牛奶蛋白纤维与再生纤维素纤维混合物的定量化学分析研究

秦军英，蔡忠波，朱军军，张伟阳

(宁波市纤维检验所，浙江 宁波 315048)

牛奶蛋白纤维与再生纤维素纤维混合物的定量化学分析研究

秦军英，蔡忠波，朱军军，张伟阳

(宁波市纤维检验所，浙江 宁波 315048)

文章通过研究牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维和再生纤维素纤维的结构特点，以及在37%盐酸中的溶解性能，探索出一种牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维和再生纤维素纤维混合物化学定量分析的新方法—37%盐酸法。

牛奶蛋白纤维;再生纤维素纤维;定量分析

牛奶纤维最早研究源于1935年意大利的SNIA公司和英国的Coutaulds公司，后来美国，英国也有人进行研究，但一直未应用与实践；直到20世纪70年代，日本成功研制出一种含有牛奶中蛋白质氨基酸分子的合成纤维，由于该纤维亲肤性极佳，被应用与医疗用途上替代药用纱；随后生产工艺的不断改进牛奶纤维慢慢走入市场，在纺织加工中得到了广泛的应用[1-4]。

目前市场上常见的牛奶蛋白纤维主要是牛奶蛋白与聚丙烯腈纤维合成的纤维，即牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维，简称牛奶蛋白纤维。现行有效的有关牛奶蛋白纤维的定量测试的方法主要是：FZ/T 01103—2009《纺织品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维混纺产品 定量化学分析方法》，其中牛奶蛋白纤维与再生纤维素纤维混纺物测试采用次氯酸钠/硫氰酸盐法[5]。实际应用过程发现，该测试方法在应用过程中存在一定的局限性，本文旨在寻求一种新的简便检测方法(盐酸法)，突破牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维与再生纤维素纤维混纺产品检测中的问题。

1 测试原理

粘胶，莫代尔，莱赛尔，铜氨纤维等再生纤维素纤维有较好的耐碱性能但耐酸性较差，在多数无机酸中溶解；牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维具有良好的耐酸性能，在多数无机酸中不溶，本方法利用两类纤维的酸中溶解性能的不同进行相应混合物的分离。

2 实验

2.1 设备与试剂

H-4数控恒温水浴锅温控范围:20～90℃，精度±0.5℃；

电子天平：精度0.0001 g；

恒温烘箱：(105℃±3 ℃)；干燥器(含变色硅胶)；

具塞三角烧瓶，容量250 mL；砂芯坩埚；抽滤装置；蒸馏水；

试剂(分析纯)：石油醚，馏程40～60℃；37%的盐酸，36%～38%；

稀氨水，80 mL浓氨水(密度为0.880 mg/L)稀释至1000 mL。

2.2 实验步骤

制样和前处理按GB/T2910.1—2013进行，然后再按以下步骤进行。取有代表性烘干后的样品1克(精确至0.0001 g),加入150 mL的盐酸，充分振荡溶解，采用清水洗涤，再用稀氨水洗涤一次，清水洗涤干净，烘干称重。

2.3 方法的选择

再生纤维素纤维是纤维素的一种，其具有纤维素一样的化学组成，都是化学结构为C6H7O2(OH)5的多糖类直链型高分子化合物，大分子结构中的1-4甙键具有缩醛键的性质，对酸很敏感，特别是在一定温度下的强无机酸溶液中会发生水解作用，甙键发生断裂，致使聚合度下降从而很快溶解[6]；而牛奶蛋白纤维主要是蛋白质与聚丙烯腈的聚合体，其结构特点决定它有很强的耐酸性能，在大部分无机酸中不溶解；根据两类纤维的溶解特性及相关资料[7-8]，做了大量的溶解实验，发现37%的盐酸更适于牛奶蛋白纤维与再生纤维素纤维混合物的分离。通过相关温度、时间条件的组合实验，选择最佳的条件组合下37%浓度的盐酸中进行牛奶蛋白纤维与再生纤维素纤维混合产品的化学分离，并得出相关条件下牛奶蛋白纤维的修正系数。

