熱處理對腈綸基牛奶蛋白纖維性能的影響

楊　琳，徐　穎

(1.山東省紡織科學研究院，山東 青島 266032；2.山東省特種紡織品加工技術重點實驗室，山東 青島 266032；3.青島出入境檢驗檢疫局，山東 青島 266005)

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熱處理對腈綸基牛奶蛋白纖維性能的影響

楊琳1,2，徐穎3

(1.山東省紡織科學研究院，山東 青島 266032；2.山東省特種紡織品加工技術重點實驗室，山東 青島 266032；3.青島出入境檢驗檢疫局，山東 青島 266005)

摘要：文章研究了熱處理對腈綸基牛奶蛋白纖維性能的影響，包括熱收縮、白度和黃度、斷裂強度和斷裂伸長率。通過對實驗結果的分析可以發現，當溫度低于120℃時，腈綸基牛奶蛋白纖維的性能變化較??；當溫度高于120℃時，牛奶蛋白纖維的性能變化顯著，說明腈綸基牛奶蛋白纖維在后整理加工中熱處理溫度應該低于120℃，以減少對牛奶蛋白纖維性能的影響。

關鍵詞：腈綸基牛奶蛋白纖維；熱收縮；斷裂強度；斷裂伸長率

1　前言

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]。

腈綸基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：纖維收縮率、白度、斷裂強力。

2　實驗樣品、實驗儀器及實驗條件

2.1實驗樣品

實驗中所用腈綸基牛奶蛋白纖維的規格為：細度為1.67dtex，長度38mm。

2.2實驗儀器及實驗條件

實驗儀器：101-2型干燥箱(山東省紡織科學研究院提供)； LLY-06E型電子式單纖維強力儀(山東省紡織科學研究院提供)；游標卡尺(精確到0.001米)(山東省紡織科學研究院提供)。

2.2.1牛奶蛋白纖維斷裂強度和斷裂伸長率

熱處理后的牛奶蛋白纖維在溫度為20℃，相對濕度為65%的標準大氣狀態下預調濕24 h，達到平衡后，在LLY-06E型電子式單纖維強力儀上對牛奶蛋白纖維進行斷裂強度測量，其中不同溫度不同時間分別取30次試驗結果的平均值。

實驗條件：拉伸速度：15mm/min；預加張力：100mg；夾持距離：15mm；測試次數：30次。

2.2.2牛奶蛋白纖維熱收縮率

纖維熱收縮率為纖維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。

2.2.3牛奶蛋白纖維白度和黃度

經過熱處理的牛奶蛋白纖維白度發生變化，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進行評定。

3　實驗結果與分析

3.1熱處理對牛奶蛋白纖維斷裂強度和斷裂伸長率的影響

(1)未處理牛奶蛋白纖維在常溫干態條件下一次拉伸斷裂性能指標見表1。

(2)不同溫度和時間干熱處理牛奶

纖維在調濕平衡后，進行一次拉伸斷裂，實驗結果見表2。

表1未處理牛奶蛋白纖維在常溫干態條件下一次拉伸斷裂性能指標

斷裂強度(cN/dtex)斷裂伸長率(%)斷裂功(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經過不同溫度 不同時間干熱處理的牛奶蛋白纖維的拉伸實驗結果

實驗溫度(℃)處理時間(min)斷裂強度(cN/dtex)斷裂伸長率(%)斷裂功(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，隨著干熱處理時間的增長和溫度的增高，牛奶蛋白纖維的強度不斷下降，在干熱處理溫度為120℃的情況下，隨時間增加強度下降劇烈；纖維的斷裂伸長率隨干熱處理時間的增長和溫度的增高有下降的趨勢，但并未一直保持下降。干熱處理溫度為120 ℃時，斷裂伸長率下降最為劇烈。由此可知，在對牛奶蛋白纖維進行干熱處理時，盡量避免溫度超過120℃。

3.2熱處理對牛奶蛋白纖維收縮率的影響

牛奶蛋白纖維的熱穩定性可以通過測量熱處理前后牛奶蛋白纖維的長度變化來表征。將牛奶蛋白纖維放置在80℃、90℃、100℃、110℃和120℃干熱環境中，恒溫處理1小時，測試收縮率。測試結果如表3所示。

表3熱處理對牛奶蛋白纖維收縮率的影響

溫度(℃)8090100110120收縮率(%)2.122.643.384.557.16

由3表可知，隨溫度升高，牛奶蛋白纖維收縮率升高，當溫度高于100℃時，收縮率將會大于3%，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時，牛奶蛋白纖維軟化收縮變大，熱收縮率變化也加快。

3.3熱處理對牛奶蛋白纖維白度和黃度的影響

將牛奶蛋白纖維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4所示。

表4熱處理對牛奶蛋白纖維白度和黃度的影響

溫度(℃)90100110120時間(h)12345123451234512345白度11223234443445534555

注：白度評定 1—白色(不變)2—微黃 3—較黃 4—深黃 5—黃褐

由表4可知，隨著干熱處理溫度提高，牛奶蛋白纖維白度下降，黃度升高，100℃以下，白度變化不明顯，超過100℃，纖維白度下降加劇，黃度顯著上升，達到110℃時纖維變黃更快，熱處理時間較長的出現黃褐色，達到120℃時，黃度上升更加明顯，出現黃褐色的時間更短。

上述現象說明當溫度超過120℃，隨著熱處理時間的延長，白度下降劇烈，最后甚至出現黃褐色，這是因為高溫使得牛奶蛋白纖維發生降解產生黃色物質的原因。

4　結論

隨著熱處理溫度和時間的增加，腈綸基牛奶蛋白纖維的斷裂強度和斷裂伸長率都下降，牛奶蛋白纖維收縮率升高，黃度增加。當溫度高于120℃時，牛奶蛋白纖維的斷裂強度和斷裂伸長率下降劇烈、收縮率顯著增大、黃度上升明顯。因此在實際生產中，牛奶蛋白纖維的處理溫度應低于120℃。

參考文獻：

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[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.

收稿日期：2016-01-18

作者簡介：楊琳(1986—)，男，山東青島人,助理工程師。

中圖分類號：TS101文獻識別碼：A

文章編號：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