新型再生蛋白質(zhì)纖維-大豆蛋白纖維（紡織材料課件）

大豆蛋白纖維大豆蛋白纖維的結(jié)構(gòu)與性能03概述01大豆蛋白纖維的應(yīng)用及不足04大豆蛋白纖維生產(chǎn)方法及工藝特點02目錄01概述大豆蛋白纖維是由我國農(nóng)民企業(yè)家李官奇于1999年發(fā)明的一種新型紡織原料，屬于再生植物蛋白纖維類，它是從榨掉油脂的大豆豆渣中提煉出來的，該纖維的整個生產(chǎn)過程對環(huán)境、空氣、人體、土壤、水質(zhì)等無污染，纖維本身主要由蛋白質(zhì)組成，是一種易生物降解的纖維。人類發(fā)明第一個化學纖維至今已有100多年的歷史，并成為當今紡織業(yè)不可缺少的主要原料，但存在三個致命弱點：是這些纖維的生產(chǎn)原料依賴日益枯竭的石油資源；一是它們的不少品種在生產(chǎn)中污染環(huán)境；二是這些化纖制品的舒適性明顯不如天然纖維。三英國人Ｍuller發(fā)明粘膠纖維美國人WallaceH.Carothers發(fā)明尼龍纖維美國杜邦公司發(fā)明腈綸纖維意大利人納塔氏發(fā)明丙綸纖維中國人李官奇發(fā)明大豆功能纖維美國杜邦公司發(fā)明腈綸纖維意大利人納塔氏發(fā)明丙綸纖維中國人李官奇發(fā)明大豆功能纖維1905年1935年1940年1944年1955年1999年1905年1935年1940年1944年1955年1999年英國人T.R.Whinfield發(fā)明滌綸纖維02生產(chǎn)方法及工藝特點大豆蛋白纖維的生產(chǎn)工藝流程從豆粕上提取純蛋白質(zhì)→蛋白質(zhì)溶解、PVA溶解、混合→紡絲原液→過濾→濕法紡絲→凝固浴絲條凝固→空氣牽伸→濕浴牽伸→干熱牽伸→半成品→半成品交聯(lián)（縮醛化）→水洗→上油→烘干→卷曲定型→切斷、打包→成品豆粕原色纖維將榨過油的豆粕利用高新技術(shù)分出離豆粕中的球蛋白，再提純球蛋白；原料的制備一將提純出的球蛋白在一定的pH值條件下溶解，然后添加引發(fā)劑，使部分蛋白質(zhì)與含羥基等基團的高聚物進行接枝，以提高與含羥基高分子物之間的相溶性進而用聚乙烯醇制備成穩(wěn)定的共混紡絲溶液。紡前準備二大豆蛋白紡絲液是將高純度大豆蛋白質(zhì)在堿的作用下，調(diào)制而成。因而蛋白質(zhì)的溶解度與溶液pH值有直接關(guān)系。在堿性條件下，有助于分子間相互作用，蛋白質(zhì)中的巰基（-SH）和二硫健（-S-S）的交換較易進行，有利于提高蛋白質(zhì)的溶解度，增加紡絲液粘度。當溶液pH<4.6時（酸性增強），蛋白質(zhì)溶解度隨pH值的增加而減??；當pH>4.6時（堿性增強），其溶解度明顯增大。因此，大豆蛋白質(zhì)溶液的pH控制在蛋白質(zhì)的等電點4.6~4.8間比較適宜。紡前準備二利用濕法紡絲設(shè)備，經(jīng)紡絲而成大豆蛋白纖維，在經(jīng)過縮醛化處理成為性能穩(wěn)定的纖維。紡絲三紡絲溶液的粘度取決于蛋白質(zhì)的濃度、pH值、反應(yīng)時間和溫度。在粘度小于410MPa·s范圍內(nèi)，粘度越大，可紡性越好。蛋白質(zhì)濃度大于14%時，紡絲溶液粘度過大，無法紡絲；低于12.5%時，紡絲溶液粘度太低，紡不出理想纖維。1紡絲溶液粘度縮醛化處理后的纖維再經(jīng)冷卻、縮醛化、水洗、上油、烘干、卷曲、定型和切斷等工序制成紡織用大豆蛋白質(zhì)纖維。后處理四2噴絲孔的長徑比由于大豆蛋白質(zhì)纖維的成纖為鍵合成纖，其可紡性較差，因而選擇大的長徑比有利于纖維成形，提高可紡性。在蛋白質(zhì)濃度、紡絲速度一定的情況下，噴絲孔長徑比為60時，纖維可紡性以及強度最好。紡絲三03大豆蛋白纖維的結(jié)構(gòu)與性能化學組成大豆蛋白纖維是一種再生植物蛋白纖維，主要成分與羊毛和真絲相類似，大豆纖維的組分是植物蛋白質(zhì)和高分子聚乙烯醇，植物蛋白質(zhì)占總量的23%-55%，高分子聚乙烯醇占總量的77%-45%。大豆蛋白由18-20種氨基酸組成，在氨基酸的側(cè)基上有不同的活性基團，如：-OH、-COOH、-NH2等,能參與各種化學反應(yīng)。在再生大豆蛋白纖維紡絲過程中，大豆蛋白中的酪氨酸、組氨酸等能與聚乙烯醇分子的羥基反應(yīng)，形成交聯(lián)；同時在醛化交聯(lián)過程中聚乙烯醇分子間、大豆蛋白質(zhì)分子間以及聚乙烯醇和大豆蛋白質(zhì)分子間都有可能產(chǎn)生各種交聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此大豆蛋白纖維的化學結(jié)構(gòu)十分復雜。外觀形態(tài)大豆蛋白纖維的橫截面呈扁平狀不規(guī)則啞鈴形，大豆蛋白均勻分布在聚乙烯醇組分中形成海島型結(jié)構(gòu)，中間有微孔，表面光潔，縱向表面呈現(xiàn)不明顯的溝槽且具有一定的卷曲。（a）大豆蛋白纖維的縱向（b）大豆蛋白纖維的橫向圖4-1大豆蛋白纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)大豆蛋白纖維的性能性能大豆纖維棉黏膠蠶絲羊毛斷裂強度(cN/dtex)干3.8~4.01.9~3.11.5~2.02.6~3.50.9~1.6濕2.5~3.02.2~3.10.7~1.11.9~2.50.7~1.3干斷裂延伸度（％）8~217~1018~2414~2525~35初始模量（kg/mm2）700~1300850~1200850~1150650~1250-鉤接強度（％）75~857030~6560~80-結(jié)節(jié)強度（％）8592~10045~6080~85-回潮率（％）8.69.013.011.014~16比量（g/cm3）1.291.50~1.541.46~1.521.34~1.381.33耐熱性在120℃左右