2.4 实验结果及分析

2.4.1 针对不同的再生纤维素纤维和其与牛奶蛋白纤维的混纺物进行了如下不同温度下的37%盐酸中的溶解状态实验，具体见表1和表2。

注：表中溶解状态指10 min内纤维的溶解状态；S—溶解 S0—立即溶解 I—不溶解

表2 牛奶蛋白纤维/再生纤维素纤维混合物不同温度下纤维素纤维的溶解时间溶解状态

注：由于不同产品纤维的溶解性能不同，本表仅列出代表性的样品中再生纤维素纤维完全溶解的时间，溶解的时间基数为10 min，5 min递增。

通过表1可以看出，37%盐酸中不同的条件下再生纤维素纤维的性能虽有差异，但在一定的温度时间下都能在37%盐酸中溶解，而牛奶蛋白纤维不溶解，所以可以采用盐酸法来进行再生纤维素纤维与牛奶蛋白纤维的化学分离。

由表2可以看出，混纺物中再生纤维素纤维的溶解性能与表1有一定区别，但一定条件下都能实现再生纤维素纤维与牛奶蛋白纤维的化学分离。

根据结果及方便操作的原则，我们组合出表3中几种混纺纱的溶解条件，但考虑到牛奶蛋白纤维可能在不同条件下会有不同的损耗，因此还要考虑到牛奶蛋白纤维在不同条件下的修正系数，根据修正系数的定义[9]，做不同条件下的牛奶蛋白纤维的修正系数。

2.4.2 修正系数

表3 牛奶纤维修正系数

根据表3的结果可以看出，在试剂浓度一定的条件下牛奶蛋白纤维的修正系数与实验的温度和时间都有很大的关系，时间越长，温度越高，牛奶蛋白纤维受损伤的程度越大；根据最优化原则，我们选择最终的溶解条件即37%盐酸，30℃，15 min；牛奶蛋白纤维的修正系数为1.041。

2.5 方法验证

为了验证以上试验方法及修正系数的准确性，选取了如下几种不同比例的牛奶蛋白纤维/再生纤维素纤维的混纺纱，采用37%盐酸，30℃，15 min的条件进行验证，结果见表4。

表4 方法验证

注：结果计算根据GB/T2910.1—2009

从表4结果可以看出，采用本方法实际测试结果与样品投料配比吻合，符合要求，所以采用本方法进行牛奶蛋白纤维/再生纤维素纤维混纺物的定量化学分析可行。

3 结论

37%盐酸中不同的再生纤维素纤维不同条件下溶解的性能不同，温度和时间都有很大的影响，根据本实验结果数据，选择最合适的测试条件30℃,15 min。

本方法相比FZ/T 01103—2009中再生纤维素纤维与牛奶蛋白纤维的化学分离法——次氯酸钠/硫氰酸盐法有如下优点：

(1)操作简单方便，检测时间短，提高了测试效率。且所用试剂毒性较小，废液环境污染小，易于回收处理。

(2)本方法解决了牛奶蛋白纤维/再生纤维素纤维混纺产品，采用次氯酸钠/硫氰酸盐测试时，某些情况下牛奶蛋白纤维难以溶解的问题。

(3)本方法采用的是把样品中的再生纤维素纤维溶解掉，剩余的是牛奶蛋白纤维，需要的是牛奶蛋白纤维的修正系数；解决了样品中几种再生纤维素纤维同时存在时，采用次氯酸钠/硫氰酸盐测试时，因不同类别再生纤维素纤维修正系数不一而剩余物修正系数无法确定的问题。

[1] 陈强.牛奶、棉混纺纱性能测试[J].轻纺工业与技术，2011， 40(3)：27—28.

[2] 魏俊林.牛奶纤维的创新应用[J].中国纤检，2011,4(1):73.

[3] 赵博.牛奶纤维的性能及开发应用[J].合成纤维，2005，(1)：41—45.

[4] 储云，陈峰，余旭飞，魏丹毅.牛奶纤维的发展与应用[J].山东纺织经济，2007,(4):63—66.

[5] 中华人民共和国国家标准 纺织品 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维混纺产品定量分[S].FZ/T011103—2009.

[6] 姚穆，周锦芳等.纺织材料学(2版)[M].北京：中国纺织出版社，1997.

[7] 张建英，马晶，张建波.牛奶蛋白纤维的物理化学性能[J]. 印染助剂，2009,(6)：47—57.

[8] 中华人民共和国国家标准 纺织纤维鉴别试验方法 第4部分：溶解法)[S].FZ/T01057.4—2007.

[9] 中华人民共和国国家标准 纺织品定量化学分析 第1部分：实验通则[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

秦军英(1976—)，女，河南驻马店人，高级工程师。

TS102.3

B

1009-3028(2015)03-0018-03