【摘要】：介紹了牛奶蛋白纖維的組成,對(duì)腈綸基及維綸基牛奶蛋白纖維及混紡織物的物理性能、漂白染色性能進(jìn)行了分析、對(duì)比、研究,確定了合理的工藝技術(shù)路線(xiàn)和技術(shù)參數(shù)。給出了開(kāi)發(fā)純牛奶蛋白纖維及高比例牛奶蛋白纖維混紡針織物的染整工藝及實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)注意的技術(shù)關(guān)鍵。
牛奶纖維是一種再生的乳酪蛋白纖維。它具有羊絨般柔軟的手感，真絲般滑爽的質(zhì)感，人造絲般亮麗的光澤。加上自身含有多種人體所需的氨基酸蛋白質(zhì)和保濕因子，表現(xiàn)出親膚、養(yǎng)膚，吸濕、透氣，營(yíng)養(yǎng)保健的功能。采用牛奶蛋白纖維開(kāi)發(fā)的針織產(chǎn)品，柔軟舒適，外觀(guān)華貴，光澤亮麗，抗菌抑菌，不怕蟲(chóng)蛀。長(zhǎng)絲產(chǎn)品高雅、細(xì)膩、柔軟，類(lèi)似于真絲高檔品；短纖維可以純紡，可與天然的棉、麻及再生纖維素的天絲、莫代爾、天竹纖維， 天然蛋白質(zhì)的羊絨、羊毛、絹絲等多種紡織纖維以任何比例混紡。適合開(kāi)發(fā)高檔貼身的針織內(nèi)衣、襯衫、休閑服裝、家用服飾及床上用品。
1 牛奶蛋白纖維的組成與特性
目前，牛奶蛋白纖維的生產(chǎn)工藝主要分為兩大系列：一是將制成牛奶乳酪蛋白的線(xiàn)形大分子接枝共聚在“合成羊毛之稱(chēng)”的聚丙烯腈大分子上；二是接枝在“合成棉花之稱(chēng)”的聚乙烯醇大分子上。也就是以合成大分子為載體，共聚共混之后再制成紡織用的牛奶蛋白纖維。由于牛奶纖維生產(chǎn)技術(shù)的不同，所以纖維性能也存在較大的差異。主要反映在牛奶纖維及織物的染色性能、物理機(jī)械性能、耐熱性能等諸多方面。
1.1 牛奶蛋白纖維的組成
牛奶纖維是天然乳酪蛋白與合成高分子的共聚產(chǎn)物。它既不同于天然的羊毛、羊絨、兔毛及蠶絲蛋白纖維，也不同于腈綸、維綸、滌綸合成纖維。它主要含有70％左右的合成高分子，30％的乳酪蛋白類(lèi)氨基酸大分子，共聚后表現(xiàn)出的性能發(fā)生了質(zhì)的變化。理論上牛奶蛋白纖維適合于陽(yáng)離子染料、弱酸性染料、活性染料、載體分散染料染色。實(shí)踐證明，它更適合于活性染料染色。該纖維采用多組分的濕法紡絲工藝，纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在紡絲加工中，由于乳酪蛋白聚乳糖高溫分解極易產(chǎn)生黃變，加上蛋白質(zhì)不耐鹼、不耐高溫、纖維收縮率大等因素，給染色加工帶來(lái)很多新的技術(shù)問(wèn)題。
1.2 漂白難度大
聚乙烯醇類(lèi)牛奶蛋白纖維在紡絲過(guò)程中受到高溫、醛化、卷曲、定形的影響，乳酪蛋白聚乳糖分解使纖維黃變。在纖維或紡織品的染前漂白時(shí)，若保護(hù)蛋白質(zhì)不被破壞就很難達(dá)到象棉纖維的漂白白度。聚丙烯腈類(lèi)牛奶蛋白纖維雖呈奶白色，但由于聚丙烯 的不耐熱和不耐鹼性，以及蛋白質(zhì)部分的熱分解性等，也很難做到象棉纖維的漂白白度，且影響其染色的鮮艷度。
1.3 同色性差
