再生蛋白质纤维.ppt

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1、再 生 蛋白质纤 维,主要内容,再生蛋白质纤维的发展历程大豆蛋白纤维牛奶纤维再生丝素纤维,再生蛋白质纤维的发展历程,1894年，在明胶液中加入甲醛进行纺丝，制得明胶纤维。1904年Todtenhaupt用从牛乳中提炼的酪素进行纺丝，制得 酪素纤维。1935年，Ferretti进一步对酪素纤维的制备进行了研究，意大利SNIA公司开发了酪素纤维。1936年，英国Courtaulds公司开发了酪素纤维。1938年，英国ICI公司制备了花生蛋白纤维；日本油脂公司开发了以大豆为原料的纤维。1939年，Corn Product Refining 公司将从玉米中提炼的蛋白质用醇或碱溶解纺丝制得玉米蛋白纤维。

2、,再生蛋白质纤维的发展历程,20世纪40年代初，美国、英国研制了酪素纤维。1945年左右，美国杜邦、日本研究了大豆蛋白纤维。1948年，美国Varginia Carol Chemical公司开发了玉米蛋白纤维 Vicaral。1969年，日本东洋纺公司敦贺工场开始研制和试生产牛奶蛋白纤维，取名为“Chinon”(取之于法国的一城市名)，它是由牛奶蛋白和丙烯腈接枝共聚合反应而制得。1994年以来，美国DuPout公司等对玉米蛋白纤维的制造过程和纤维性能进行了研究。我国河南濮阳华康生物化学工程联合集团公司在2000年3月在国际上首次成功地进行了大豆蛋白纤维工业化生产。,大豆蛋白纤维,概述主要性能应

3、用,大豆蛋白纤维概述,大豆蛋白纤维制造原料取材于榨过油的豆粕。豆粕浸泡后提取其中的蛋白质，蛋白质经提纯取出其中的球型蛋白，球型蛋白（23-55%）与羟基高聚物(PVA，45-77%)通过引发剂进行接枝，制成一定浓度的蛋白质纺丝溶液，经湿法纺丝而成。目前，已开发的大豆蛋白纤维品种主要是大豆纤维短纤(1.28dtex38mm、51mm、76mm，1.69dtex38mm、51mm、76mm)，纤维横截面呈扁平状不规则哑铃形。大豆蛋白均匀分布在聚乙烯醇组分中形成海岛形结构，中间有微孔，纵向表面呈现不明显的沟槽，且具有一定的卷曲。,大豆蛋白纤维概述,大豆蛋白纤维概述,大豆蛋白纤维的性能,物理机械性能：

4、大豆蛋白纤维的干态断裂强力接近涤纶，高于棉、粘胶纤维、蚕丝和羊毛；干断裂伸长度高于棉，与蚕丝和粘胶纤维接近；初始模量高于真丝。物理机械性能良好。摩擦性能：摩擦系数与棉相似；摩擦系数和抗弯性小于真丝，织物悬垂性好。,弹性：纤维卷曲率1.65，一般化纤为10-15，因而纤维的抱合力小，纺纱时要加抗滑剂；残留卷曲率0.88，一般化纤为10，纤维卷曲易伸直，卷曲牢度低；纤维弹性回复率55.4，一般化纤为70-80，卷曲牢度低于一般化纤，从而纤维弹性较差。耐酸碱性：对一般溶剂及碱的稳定性较好，在稀碱溶液中，纤维重量有微量损失，即部分溶解；在浓度较高的酸溶液中会分解，对浓酸不稳定。其耐酸耐碱性能与羊毛、蚕

5、丝基本相同。,大豆蛋白纤维的性能,耐晒性能：纤维放在室外风吹雨淋日晒两个月，其颜色变浅，强力下降11，不发霉。用紫外线灯照射120h，强力下降9.8。说明纤维耐日晒能力强，且抗紫外线能力优于棉纤维，更优于粘胶纤维和蚕丝。耐热性能：纤维热收缩率较大（干热2.3%，沸水2.2%），无熔点，160微黄、强力明显下降，200 深黄，300 开始炭化、变为褐色而破坏。染色和定型温度不宜超过100。抗静电性能：纤维的质量比电阻明显小于其它化纤，接近于蚕丝纤维，静电效应小，有利于纺织加工和用于衣着。,大豆蛋白纤维的性能,染色性：纤维本色为淡黄色，可用酸性染料、活性染料染色，尤其是用活性染料染色时产品颜色鲜艳

