热处理对牛奶蛋白纤维纱性能的影响

杨 琳，孙德斌，杨庆斌

(青岛大学纺织服装学院，山东 青岛 266071)

牛奶蛋白纤维既有天然蚕丝的优良特性，又有合成纤维的物化性能和良好的可纺性能，是一种全新的纺织新材料。牛奶蛋白纤维织物具有外观华丽、色泽鲜艳、穿着舒适等特点，更重要的是牛奶蛋白纤维与人体皮肤亲和性好，且含有多种人体所必须的氨基酸，具有良好的保健作用[1-3]。牛奶蛋白纤维的耐热性差[4-5]，本文通过测试热处理对腈纶基牛奶蛋白纤维纱线性能的影响，为合理确定其干热加工工艺和服装护理提供参考。主要的研究指标有：纱线收缩率、白度、断裂强力、失重率。

1 实 验

1.1 实验样品

实验中所用纯牛奶蛋白纤维纱的规格为：线密度为9.84 tex，捻系数为290。

1.2 实验仪器及试验条件

1.2.1 实验仪器及实验条件

实验仪器：101-2型干燥箱；YG061型电子单纱强力仪；电子天平(精确到0.0001 g) 。

试验条件：拉伸速度：500 mm/min；夹持距离500 mm；温度：20 ℃；湿度：60%；测试次数：30。

1.2.2 实验指标

(1) 牛奶蛋白纤维纱断裂强度和断裂伸长率

按GB/T3916-1997，在YG061型单纱强力仪上对牛奶蛋白纤维纱进行强力测量，其中不同温度不同时间分别取30次试验结果的平均值。

(2) 牛奶蛋白纤维纱热收缩率

纱线热收缩率为纱线热处理前的长度和热处理后的长度差与热处理前的长度比值的百分率。

(3) 牛奶蛋白纤维纱白度和黄度

经过热处理的牛奶蛋白纤维纱白度发生变化，根据变化程度对经过不同温度不同时间处理的牛奶蛋白纤维纱进行评定。

(4) 牛奶蛋白纤维纱失重率

在烘箱中处理的牛奶蛋白纤维纱在电子天平上称重得到M1，热处理前的牛奶蛋白纤维的重量为M2

式中：M1—热处理后的纱线重量;

M2—热处理前的纱线重量。

2 结果与分析

2.1 热处理对牛奶蛋白纤维纱断裂强度和断裂伸长率的影响

135 ℃下经过不同时间干热处理的牛奶蛋白纤维纱的拉伸实验结果如表1所示。

表1 135 ℃下经过不同时间干热处理的牛奶蛋白纤维纱的拉伸结果

150 ℃下经过不同时间干热处理的牛奶蛋白纤维纱的拉伸实验结果如表2所示。

表2 150 ℃下经过不同时间干热处理的牛奶蛋白纤维纱的拉伸实验结果

165 ℃下经过不同时间干热处理的牛奶蛋白纤维纱的拉伸实验结果如表3所示。

表3 165 ℃下经过不同时间干热处理的牛奶蛋白纤维纱的拉伸实验结果

180 ℃下经过不同时间干热处理的牛奶蛋白纤维纱的拉伸实验结果如表4所示。

表4 180 ℃下经过不同时间干热处理的牛奶蛋白纤维纱的拉伸实验结果

由表1～4可知，同一温度下，随着热处理时间增加，牛奶蛋白纤维纱断裂强度下降，断裂伸长率增加。不同温度下，随着温度升高，断裂强度降低，断裂伸长率升高。当温度超过150 ℃时，断裂强度下降的程度变大，这是因为高温使牛奶蛋白纤维内部分子间力下降，导致断裂强度下降，断裂伸长率增加。

2.2 热处理对牛奶蛋白纤维纱收缩率的影响

牛奶蛋白纤维纱的热稳定性可以通过测量热处理前后牛奶蛋白纤维纱的尺寸变化来表征。将牛奶蛋白纤维纱线分别置于135 ℃、150 ℃、165 ℃和180 ℃干热环境中，恒温处理1 h，测试收缩率。测试结果如表5所示。

表5 热处理对牛奶蛋白纤维纱收缩率的影响

由5表可知，随温度升高，牛奶蛋白纤维纱收缩率升高，当温度高于150 ℃时，收缩率将会大于5%，同时随着温度的升高，热收缩率变化越快，这是因为腈纶基牛奶蛋白纤维纱中含有腈纶，而腈纶的干热软化点(在空气中收缩10% 的温度)在190～240 ℃，所以在温度接近软化点或者超过软化点，牛奶蛋白纤维软化收缩越大，热收缩率变化也加快。

2.3 热处理对牛奶蛋白纤维纱白度和黄度的影响

将牛奶蛋白纤维纱在不同的温度下处理不同时间，其白度和黄度将发生变化，如表6所示。

表6 热处理对牛奶蛋白纤维纱白度和黄度的影响

注：白度评定 1—白色(不变)，2—微黄，3—较黄，4—深黄，5—黄褐。

由表6可知，随着干热处理温度提高，牛奶蛋白纤维纱白度下降黄度升高，150 ℃以下，白度变化不明显，超过150 ℃，纱线白度下降加剧，黄度显著上升，达到165 ℃时纱线变黄更快，热处理时间较长时出现黄褐色，达到180 ℃时，黄度上升更加明显，出现黄褐色的时间更短。

上述现象说明在135 ℃和150 ℃时，热处理时间长短对牛奶蛋白纤维纱的白度影响较小，但是，当温度超过150 ℃达到165 ℃甚至180 ℃时随着热处理时间的延长，白度下降越来越明显，最后甚至出现黄褐色，这是因为高温使得牛奶蛋白纤维纱发生降解产生黄色物质的原因。

2.4 热处理对牛奶蛋白纤维失重率的影响

热处理对牛奶蛋白纤维纱失重率的影响如表7所示。

表7 热处理对牛奶蛋白纤维纱失重率的影响

由表7可知，在135 ℃下处理牛奶蛋白纤维纱不论多长时间纤维的失重率变化很小，这是因为在135 ℃时的失重率主要是由水分的蒸发引起的，随温度的升高，当温度达到150 ℃时，纱线的失重率也略有增加，这说明温度的升高使得纱线中纤维内部发生部分的降解，当温度达到165 ℃和180 ℃时，纱线的失重率明显加剧，温度越高变化越大，说明高温会使牛奶蛋白纤维纱大量降解。

3 结 论

随着热处理温度和时间的增加，牛奶蛋白纱线的断裂强度下降，断裂伸长率增大，牛奶蛋白纤维纱收缩率升高，黄度增加，失重率增加。当温度低于150 ℃时，牛奶蛋白纤维的性能变化不显著；当温度高于150 ℃时，牛奶蛋白纤维纱的断裂强度显著下降，断裂伸长率、失重率和收缩率显著增大。实际生产中，牛奶蛋白纤维纱的处理温度应低于150 ℃。

[1] 李克兢，何建新，崔世忠.牛奶蛋白纤维的结构与性能[J].纺织学报，2006，27(8)：57-60.

[2] 孙冀，陈建兴.牛奶蛋白质再生纤维[J].人造纤维，2007，37(1)：21-23.

[3] 郑宇，程隆棣.牛奶蛋白纤维的特性、应用和定性检测[J].上海纺织科技，2006(6)：56-57.

[4] 阎均.酪蛋白纤维及其产品开发[J].上海纺织科技，2004，32(6)：49-50.

[5] 朱广舟.牛奶蛋白纤维产品简介[J].现代纺织技术，2004，12(4)：26.