牛奶蛋白纤维的结构与性能

王桂芬

摘要：论述了牛奶蛋白纤维的发展历史。在形态结构中，通过扫描电子显微镜观察到纤维横截面呈扁平状，纵向有不规则的沟槽和海岛状的凹凸，其结晶结构存在明显的结晶和无定形的两相结构，并且有明显的结晶峰。分析了牛奶蛋白纤维的优良性能，探讨了其在纺织面料上的广泛应用。

关键词：牛奶蛋白纤维，结构，性能

前言：

牛奶蛋白纤维是将牛奶液体去水、脱脂，制成牛奶蛋白质，与聚乙烯醇共混，经湿法纺丝而成的再生纤维。牛奶蛋白纤维既具有合成纤维强度高、收缩小等品质，又具有天然纤维柔软、亲肤、吸湿、透气、染色好、色牢度强等优点，是一种集天然纤维和合成纤维优点于一身的纺织新原料，在非织造及其他领域上将会广泛应用，其前景将十分看好。

1.牛奶蛋白纤维的结构与性能

1.1牛奶蛋白纤维的结构

就国内生产的牛奶蛋白纤维而言，其主要组分是：聚丙烯腈∶牛奶酪蛋白（含量比）为68～74∶32～26;聚乙烯醇∶牛奶酪蛋白（含量比）为69～73∶31～27。牛奶蛋白纤维的横截面及表面形态的扫描电子显微镜照片，纤维横截面呈扁平状，哑铃形或腰圆形，属于异形纤维，并且在截面上有细小的微孔。我们可以观察到纤维的纵向表面有不规则的沟槽和海岛状的凹凸。用广角χ射线衍射仪测试得到牛奶蛋白纤维的衍射曲线，可以看出牛奶蛋白纤维的聚集态结构存在着结晶和无定形的两相结构，有明显的结晶峰。牛奶蛋白纤维的结晶度和晶粒尺寸，其结晶度和晶粒尺寸与PVA纤维非常接近，结晶度低于蚕丝纤维。

1.2牛奶蛋白纤维的性能

牛奶蛋白纤维的单纤断裂强度、断裂伸长率大于棉，接近羊毛、蚕丝。其初始模量比羊毛大，具有较好的抗变形能力，沸水收缩率小，面料尺寸稳定性好。牛奶蛋白纤维既具有天然蚕丝的优良特性，又具有合成纤维的物化性能，它的出现满足了人们对穿着舒适性、美观性的追求，符合保健、健康的潮流。采用此种纤维生产的织物有以下特点：外观华丽。牛奶蛋白纤维面料具有真丝般的光泽。用高支纱织成的织物，纹路细腻、清晰，悬垂性极佳，是制作高档时装的理想面料。穿着舒适。牛奶蛋白纤维面料不但有优异的外视效果，更有穿着舒适性的特性。该面料手感柔软、滑爽、质地轻薄，具有真丝与山羊绒混纺的品质;其吸湿性与棉相当，而导湿透气性远优于棉。染色性能良好。牛奶蛋白纤维本色为淡黄色，似柞蚕色。它可用酸性染料、活性染料染色。尤其是采用活性染料染色，产品颜色艳丽，光泽鲜亮，同时其日晒、汗渍牢度良好，与真丝产品相比解决了染色鲜艳与染色牢度之间的矛盾。物理性能良好。牛奶蛋白纤维的单纤断裂强度在3.0cN/dtex以上，比羊毛、棉、蚕丝的强度都高，仅次于涤纶等高强度纤维，而纤度可达到0.9dtex，目前，用1.27dtex棉型纤维在棉纺设备上已纺出6dtex的高品质纱，可开发生产高支高密高档面料。具有优异的保健功能。牛奶蛋白纤维与人体皮肤亲和性好，含有多种人体所必需的氨基酸，有良好持久的保健作用。

1.3牛奶纤维的组成和加工

牛奶纤维的主要成分为蛋白质、水、脂肪、乳糖、维生素和灰分等，其蛋白质是加工牛奶纤维的基本成分，其含固量11.4%，水分88.6%;固体成分中无脂乳固体占8.1%，脂肪占3.3%;无脂乳固体包括2.9%的蛋白质和4.5%乳糖，其余是维生素和无机物质。牛奶纤维的加工采用接枝共聚法，将牛奶乳酪中提炼的蛋白质接枝在丙烯腈聚合体中，即以牛奶乳酪和丙烯腈在体系中催化发生高聚物接枝共聚物，制成共聚体溶液，最后经纺丝再制成牛奶纤维。由于牛奶中水分占85%以上，首先要除去多余的水分，经蒸发浓缩使其含水占60%左右;然后通过脱脂、碱化等加工，制得无脂的乳浊液，并通过半透膜分离，将蛋白质收集起来，再加入无离子水和蛋白质粘合剂制成原液;随后将原液进行过滤和脱泡;然后把牛奶乳酪和丙烯腈接枝的共聚物制成共聚体溶液;最后采取干法纺丝成形，纺出的丝条将进一步作热拉伸、干燥、定型等一系列后加工处理，便得到牛奶纤维。其工艺流程为：蒸发→脱脂→碱化→分离→揉合→过滤→脱泡→共聚体溶液→纺丝→拉伸→干燥→定型→分级→包装。