6、而有光泽，且日晒、汗渍牢度好，与蚕丝产品相比解决了染色鲜艳但色牢度差的矛盾。中性染料匀染性、透染性较差，应谨慎使用；弱酸性、活性、直接染料适用于大豆纤维的染色。抗菌性能：大豆蛋白质中含有羟基、氨基、羧基等极性基团和人体所需多种氨基酸，对人体有一定的保健作用。加上纺丝时加入抗菌剂，能抑制大肠杆菌、脓胞菌和胞芽菌。,大豆蛋白纤维的性能,热湿舒适性能：热传递性与棉接近，具有良好热舒适性。保暖性能优于棉织物，放湿性能较好，与棉、粘胶纤维、蚕丝接近，湿热舒适性较好。织物导湿性稍低于丙纶和涤纶，高于锦纶、睛纶、蚕丝。透气性优于蚕丝、丙纶、涤纶、睛纶、锦纶。,大豆蛋白纤维的性能,透气性,导湿性,保暖性,应

7、用,目前，国内就大豆蛋白纤维面料主要开发了下述产品：（1）蚕丝大豆蛋白纤维品种系列。其混纺面料具有色泽鲜艳、闪光、双色、同色效果，手感滑糯，轻盈飘逸，可作高档丝绸服装面料。（2）羊绒、羊毛大豆蛋白纤维品种系列。有花呢、哔叽、板司呢等，可以色织、条染、批染、产品具有弹性优良、手感滑糯、光泽持久、色泽坚牢等特点，可作高档西服、女套装和衬衣面料。,（3）大豆蛋白纤维化学纤维品种系列。大豆蛋白纤维和化学纤维混纺交织产品制成具有毛型、丝型手感风格的面料，如仿毛型花呢、板司呢等；可开发中高档仿毛型产品，手感挺括、光泽好、吸湿性好、穿着舒适，可提高产品档次。（4）纯大豆纤维面料及其弹力织物。纯大豆蛋白纤维制

8、成的面料，具有棉型和毛型风格；大豆弹力织物，可将大豆纤维包覆氨纶或其它纤维包覆氨纶与大豆纤维交织，制成纬向弹力或双弹性织物，其成品具有色泽鲜艳、手感柔软、光泽好等特点。,应 用,牛奶纤维,概述加工工艺性能特征应用,牛奶纤维概述,牛奶是人们生活中不可或缺的食品，近年来牛奶的生产量不断提高，各牛奶生产企业间的竞争也日益激烈，以牛奶为原料加工为高级服装用纤维材料是当今“环保纤维”研究的热点之一。牛奶纤维在荷兰、日本等一些国家已有批量生产，且牛奶纤维内衣已由日本进入香港市场，进而进入广州市场，因其穿着特别舒适，易洗快干、耐用，而深受高收入消费群体的欢迎。日本东洋纺公司开发出了性能优异的以牛奶为原料的再

9、生蛋白质纤维Chinon，上海“正家”牛奶丝科技公司生产了“正家牌”牛奶蛋白纤维。,牛奶纤维加工工艺,牛奶纤维的性能特征,真丝般的手感：牛奶纤维具有光滑的手感，触摸时感觉温暖，具有真丝般的手感，同时，其手感柔软，易弯曲。优雅的光泽：牛奶纤维具有柔和、优雅的真丝般的光泽。极好的保暖性：牛奶纤维具有类似于真丝的低热传导率，所以保暖性好。在对织物进行的冷暖触感的测定中，牛奶纤维表现出的温暖感最好；对穿着保温性的测定表明，牛奶纤维的保温性比蚕丝好。导湿性与速干性：牛奶纤维能快速吸收水分，并且吸湿后能很快将水分散发出，不会象真丝和棉织物那样被汗水润湿后就贴在身上，同时保持真丝般的光滑和柔顺，不会有闷热的