牛奶蛋白纖維是由多組成分組成的，雖然共聚后改變了其中合成大分子的性能，可采用活性染料染色，但是在染中、深色時(shí)，還是會(huì)出現(xiàn)色差、色不勻、色不平、多色及“閃色”現(xiàn)象，要達(dá)到顏色一致還有待深入研究。
1.4 耐熱性差
通過(guò)差示掃描熱分析，牛奶纖維在低于水的沸點(diǎn)達(dá)到92.7 ℃時(shí)，有一個(gè)分解峰值，它的耐熱水性低于90 ℃。熱天平分析時(shí)，48 ℃開(kāi)始慢慢失重，當(dāng)達(dá)到149 ℃時(shí)失重4％，440 ℃時(shí)失重30％，蛋白質(zhì)基本被全部破壞。牛奶蛋白纖維類(lèi)似于棉、麻，屬于無(wú)熔點(diǎn)纖維，燃燒不會(huì)產(chǎn)生熔滴燙傷。
1.5 收縮率大
采用濕法紡絲的牛奶蛋白質(zhì)纖維，橫截面呈現(xiàn)不規(guī)則的圓形或鋸齒形，布滿(mǎn)了大大小小的空穴，見(jiàn)圖1，縱向有許多不規(guī)則的溝槽，見(jiàn)圖2。蛋白質(zhì)覆蓋在載體的表面，纖維能夠吸濕透氣的同時(shí)，提供了染料容易染色的染座。但是太多不規(guī)則的微孔和溝槽，導(dǎo)致纖維溶脹后收縮率大。
1.6 勻染性差
由于濕法紡絲的牛奶纖維微孔多， 對(duì)染料的吸附性強(qiáng)。蛋白質(zhì)大分子覆蓋在纖維表面，合成大分子排列于纖維內(nèi)部， 導(dǎo)致吸附速度過(guò)快而染料分子難以滲透、移染到纖維內(nèi)部。非常容易產(chǎn)生色花、色泳移、色不勻等現(xiàn)象。
1.7 染色后不易回修
活性染料的剝色， 多數(shù)采用升溫法使部分染料水解而變淺。高鹼度還原法是破壞已上染的染料而變淺。高濃度氧化法是使上染的染料被氧化而去除殘留的染料。無(wú)論哪種回修方法，對(duì)牛奶蛋白纖維強(qiáng)度、柔軟度等都是不利的。
2 漂染工藝試驗(yàn)
2.1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)材料見(jiàn)表1。
2.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備
瑞士ＵＳＴEＲ烏斯特紗線(xiàn)條干測(cè)試儀、紗線(xiàn)強(qiáng)力機(jī)、中國(guó)臺(tái)灣全自動(dòng)滴料機(jī)、染色小樣機(jī)、意大利ＴECNＯＲAMA全自動(dòng)打樣機(jī)、美國(guó)DaｔacｏL(fēng)ｏｒ測(cè)色、配色系統(tǒng)、Ｓｐecｔｒa-LiｇｈｔⅢ光源箱、瑞士ＳＳM電腦控制自動(dòng)松式絡(luò)筒機(jī)、高勛筒子紗染色機(jī)、意大利卡瓦尼高頻紗線(xiàn)烘干機(jī)、筒紗線(xiàn)蒸汽烘干機(jī)、美國(guó)AＴ－LAＳ干、濕摩擦牢度測(cè)試儀、染料升華牢度機(jī)、日曬牢度機(jī)、德國(guó)ＴＨIEＳ多環(huán)染色機(jī)、意大利MCＳ氣流/液流染色機(jī)、意大利奧利就針織大圓機(jī)、德國(guó)邁耶提花針織大圓機(jī)、德國(guó)布魯克超喂拉幅定形機(jī)、意大利拉菲爾拉、磨、剪毛機(jī)、意大利摩士平幅針織布預(yù)縮機(jī)、國(guó)產(chǎn)絨毛針織物燙光機(jī)。
2.3 漂白試驗(yàn)
目前紡織品常用的漂白技術(shù)分為：
氧化漂白法——雙氧水、次氯—酸鈉、亞氯酸鈉漂白；還原漂白法——保險(xiǎn)粉、漂毛—粉、二氧化硫 漂白。
