热处理对腈纶基牛奶蛋白纤维性能的影响

杨　琳，徐　颖

(1.山东省纺织科学研究院，山东 青岛 266032；2.山东省特种纺织品加工技术重点实验室，山东 青岛 266032；3.青岛出入境检验检疫局，山东 青岛 266005)



热处理对腈纶基牛奶蛋白纤维性能的影响

杨琳1,2，徐颖3

(1.山东省纺织科学研究院，山东 青岛 266032；2.山东省特种纺织品加工技术重点实验室，山东 青岛 266032；3.青岛出入境检验检疫局，山东 青岛 266005)

摘要：文章研究了热处理对腈纶基牛奶蛋白纤维性能的影响，包括热收缩、白度和黄度、断裂强度和断裂伸长率。通过对实验结果的分析可以发现，当温度低于120℃时，腈纶基牛奶蛋白纤维的性能变化较小；当温度高于120℃时，牛奶蛋白纤维的性能变化显著，说明腈纶基牛奶蛋白纤维在后整理加工中热处理温度应该低于120℃，以减少对牛奶蛋白纤维性能的影响。

关键词：腈纶基牛奶蛋白纤维；热收缩；断裂强度；断裂伸长率

1　前言

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]。

腈纶基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：纤维收缩率、白度、断裂强力。

2　实验样品、实验仪器及实验条件

2.1实验样品

实验中所用腈纶基牛奶蛋白纤维的规格为：细度为1.67dtex，长度38mm。

2.2实验仪器及实验条件

实验仪器：101-2型干燥箱(山东省纺织科学研究院提供)； LLY-06E型电子式单纤维强力仪(山东省纺织科学研究院提供)；游标卡尺(精确到0.001米)(山东省纺织科学研究院提供)。

2.2.1牛奶蛋白纤维断裂强度和断裂伸长率

热处理后的牛奶蛋白纤维在温度为20℃，相对湿度为65%的标准大气状态下预调湿24 h，达到平衡后，在LLY-06E型电子式单纤维强力仪上对牛奶蛋白纤维进行断裂强度测量，其中不同温度不同时间分别取30次试验结果的平均值。

实验条件：拉伸速度：15mm/min；预加张力：100mg；夹持距离：15mm；测试次数：30次。

2.2.2牛奶蛋白纤维热收缩率

纤维热收缩率为纤维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。

2.2.3牛奶蛋白纤维白度和黄度

经过热处理的牛奶蛋白纤维白度发生变化，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进行评定。

3　实验结果与分析

3.1热处理对牛奶蛋白纤维断裂强度和断裂伸长率的影响

(1)未处理牛奶蛋白纤维在常温干态条件下一次拉伸断裂性能指标见表1。

(2)不同温度和时间干热处理牛奶

纤维在调湿平衡后，进行一次拉伸断裂，实验结果见表2。

表1未处理牛奶蛋白纤维在常温干态条件下一次拉伸断裂性能指标

断裂强度(cN/dtex)断裂伸长率(%)断裂功(μJ)初始模量(cN/dtex)平均值CV(%)平均值CV(%)平均值CV(%)平均值CV(%)3.69310.74936.5699.3210.09912.890.18510.733

表2经过不同温度 不同时间干热处理的牛奶蛋白纤维的拉伸实验结果

实验温度(℃)处理时间(min)断裂强度(cN/dtex)断裂伸长率(%)断裂功(μJ)初始模量(cN/dtex)平均值CV(%)平均值CV(%)平均值CV(%)平均值CV(%)平均值CV(%)平均值CV(%)302.26016.67229.87818.8810.05629.5130.12815.722602.15029.34229.13718.0910.05336.9200.12730.68180902.09726.92428.90122.5020.05037.3800.11826.3271202.04417.89426.00220.6910.04529.3120.11013.0411501.98211.73625.07331.4710.03933.2050.09720.438302.22126.39429.51231.5480.05446.0650.12126.372602.00633.33728.72440.2440.05345.9030.11537.72890901.93226.69828.20416.690.05533.8360.10824.4041201.8528.50926.10034.3530.05433.2600.10659.5631501.78316.56724.52826.4730.04731.0690.10253.665302.14621.72729.46215.5770.07730.6230.15715.426602.00021.8428.23927.7710.07032.2540.14117.021100901.87316.35228.60322.6510.05132.6530.11111.0631201.80716.17326.49018.8670.04826.0140.10416.0771501.75520.5725.94818.930.04525.3510.08924.694302.09818.09331.91812.5630.06020.8330.13116.825601.97829.10231.38822.2570.06135.8920.16515.493110901.79823.43132.78028.6390.05042.4290.12423.8661201.76723.02134.21420.3560.05535.6910.11623.061501.70133.20128.49428.710.04939.0220.12824.806301.64820.83424.72816.8050.04433.4030.11119.361601.57124.39324.05622.0290.04235.8460.10031.886120901.55521.78922.62818.1490.04128.5370.10813.9591201.02120.53824.67024.5060.04634.2120.10317.4061501.01726.74423.27625.5810.04541.6750.10726.593

