的经验,根据织物的手感和绒面来鉴别。
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兔毛的纤维长一般在30-50毫米。兔毛纤维多,说明兔成分比例高,产品高档。羊毛衫和腈纶衫(俗称假羊毛衫),由于腈纶纤维具有独特的似羊毛的优良特征,可以使人很难区别。但只要仔细观察,区别比较,也还是存在差异的。从直观上讲,羊毛产品比较柔软,而且富有弹性,比重大,色泽柔和。 羊毛产品,燃烧时,一边冒烟起泡一边燃烧,伴有烧毛发的臭味,灰烬多,有光泽的黑色必脆块状。腈纶产品,燃烧时,一边溶化一边缓慢燃烧,火焰呈白色,明亮有力,略有黑烟,有鱼腥臭味,灰为白色圆球状,脆而易碎。锦纶产品,一边溶化一边缓慢燃烧,烧时略有白烟,火焰小呈兰色、有芹菜香味,杰为浅褐色硬块,不易捻碎。
蛋白质纤维除了由动物身上提取之外,还可以从植物中提取,即为再生蛋白质纤维。这也是人造纤维中的一个类别。它指由从牛奶、大豆、花生、玉米等自然物中提取到的蛋白质为原料,溶解于适当溶剂中所制得的纤维。该纤维在20世纪30年代开始实现工业化生产,随着众多合成纤维的问世,相继停止生产。由于该纤维手感柔软,穿着舒适;进入90年代以来,又有生产者开始从牛奶中提取乳酪蛋白以生产“新一代蛋白质纤维”——酪素纤维(casein fiber),用于整理内衣穿用,据称对皮肤还有某种“保养”作用;产品形式主要为短纤维。
工业中生产的蛋白质纤维主要有以下几种类型:
1. 含牛奶蛋白纤维
从20世纪90年代初开始国内外致力于开发再生动物和植物蛋白纤维,日本东洋纺公司以新西兰牛奶为原料与丙烯腈接枝共混制成再生蛋白纤维 Chinon,上海正家牛奶丝服饰XXX在1995年研制开发出牛奶纤维长丝,最近报导了山西恒天纺织新纤维科技XXX研制了牛奶短纤维。牛奶丝具有蚕丝般光泽和柔软手感,有较好的吸湿和导湿性,较好的
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强度和延伸性,是一种整理内衣的优良材料。但因纤维耐热性差、色泽鲜艳度较差、价格较贵,影响了牛奶纤维大量推广使用。
2.大豆蛋自复合纤维
大豆蛋白纤维属于再生蛋白纤维类,是采用化学、生物化学的方法从榨掉油脂的大豆渣中提取球状蛋白,通过添加助剂,改变蛋白质空间结构,与聚乙烯醇(PVA)共混制成纺丝原液,经湿法纺丝而成。该纤维单丝纤度细、比重轻、强伸度较高、耐酸耐碱性较好,具有羊绒般的柔软手感、蚕丝般的优雅光泽、棉纤维的吸湿和导湿性及穿着舒适性、羊毛的保暖性。目前主要有常熟江河天绒丝纤维XXX和绍兴嘉利绿纤XXX生产的大豆纤维,大豆纤维可在棉纺、绢纺、毛纺、(羊绒)等生产设备上纺纱,能与其它天然纤维和化学纤维混纺交织开发针织产品(内衣、外衣、袜子等)和机织产品(服装面料、床上用品等)。此纤维本身呈现米黄色,难以漂白,色泽鲜艳度较差,耐湿热性差,在染整加工中应注意温度控制等关键技术问题。
3.蚕蛹蛋白纤维
蛹蛋白丝由四川宜宾丝丽雅股份XXX试生产,将蚕蛹蛋白提纯配制成溶液按比例与粘胶共混,采用湿法纺丝形成具有皮芯结构的含蛋白纤维。纤维具有较好的吸湿性、透气性,手感柔软、悬垂性好,但湿强力较低,纤维本身呈现较深黄色,会影响纺织品色泽鲜艳度。可采用活性、酸性、中性等染料染色,在染整加工中要注意它对酸、碱的敏感性,合理制定加工工艺。
4. 纳米抗菌再生蛋白纤维
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将猪毛、羊毛等废毛溶解,经提纯和改性与棉浆或木浆或竹浆溶液共混,在纺丝中加入纳米级二氧化铁,经湿法纺丝制成一种抗菌再生蛋白纤维。这种新纤维的加工技术由中科院工程研究所开发,在天鹅化纤集团公司试纺,还处于研发阶段。
一种具有相变蓄能、智能双向调温和发射负离子广谱抗菌功能的蛋白质纤维及制造技术在北京研制成功。
应用我国有关科研单位开发提供的特制相变材料和高负离子发射材料,采用特殊的合成技术,一种具有双向智能调温功能和负离子抗菌功能的蛋白质纤维及制造技术在北京市有突出贡献的专家、北京雪莲羊绒股份XXX教授高级工程师苗晓光主持下在北京开发成功。
这种纤维之所以具有智能相变调温和负离子广谱抗菌功能是由于应用专有技术在特制的蛋白质纤维中加入了我国有关科研单位开发提供的特制相变材料制成的相变微胶囊和特殊修饰的纳米级负离子发射材料。而纤维的载体材料可广泛采用经天然蛋白质(如酪蛋白、羊毛角蛋白、大豆蛋白、珍珠蛋白等)改性的高聚物(如聚丙烯晴、聚乙稀醇、纤维素等)。采用这种加工技术加工出的纤维是一种复合性的多功能纤维。采用这项技术,纤维既可制成仿羊绒型的智能相变调温和负离子广谱抗菌功能的蛋白质纤维三维卷曲纤维,也可制成棉型的智能相变调温和负离子广谱抗菌功能的蛋白质纤维。纤维细度可达15.2μm。
该纤维具有远高于美国outlast聚丙烯晴相变纤维的相变焓,而且具有优于普通晴纶纤维的良好手感和物理特性。根据有关研究院测试,其纤维相变焓吸热主值范围在27--35℃之间,相变吸热值达到14J/g以上,放热范围在17--26℃之间相变放热值同样达到14J/g以上,而普通纤维和天然纤维是不具有此功能的,同时,该纤维还具有自释电永久发射负离子广谱抗菌、活化细胞,抗皮肤衰老的功能。由于纤维载体还含有大量具有生理活性的蛋白质,所以还有很好的营养皮肤性和高于一般化纤的吸湿性、导汗性。该纤
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维可与不同纤维混纺,且混纺的纤维同样具有双向智能调温和负离子广谱抗菌功能和很好的营养皮肤性。
用这种纤维与不同的纤维混纺(也可纯纺)、既可用于制造高档春、秋、冬的蓄热保温保健功能服装,也可用于制造高档次夏天的恒温保健服装。据悉该技术已申请了国家发明专利 。
世界上蛋白质资源丰富,并且有许多蛋白质属于再生资源,因此,再生蛋白质纤维的发展具有可持续行、可循环型。从原料供应方面来看,再生蛋白质纤维作为纺织品的新型原料,其发展前景相当可观,具有相当大的竞争力;并且,再生蛋白质纤维的发展不会造成资源的掠夺性开发,将低附加值的农副产品加工制造成具有高附加值的纺织原料,符合世界纺织业的发展趋势,并对资源的有效利用和保护也起到了一定的作用。
再生蛋白质纤维属于绿色纤维,它生产过程中无污染,不破坏环境,并且使用后废弃物能后自行降解,对环境十分友好,是21世纪的主要纺织原料之一。
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