熱處理對牛奶蛋白纖維紗性能的影響

楊 琳，孫德斌，楊慶斌

(青島大學紡織服裝學院，山東 青島 266071)

牛奶蛋白纖維既有天然蠶絲的優良特性，又有合成纖維的物化性能和良好的可紡性能，是一種全新的紡織新材料。牛奶蛋白纖維織物具有外觀華麗、色澤鮮艷、穿著舒適等特點，更重要的是牛奶蛋白纖維與人體皮膚親和性好，且含有多種人體所必須的氨基酸，具有良好的保健作用[1-3]。牛奶蛋白纖維的耐熱性差[4-5]，本文通過測試熱處理對腈綸基牛奶蛋白纖維紗線性能的影響，為合理確定其干熱加工工藝和服裝護理提供參考。主要的研究指標有：紗線收縮率、白度、斷裂強力、失重率。

1 實 驗

1.1 實驗樣品

實驗中所用純牛奶蛋白纖維紗的規格為：線密度為9.84 tex，捻系數為290。

1.2 實驗儀器及試驗條件

1.2.1 實驗儀器及實驗條件

實驗儀器：101-2型干燥箱；YG061型電子單紗強力儀；電子天平(精確到0.0001 g) 。

試驗條件：拉伸速度：500 mm/min；夾持距離500 mm；溫度：20 ℃；濕度：60%；測試次數：30。

1.2.2 實驗指標

(1) 牛奶蛋白纖維紗斷裂強度和斷裂伸長率

按GB/T3916-1997，在YG061型單紗強力儀上對牛奶蛋白纖維紗進行強力測量，其中不同溫度不同時間分別取30次試驗結果的平均值。

(2) 牛奶蛋白纖維紗熱收縮率

紗線熱收縮率為紗線熱處理前的長度和熱處理后的長度差與熱處理前的長度比值的百分率。

(3) 牛奶蛋白纖維紗白度和黃度

經過熱處理的牛奶蛋白纖維紗白度發生變化，根據變化程度對經過不同溫度不同時間處理的牛奶蛋白纖維紗進行評定。

(4) 牛奶蛋白纖維紗失重率

在烘箱中處理的牛奶蛋白纖維紗在電子天平上稱重得到M1，熱處理前的牛奶蛋白纖維的重量為M2

式中：M1—熱處理后的紗線重量;

M2—熱處理前的紗線重量。

2 結果與分析

2.1 熱處理對牛奶蛋白纖維紗斷裂強度和斷裂伸長率的影響

135 ℃下經過不同時間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸實驗結果如表1所示。

表1 135 ℃下經過不同時間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸結果

150 ℃下經過不同時間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸實驗結果如表2所示。

表2 150 ℃下經過不同時間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸實驗結果

165 ℃下經過不同時間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸實驗結果如表3所示。

表3 165 ℃下經過不同時間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸實驗結果

180 ℃下經過不同時間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸實驗結果如表4所示。

表4 180 ℃下經過不同時間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸實驗結果

由表1～4可知，同一溫度下，隨著熱處理時間增加，牛奶蛋白纖維紗斷裂強度下降，斷裂伸長率增加。不同溫度下，隨著溫度升高，斷裂強度降低，斷裂伸長率升高。當溫度超過150 ℃時，斷裂強度下降的程度變大，這是因為高溫使牛奶蛋白纖維內部分子間力下降，導致斷裂強度下降，斷裂伸長率增加。

2.2 熱處理對牛奶蛋白纖維紗收縮率的影響

牛奶蛋白纖維紗的熱穩定性可以通過測量熱處理前后牛奶蛋白纖維紗的尺寸變化來表征。將牛奶蛋白纖維紗線分別置于135 ℃、150 ℃、165 ℃和180 ℃干熱環境中，恒溫處理1 h，測試收縮率。測試結果如表5所示。

表5 熱處理對牛奶蛋白纖維紗收縮率的影響

由5表可知，隨溫度升高，牛奶蛋白纖維紗收縮率升高，當溫度高于150 ℃時，收縮率將會大于5%，同時隨著溫度的升高，熱收縮率變化越快，這是因為腈綸基牛奶蛋白纖維紗中含有腈綸，而腈綸的干熱軟化點(在空氣中收縮10% 的溫度)在190～240 ℃，所以在溫度接近軟化點或者超過軟化點，牛奶蛋白纖維軟化收縮越大，熱收縮率變化也加快。

2.3 熱處理對牛奶蛋白纖維紗白度和黃度的影響

將牛奶蛋白纖維紗在不同的溫度下處理不同時間，其白度和黃度將發生變化，如表6所示。

表6 熱處理對牛奶蛋白纖維紗白度和黃度的影響

注：白度評定 1—白色(不變)，2—微黃，3—較黃，4—深黃，5—黃褐。

由表6可知，隨著干熱處理溫度提高，牛奶蛋白纖維紗白度下降黃度升高，150 ℃以下，白度變化不明顯，超過150 ℃，紗線白度下降加劇，黃度顯著上升，達到165 ℃時紗線變黃更快，熱處理時間較長時出現黃褐色，達到180 ℃時，黃度上升更加明顯，出現黃褐色的時間更短。

上述現象說明在135 ℃和150 ℃時，熱處理時間長短對牛奶蛋白纖維紗的白度影響較小，但是，當溫度超過150 ℃達到165 ℃甚至180 ℃時隨著熱處理時間的延長，白度下降越來越明顯，最后甚至出現黃褐色，這是因為高溫使得牛奶蛋白纖維紗發生降解產生黃色物質的原因。

2.4 熱處理對牛奶蛋白纖維失重率的影響

熱處理對牛奶蛋白纖維紗失重率的影響如表7所示。

表7 熱處理對牛奶蛋白纖維紗失重率的影響

由表7可知，在135 ℃下處理牛奶蛋白纖維紗不論多長時間纖維的失重率變化很小，這是因為在135 ℃時的失重率主要是由水分的蒸發引起的，隨溫度的升高，當溫度達到150 ℃時，紗線的失重率也略有增加，這說明溫度的升高使得紗線中纖維內部發生部分的降解，當溫度達到165 ℃和180 ℃時，紗線的失重率明顯加劇，溫度越高變化越大，說明高溫會使牛奶蛋白纖維紗大量降解。

3 結 論

隨著熱處理溫度和時間的增加，牛奶蛋白紗線的斷裂強度下降，斷裂伸長率增大，牛奶蛋白纖維紗收縮率升高，黃度增加，失重率增加。當溫度低于150 ℃時，牛奶蛋白纖維的性能變化不顯著；當溫度高于150 ℃時，牛奶蛋白纖維紗的斷裂強度顯著下降，斷裂伸長率、失重率和收縮率顯著增大。實際生產中，牛奶蛋白纖維紗的處理溫度應低于150 ℃。

[1] 李克兢，何建新，崔世忠.牛奶蛋白纖維的結構與性能[J].紡織學報，2006，27(8)：57-60.

[2] 孫冀，陳建興.牛奶蛋白質再生纖維[J].人造纖維，2007，37(1)：21-23.

[3] 鄭宇，程隆棣.牛奶蛋白纖維的特性、應用和定性檢測[J].上海紡織科技，2006(6)：56-57.

[4] 閻均.酪蛋白纖維及其產品開發[J].上海紡織科技，2004，32(6)：49-50.

[5] 朱廣舟.牛奶蛋白纖維產品簡介[J].現代紡織技術，2004，12(4)：26.