經(jīng)過(guò)近百次的正交試驗(yàn)， 得出如下結(jié)論：聚乙烯醇載體的牛奶蛋白纖維接近于彩棉的淺黃色和深褐色。在染中、深色時(shí)需要雙氧水漂白，染淺色時(shí)需要采用雙氧水復(fù)漂或先氧化漂白再還原漂白的方法。對(duì)于增白的產(chǎn)品目前只能做到奶白色，達(dá)不到純棉產(chǎn)品的漂白白度。特別注意的是牛奶蛋白纖維含有氨基酸， 不能采用氯漂或亞漂。
聚丙烯腈載體的牛奶蛋白纖維雖然呈現(xiàn)奶白色，但是由于載體的生產(chǎn)批次不同，牛奶乳酪蛋白的產(chǎn)地不同，每批牛奶蛋白纖維的顏色也不同雙氧水對(duì)聚丙烯腈載體部分的漂白效果不明顯與它的不耐熱性有關(guān)。當(dāng)牛奶蛋白纖維以高比例與纖維素纖維混紡的產(chǎn)品進(jìn)行漂白時(shí)，過(guò)高的漂白溫度會(huì)引起牛奶纖維的泛黃。
2.4 染色試驗(yàn)
根據(jù)牛奶蛋白纖維的性能和特點(diǎn)， 分別進(jìn)行了陽(yáng)離子染料、弱酸性染料、活性染料、中性染料、載體分散染料等多種染色試驗(yàn)研究。實(shí)踐證明：純的牛奶蛋白纖維或與天然纖維素、再生纖維素類(lèi)纖維混紡的產(chǎn)品， 采用活性染料染色， 工藝技術(shù)穩(wěn)定可靠， 色牢度高， 染料的利用率高。但是對(duì)于特殊的敏感色及中、深色存在一定程度上的“色不平或閃色”現(xiàn)象，聚丙烯腈載體的牛奶纖維更為嚴(yán)重。如果與天然蛋白質(zhì)類(lèi)的羊毛、絹絲、兔毛纖維混紡，適合采用一浴兩步法，先用陽(yáng)離子染料染色，補(bǔ)加酸之后再用弱酸性染料染色。色牢度基本上能夠達(dá)到同類(lèi)天然蛋白質(zhì)纖維的要求。對(duì)于聚乙烯醇載體的牛奶蛋白纖維，可進(jìn)行載體分散染料染色，與維綸性能基本相似，染料上色率低， 顏色不鮮艷。明顯不如采用活性染料染色的效果好。
2.5 染色牢度試驗(yàn)
根據(jù)反復(fù)多次的試驗(yàn)研究，我們確定采用活性染料的染色工藝進(jìn)行牛奶蛋白纖維染色的深入研究。通過(guò)正交試驗(yàn)選擇了最佳的技術(shù)路線(xiàn)、工藝條件和工藝處方。并對(duì)常用的活性染料進(jìn)行了篩選分析，制定了合理的技術(shù)方案，優(yōu)化篩選了適合染淺、中、深色的染料組合，并進(jìn)行了提高染色牢度的試驗(yàn)研究。詳細(xì)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)對(duì)比分析部分。
3 試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比與分析
3.1 牛奶蛋白纖維與其他蛋白質(zhì)纖維的性能比較
牛奶蛋白纖維與其他蛋白質(zhì)纖維的性能對(duì)比見(jiàn)表2。從表2可知：
a. 干態(tài)斷裂強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)力：在相同條件下醇系載體的大于腈系的牛奶纖維，也大于羊毛、棉和天絲纖維。主要是由聚乙烯醇載體強(qiáng)力所決定的。
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