牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维定量分析方法研究

皮莎莎　姜华　蒋敏　熊海鹰　张祚

摘要：

本文采用N，N-二甲基甲酰胺对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维和棉、粘胶纤维、羊毛、聚酯纤维及其与棉、粘胶纤维等以上纤维混纺产品的纤维含量进行测试。试验结果表明：最佳试验条件为溶解温度（80±2）℃、溶解（振荡）时间15min；本方法适用于牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维与棉/粘纤/羊毛/桑蚕丝/聚酯纤维混纺产品的纤维含量检测；本方法较FZ/T 01103—2009标准减少了所用试剂的种类、简化了操作过程、缩短了试验时间、提高了试验的安全性。

关键词：牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维；化学定量分析；N，N-二甲基甲酰胺法

1 引言

牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维是利用牛奶中提取的乳酪蛋白与聚丙烯腈共混、交联、接枝共聚或醛化成纺丝原液，再通过湿法纺织而成的一种新型蛋白质纤维[1]。牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维既具有天然纤维良好的亲肤性与透湿性，又具有化学纤维很好的可加工性，同时还具有润养肌肤、天然抗菌的独特性能，更能满足人们对服饰的舒适性、保健性、时尚性的需求。牛奶蛋白纤维因其具有以上众多优点，在高档内衣、T恤衫、家纺等领域具有广阔的开发前景[2]。

在GB/T 2910.1—2009《纺织品 定量化学分析 第1部分：试验通则》和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》标准中，规定了牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖维二组分混合物的定量化学分析方法，主要采用次氯酸钠/硫氰酸钠法、次氯酸钠/硫氰酸钾法、次氯酸钠/二甲基甲酰胺法，但这些方法需要两步才能完全溶解牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维，试验时间长、效率低。本文尝试采用N，N-二甲基甲酰胺溶液为溶解试剂，通过试验条件优化，研究确定最佳溶解温度和时间等试验条件，以建立一种快捷、低毒、高效的牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维定量分析新方法。

2 试验

2.1 原理

N，N-二甲基甲酰胺溶液能把牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维与棉/粘纤/羊毛/桑蚕丝/聚酯等纤维混纺产品中的牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维溶解去除，而对棉/粘纤等纤维不产生溶解作用。将剩余物洗涤干净，烘干称重，然后用修正后的质量计算其占混合物干燥质量分数。由差值得出牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的质量分数。

2.2 试样及制备

试样：牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维（正家牛奶丝股份有限公司）；棉、粘胶纤维、桑蚕丝、羊毛与聚酯纤维（色牢度试验用标准贴衬织物），所有织物样品试验前均拆解成散纱。

制备：分别取牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维、棉、粘胶纤维、羊毛与聚酯纤维各1g左右，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维1#～7#，棉8#～17#，粘胶纤维18#～27#，羊毛28#～37#，聚酯纤维38#～47#。再选取不同比例的牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维与棉、粘胶纤维、桑蚕丝、羊毛与聚酯纤维混合，作为本次试验样品，编号为48#～92#，详见表1。

2.3 仪器与试剂

仪器：HD500水浴振荡器（南通宏大仪器有限公司）、ML204型电子天平（梅特勒-托利多仪器，上海公司）、UFE500快速烘箱（memmerl）、具塞三角烧瓶（250mL）、玻璃砂芯过滤坩埚、干燥器、量筒、称量瓶、真空抽气泵等。

试剂：N，N-二甲基甲酰胺溶液（科密欧）。

2.4 试验步骤

将盛有试样的称量瓶放入（105±3）℃的快速恒温烘箱中烘干至恒重，盖好瓶盖，置于干燥器内冷却至室温，称重并记录。再将试样放入具塞三角烧瓶中，按每克试样150mL的比例加入已预热至试验温度的N，N-二甲基甲酰胺溶液中，用力搅拌，使样品浸透，将烧瓶置于恒温水浴锅中振摇一定时间，再用已知重量的玻璃砂芯漏斗过滤，把不溶物移入玻璃砂芯坩埚，揉捏，挤压。用同温度同浓度的N，N-二甲基甲酰胺溶液润洗两次，揉捏，挤压，靠重力排液，用热水连续洗数次，再用冷水连续洗数次，每次洗液先重力排液，后真空抽吸排液。最后把玻璃砂芯坩埚及不溶纤维烘干、冷却称重。