泛黃、發(fā)粘

（差）150℃長時間

處理變棕色

（好）150℃以上長

時間處理強

力下降

（較好）148℃以下

穩(wěn)定

（較好）（較好）耐堿性一般好好較好差大豆蛋白纖維的干態(tài)斷裂強力接近于滌綸，斷裂伸長與蠶絲和粘膠纖維接近，但是變異系數(shù)較大，這說明纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在較明顯的不勻，這給紡紗帶來一定的難度。另外，大豆蛋白纖維吸濕后，強力下降明顯。因此在紡紗過程中應(yīng)適當?shù)乜刂破浜瑵窳?，以保證紡紗過程的順利進行。1物理機械性能2摩擦、彎曲和懸垂性能大豆纖維針織物由于纖維摩擦系數(shù)小、纖維卷曲少、卷曲牢度低，易起毛而不易起球。纖維放在室外風吹雨淋日曬兩個月，纖維顏色變淺，強力下降11%，不發(fā)霉。用紫外線燈照射120小時，強力下降9.8%，說明纖維耐日曬能力強，且抗紫外線能力優(yōu)于棉纖維，更優(yōu)于粘膠和蠶絲。纖維熱收縮率較大，無熔點，160℃微黃，強力有明顯下降，200℃深黃，300℃開始炭化，變?yōu)楹稚Ｈ旧投ㄐ蜏囟炔灰顺^100℃，110℃定型，織物手感發(fā)硬。定型后如織物發(fā)硬，可用60℃以上的肥皂水水洗，織物手感會變軟。3耐曬性能、耐熱性能大豆蛋白纖維的回潮率低于天然紆維，而高于常規(guī)的合成纖維，因而大豆蛋白纖維織物放濕較快，這是影響織物濕熱舒適性的關(guān)鍵因素。它的熱阻較大，保暖性優(yōu)于絲和棉。4吸濕導濕性能大豆蛋白纖維與其他纖維的化學性能對比見表4-2。由于大豆蛋白纖維大分子中含有氨基（-NH2）和羧基(-COOH)，因此它可耐酸堿。實驗表明，在強酸性條件下（pH=1.7），處理60min后強度損失僅為5.5%（與pH=7相比）；在pH=11時，外理60min強度損失為19.2%（與pH=7相比）。這說明大豆蛋白纖維的耐酸性比耐堿性好。表4-2大豆蛋白纖維與其他纖維的化學性能對比表纖維品種羊毛大豆蛋白纖維蠶絲棉耐酸性耐稀酸(好)耐稀酸(好)耐稀酸(好)不耐熱稀酸，耐稀酸(較好)耐堿性耐稀堿(純堿),

不耐燒堿耐稀堿(純堿)，

不耐燒堿耐稀堿(純堿），

不耐燒堿耐燒堿耐霉菌性，耐蟲蛀性耐霉菌，

不耐蟲蛀耐霉菌，

耐蟲蛀耐霉菌，

不耐蟲蛀不耐菌，

耐蟲蛀5化學性能不同類型染料對大豆蛋白質(zhì)纖維針織物的染色性能見表4-3。表4-3不同類型染料對大豆蛋白質(zhì)纖維針織物的染色性能染料類型顏色染料名稱勻染性透染性弱酸性染料金黃大紅湖藍綠色黃RW大紅F-3GL+桃紅BS湖藍5GM黃RW+湖藍5GM5544好好較好好中性染料深咖啡藍灰淺棗色棕色RL黑BL棗紅GRL233較差

較好

較差弱酸性+中性染料米黃黃RW+棕

RL2較差活性染料淺黃中藍藏青淺紅艷藍Cibacron黃

LS-RCibacron

藍LS–3RCibacron

藏青FN-BLanasol紅

5BMegafix

艷藍B–RV43-44-554-5較好較好較好好較好直接染料黒色黑2V255好6染色性能04大豆蛋白纖維的應(yīng)用及不足大豆蛋白纖維的應(yīng)用大豆蛋白纖維的不足缺點漂白性能差無法消除纖維固有的米黃色。因而對大豆蛋白纖維的染整加工產(chǎn)生影響，限制了大豆蛋白纖維產(chǎn)品品種的多樣性。形態(tài)穩(wěn)定性差抗折皺性能、濕回彈性能、耐熱性能較差。纖維遇熱