10、不舒服感。牛奶纤维洗后能速干。,丝鸣感：牛奶纤维也属于蛋白质纤维，当牛奶纤维的织物间相互摩擦时会发出悦耳的丝鸣声响。色泽鲜艳：牛奶纤维可用和蚕丝相似的方法染色，在常温下可以得到鲜艳、丰富的色彩。轻盈舒适：牛奶纤维比蚕丝轻10%，比涤纶轻13%，穿着轻盈舒适。牛奶纤维也存在耐热性差，耐碱性差，易起皱等缺陷。,牛奶纤维的性能特征,“正家”牛奶蛋白纤维是继第一代天然纤维与第二代合成纤维后的第三代新颖纤维，是纺织材料中新的里程碑，牛奶丝不仅集前二代纤维优点于一身，更具有生物保健功能和天然持久抑菌功效。“正家牌”牛奶蛋白纤维经上海出入境检验疫局测试鉴定是100牛奶纤维，酸碱度PH值为6.80，呈微酸性与

11、皮肤保持一致，也不含致癌偶氮染料，完全符合欧共体提出的纺织品生化标准ECO-100规定的“出口纺织品呈中性或微酸性”及“禁用致癌偶氮染料”。“正家”牛奶丝产品在我国属首创，并获国家专利，被列入上海市高新技术转化A级项目。正家牛奶丝服饰面料更被评为2001-2002年流行面料入围产品。,“正家”牛奶蛋白纤维,更舒适“正家”牛奶蛋白纤维由于其重要原料是牛奶蛋白质，故含有的氨基酸有17种之多（经中科院上海生化所测定），以牛奶丝织布成衣，贴身穿着有润肤养肤，滋滑皮肤的功效。其面料有质地轻盈、柔软、穿着透气，导湿、爽身的特性，更是制作儿童服饰和女士内衣的理想面料。,“正家”牛奶蛋白纤维,更多色彩“正家”

12、牛奶蛋白纤维是高素质的蛋白质纤维，它的突出性能在面料及服饰上显示出真实、瑰丽及持久的颜色。“正家”牛奶纤维与染料的亲和性使颜色格外亮丽生动，只要在合适的洗涤条件下，即使布料经多次洗后颜色仍能鲜艳如新。,“正家”牛奶蛋白纤维,更容易打理“正家”牛奶蛋白纤维所制成的服饰并不需要任何特殊处理，只要依照洗涤方法的指示下，它的卓越功能使衣物经多次洗涤后仍能保持手感、颜色及表面不变。更奇特的是，它不象其它的动物蛋白纤维一样，如羊毛、真丝那样容易霉蛀或老化，即使放置几年以上仍能保持亮丽如新。这正意味着穿着方便、容易打理。,“正家”牛奶蛋白纤维,更多样化它既有丝质般的手感可做高档内衣，又具垂坠飘逸可制成贴身优

13、雅的晚装及流行时装。“正家”牛奶蛋白纤维是提炼自牛乳中的材料，并与高科技相结合，其独特的功能与其它纤维混合，既保留原有的纤维特性，更可提升布料的功能和品质。,“正家”牛奶蛋白纤维,牛奶纤维的应用,牛奶纤维由于具有优越的自然光泽和水分保持性，可用作各种外衣面料，如：针织套衫、T恤衫、女式衬衣、牛仔裤等，还可用于制作内衣和贴身衣服。由于牛奶纤维具有良好的保暖性，因此成为制作寝具的理想材料，当然价格也比较昂贵，此外，该纤维还可用作日常生活中的许多产品，如毛巾、浴巾、手帕等。,再生丝素纤维,概述加工方法产品性能,概 述,蚕丝纤维在纺织品以外的其它领域的应用，近20年来得到广泛的关注和研究，也确实为蚕丝

14、找到了许多新的用途。如：用于生物医疗领域的丝素膜、丝素生物传感器及药物释放材料等。丝素溶液还被广泛用于纺织品的功能性整理以及作为酶的载体。但蚕丝纤维作为“纤维皇后”，其纺织新产品的开发一直未能取得根本性的突破，近年来再生丝素纤维的研制逐渐受到了重视，并已取得了一些研究成果。虽然这些方法离再生丝素纤维的产业化生产还有一定的差距，但已经形成了比较完善的再生成形方法。,加工方法,基本加工过程：先将蚕丝脱胶后得到丝素纤维，然后将丝素纤维溶解在适当的溶剂中得到再生丝素溶液。此后的加工有两种基本形式，一是将所得的再生丝素溶液直接进行纺丝，称为自析法成纤，即在丝纤维凝固成形的过程中去除溶液中的其它离子或低分