2.牛奶蛋白纤维的应用

2.1纱线类的应用

牛奶蛋白纤维是继第一代天然纤维和第二代合成纤维后的新一代纤维，它用生物工程的方法把牛奶酪蛋白纤维导入合成纤维，这是纺织材料中新的里程碑。它具有优异的导湿、透气性，健康、绿色，与染料的亲和性好，易打理，可以防蛀、防虫、防老化。因此，牛奶蛋白纤维可应用在纺织上的许多方面。牛奶蛋白纤维与其它纤维混纺，不仅保留了原有纤维的特性，也使得面料更加具有独特的个性和品质。如今国内市场上牛奶蛋白纤维品种较为齐全，主要有83.33dtex、111dtex、166.65dtex牛奶蛋白纤维长丝，1.67dtex×38mm牛奶蛋白短纤，2.78dtex×88mm牛奶蛋白短纤毛条，牛奶蛋白纤维纯纺纱线以及与羊绒、羊毛、蚕丝、天丝、棉等其他纤维混纺纱线。

2.2在梭织面料和针织面料方面的应用

目前，牛奶蛋白纤维的面料市场主要有Pw、Lm、Sm、Am等四大系列。Pw、Lm系列是以100%牛奶纖维织造的针织平纹面料和罗纹面料，适合制作男女T恤、内衣等休闲家居服装;由牛奶纤维和真丝交织而成的Sm系列种类繁多，包括牛奶纤维真丝缎、牛奶纤维真丝纺、牛奶纤维真丝绢、牛奶纤维真丝。Sm系列面料集牛奶纤维和真丝的优点于一身，既有牛奶丝纤维轻盈、爽滑、悬垂性好的特性，又具有真丝柔中带韧、光洁艳丽的风格，是纺织界独创的新颖面料，特别适宜制作唐装、旗袍、晚礼服等高级服装。Am系列是将牛奶纤维加入氨纶（莱卡）织造的弹力面料，是一种特殊的复合型面料，具有柔软、弹力适度的优点，兼具牛奶纤维独有的特性，适合制作针织运动上衣、韵律健身服和美体内衣。作为礼服、唐装、各种运动装等，春季穿着具有轻盈、柔软、飘逸、悬垂的风格。夏季穿着具有透气、导湿、爽身的特性。对于男士T恤、女式休闲衫一般选用三合股纱线，因其截面呈三角形，捻度稳定，织造时不会打卷，弹性好、强力高，衣料挺括。

2.3在家纺类方面的应用

以牛奶蛋白纤维与其他纤维混纺交织的家纺面料，质地细密轻盈，透气爽滑，面料光泽优雅华贵，色彩艳丽。以牛奶蛋白纤维绒为填充物制成的牛奶被温顺松软，保温性能良好且富有弹性，具有促进睡眠，防螨抗菌，有益健康的功能，特别适用于过敏体质的人群使用。牛奶蛋白纤维可以用作面膜、创可贴、眼罩等，让人们能够每时每刻感受到牛奶般的滋润，这是因为牛奶蛋白纤维中含有天然保湿因子，能够保持皮肤水分含量，具有极佳的亲肤性，使皮肤柔润光滑、减少皱纹，实现了人们如沐牛奶浴的梦想。根据产品不同的最终用途，可以开发各种各样的高档系列产品。因此，用牛奶纤维制成的非织造布将成为一种具有较高研究价值的非织造布，将在医疗和卫生领域中得到广泛的应用。

结语：

牛奶蛋白纤维作为纺织品的一种新型纺织材料，具有良好的性能，是绿色、环保、舒适、健康的高档纤维，可以满足人们多方位的需求，因此其应用越来越广泛。目前，牛奶蛋白纤维的生产工艺还不是很成熟，无法实现大规模、批量生产，产量很低，所以牛奶纤维及其产品的价格相对较高。但是，随着人们对于牛奶蛋白纤维研究的不断深入，以及纺织科技的发展，生产工艺的逐步完善和成熟，这些问题有望得到解决，因此，牛奶蛋白纤维将具有十分广阔的开发前景和发展空间。

参考文献：

[1]富秀荣，郭增革.牛奶蛋白纤维的结构性能及其应用[J].广东化工，2012，39（02）：244-245.