由表2可以看出，随着干热处理时间的增长和温度的增高，牛奶蛋白纤维的强度不断下降，在干热处理温度为120℃的情况下，随时间增加强度下降剧烈；纤维的断裂伸长率随干热处理时间的增长和温度的增高有下降的趋势，但并未一直保持下降。干热处理温度为120 ℃时，断裂伸长率下降最为剧烈。由此可知，在对牛奶蛋白纤维进行干热处理时，尽量避免温度超过120℃。

3.2热处理对牛奶蛋白纤维收缩率的影响

牛奶蛋白纤维的热稳定性可以通过测量热处理前后牛奶蛋白纤维的长度变化来表征。将牛奶蛋白纤维放置在80℃、90℃、100℃、110℃和120℃干热环境中，恒温处理1小时，测试收缩率。测试结果如表3所示。

表3热处理对牛奶蛋白纤维收缩率的影响

温度(℃)8090100110120收缩率(%)2.122.643.384.557.16

由3表可知，随温度升高，牛奶蛋白纤维收缩率升高，当温度高于100℃时，收缩率将会大于3%，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时，牛奶蛋白纤维软化收缩变大，热收缩率变化也加快。

3.3热处理对牛奶蛋白纤维白度和黄度的影响

将牛奶蛋白纤维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4所示。

表4热处理对牛奶蛋白纤维白度和黄度的影响

温度(℃)90100110120时间(h)12345123451234512345白度11223234443445534555

注：白度评定 1—白色(不变)2—微黄 3—较黄 4—深黄 5—黄褐

由表4可知，随着干热处理温度提高，牛奶蛋白纤维白度下降，黄度升高，100℃以下，白度变化不明显，超过100℃，纤维白度下降加剧，黄度显著上升，达到110℃时纤维变黄更快，热处理时间较长的出现黄褐色，达到120℃时，黄度上升更加明显，出现黄褐色的时间更短。

上述现象说明当温度超过120℃，随着热处理时间的延长，白度下降剧烈，最后甚至出现黄褐色，这是因为高温使得牛奶蛋白纤维发生降解产生黄色物质的原因。

4　结论

随着热处理温度和时间的增加，腈纶基牛奶蛋白纤维的断裂强度和断裂伸长率都下降，牛奶蛋白纤维收缩率升高，黄度增加。当温度高于120℃时，牛奶蛋白纤维的断裂强度和断裂伸长率下降剧烈、收缩率显著增大、黄度上升明显。因此在实际生产中，牛奶蛋白纤维的处理温度应低于120℃。

参考文献：

[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.

收稿日期：2016-01-18

作者简介：杨琳(1986—)，男，山东青岛人,助理工程师。

中图分类号：TS101文献识别码：A

文章编号：1009-3028(2016)01-0022-03

The Effect of Heat Treatment on the Properties of PAN-milk Protein Fiber

Yang Lin1,2, Xu Ying3

(1.Shandong Textile Research Institute,Qingdao 266032,China;2.Shandong Provincial Key Laboratory of Special Textiles Processing Technology,Qingdao 266032,China; 3.Qingdao Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Qingdao 266005,China)

Abstract：In this paper, the effects of heat treatment to the properties of PAN-milk protein fiber including heat shrink, whiteness and yellowness, breaking strength and elongation were discussed.Through the analysis of experimental results, the following conclusions can be found: when the temperature is below 120℃, the performance of PAN-milk protein fiber has small changes; when the temperature is higher than 120℃, the performance of PAN-milk protein fiber changes significantly.The heat treatment temperature of PAN-milk protein fiber in finishing should be lower than 120℃, in order to reduce the effect to the properties of PAN-milk protein.

Key words：PAN-milk protein fiber; shrink; breaking strength; elongation