15、子物质；二是将再生丝素溶液经过透析、成膜后再溶解在溶剂中得到纺丝液，然后进行纺丝，称为透析再溶法成纤。,加工方法,再生丝素溶液的制备 将脱胶后的丝素，在一定的温度下，经过一定的时间，溶解在一定的溶剂体系中得到再生丝素溶液。,再生丝素溶液的制备方法,加工方法,纺丝液的制备：自析法成纤是将丝素溶于MU溶液中直接制得纺丝液。透析再溶法成纤是将再生丝素溶液在去离子水中透析34天，去除溶液中的离子和低分子物质，然后经过冷冻干燥或在常温下使水分蒸发得到再生丝素膜，最后将膜溶解在溶剂中得到纺丝液。所使用的溶剂主要有六氟异丙醇（HFIP）和六氟丙酮的水合物（HFAH2O）。自析法纺丝液的浓度一般应在20wt%

16、以上，透析再溶法纺丝液的浓度一般应在10wt%左右。,在氮气等气体挤压下，纺丝液进入喷丝头形成液体细流（称为丝条），先使丝条经过2cm左右的空气隙初步凝固，然后进入凝固浴，丝条凝固成形。为了使纤维内的分子具有良好的取向度，需要对凝固后的丝纤维进行一定倍数的牵伸，牵伸可以在一定温度的水中（如：60）中进行。纺丝成形中使用的凝固剂主要有甲醇、乙醇和异丙醇。,纺丝成形及后加工,加工方法,加工方法,1-喷丝口，2-凝固浴，3-第一罗拉，4-牵伸浴，5-第二罗拉（卷绕）再生丝素纺丝装置示意图,纺丝成形及后加工,静电纺再生丝素纤维,静电纺丝的概念静电纺纤维的特点再生丝素的静电纺丝静电纺再生丝素纤维的结构,

17、静电纺丝的概念,静电纺丝是化学纤维传统溶液干法纺丝和熔体纺丝的新发展，它是使高分子溶液或熔体带电，并置于喷丝口与接收屏之间的高压电场中。静电吸引力克服高分子溶液或熔体的表面张力，从而使纺丝液成为一股带电的喷射流，并在电场中运动。高分子溶液或熔体因溶剂的蒸发或熔体冷却而固化，成为纤维状物质，最后集聚在金属网状接收屏上，形成无纺布状的纤维毡。,立式静电纺丝装置示意图,卧式静电纺丝装置示意图1-高压发生器，2-计量泵，3-活塞，4-纺丝管，5-纺丝液，6-Taylor锥，7-射流，8-细流簇，9-接收屏,多层法静电纺丝示意图,双射流法静电纺丝示意图,多喷法静电纺丝示意图,双接收环法静电纺纤维纱接收装

18、置示意图,滚筒法静电纺纤维纱接收装置示意图,静电纺纤维的特点,用静电纺丝制得的纤维比传统纺丝法制得的纤维细得多，直径一般在几十纳米至几微米之间，纤维的比表面积大。静电纺的纤维制品主要呈无纺布状纤维毡的形式。由于这些纤维形成的无纺布是一种纳米微孔材料，织物具有微小的多孔结构和很大的比表面积，还可以采用共混或复合的方法进行纺丝，因此其产品的应用领域十分广泛。静电纺织物可用作组织工程材料、高级过滤材料、自清洁材料、防护服装和功能性织物保护涂层、电子元件、纳米纤维复合材料以及农用和药用的可控制释放材料等。,再生丝素的静电纺丝,原料：脱胶后的蚕丝（丝素纤维）纺丝液的制备：将丝素在温度7080的条件下溶解于mol比为1：2：8的CaCl2/CH3CH2OH/H2O溶液中，然后将其在水中透析34天，过滤后得到一定浓度的丝素溶液，将其冷冻干燥或在2530的条件下干燥成膜。将丝素膜溶解于浓度为88%98%的甲酸中，得到一定浓度的再生丝素溶液，作为纺丝溶液。静电纺丝：将上述纺丝溶液在一定的工艺条件下纺制成纳米级丝素纤维，并使其无规地分布在一定目数的导电性金属网上，得到纳米级蚕丝丝素纤维无纺织物。,静电纺再生丝素纤维的结构,242.5368.77nm 236.9051.21nm 236.8356.99nm,