2.5 计算

不溶纤维的质量修正系数按式（1）计算。

3 结果与讨论

3.1 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维在不同试验条件下的溶解结果

参照FZ/T 01057.4—2007《纺织纤维鉴别试验方法 第4部分：溶解法》中常用试剂及其溶解条件，可以查到在N，N-二甲基甲酰胺溶液煮沸条件下，牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维溶解，而棉、粘胶纤维、羊毛、桑蚕丝、聚酯等纤维不溶解。我们采用N，N-二甲基甲酰胺溶液在不同的试验条件下对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维进行溶解，溶解后的结果见表2。

从表2可知，1#～3#、5#～6#试样均全部溶解，但6#试样的溶解时间最短，溶解温度最低，因此，选用N，N-二甲基甲酰胺溶液在（80±2）℃的温度下振摇15min作为溶解牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维的最佳试验条件。

3.2 棉/粘纤/羊毛/桑蚕丝/聚酯纤维的质量修正系数

分别各取10个棉/粘纤/羊毛/聚酯纤维的试样，在最佳试验条件下，按照2.4的试验步骤进行试验，再按公式（1）分别计算其对应的质量修正系数d值。计算结果可知，在N，N-二甲基甲酰胺溶液于（80±2）℃的温度下振摇15min的试验条件下，棉、粘胶纤维、羊毛和聚酯纤维均无明显的质量损失，其质量修正系数d值均为1.00。参照GB/T 2910.12—2009《纺织品 定量化学分析 第12部分：聚丙烯腈纤维、某些改性聚丙烯腈纤维、某些含氯纤维或某些弹性纤维与某些其他纤维的混合物（二甲基甲酰胺法）》可知，二甲基甲酰胺为溶剂在90 ℃ ～95℃反应1h的条件下，桑蚕丝的质量修正系数d值为1.00。可以轻易得出在N，N-二甲基甲酰胺溶液于（80±2）℃的温度下振摇15min的试验条件下，桑蚕丝的质量修正系数d值也为1.00。

3.3 混纺产品的实测纤维含量及其与真值的差值

分别准确称取一定质量的棉/粘纤/羊毛/桑蚕丝/聚酯纤维和牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维，混合而成质量比约为25%、50%、75%的试样各3个，在最佳试验条件下，分别按照2.4的试验步骤进行试验，再按公式（2）、（3）分别计算混合试样纤维含量真值和混合试样实测纤维含量，结果见表3～表4。

从表3～表4可以看出，混合试样的实测纤维含量结果与真实值的差值在-0.93%～+0.70%范围，绝对差值<1%，试验结果有良好的准确性、重现性和稳定性，说明该试验方法用于检测牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维与棉/粘纤/羊毛/桑蚕丝/聚酯纤维混纺产品的纤维含量是可行的。

4 结论

（1）采用N，N-二甲基甲酰胺对牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维与棉/粘纤/羊毛/桑蚕丝/聚酯纤维混纺产品进行纤维含量检测的最佳试验条件为溶解温度（80±2）℃，溶解（振荡）时间15min，质量修正系数d值均为1.00。

（2）本方法较FZ/T 01103—2009 的试验方法标准减少了所用试剂的种类，简化了操作过程，极大地缩短了试验时间，且所用试剂毒性较小，废液环境污染较小，易于回收处理，为该标准的修订提供了技术支撑。

（3）由于试验样品限制，本方法适用于大豆蛋白复合纤维与棉/粘纤/羊毛/聚酯纤维未染色混纺产品的纤维含量检测。对于经活性染料染色处理后的试样，有可能会对试验结果造成的影响，还有待进一步的研究。

参考文献：

[1]董勤霞， 潘玉明， 柯华. 牛奶蛋白纤维及其染印加工[J]. 印染， 2006（1）：30-33.

[2]赵博.牛奶纤维的性能及其开发应用[J]. 合成纤维， 2005（1）：41-43.

（作者单位：湖南省纤维检验局/国家苎麻产品质量监督检验中心）endprint