大豆蛋白改性纤维的主要生产原料是豆粕、羟基和氰基高聚物,其生产原理是将豆粕水浸分离提纯出蛋白质,将蛋白质改变空间结构并在适当的条件下与羟基和氰基高聚物共聚接枝,通过湿法纺线形成大豆蛋白质改性纤维;该纤维是一种性能优良的纤维,具有各种优良的特性,手感柔软、滑爽,导湿性优良,比电阻小、抗静电性能好,此纤维与真丝交织能显著改善真丝织物的导湿、干爽、舒适性,克服了真丝织物汗渍、水印的缺点,与羊毛交织或混纺能显著改善织物抗折皱性及抗起毛起球性,使织物手感柔软,干爽舒适,提高了毛绒织物的性能。
大豆蛋白改性纤维(未经过化学试剂处理及机械作用)外观呈浅棕色,具有一定的光泽,采用扫描式电子显微镜观察其横截面、纵向表面的形态,可以直接地观察到大豆蛋白改性纤维的横截面形态,呈扁平状、哑铃形或腰圆形,属于异形纤维。这样的纤维由于截面上有细小微孔,对纤维的吸湿、透湿性有很大的影响。从纵向表面形态上可以观察到纤维的纵向表面不光滑,有不规则的沟槽和海岛状的凹凸,这样的纵向表面形态对纤维的光泽、刚度和导湿性能均有影响,表面的不光滑使纤维具有光泽,但不会出现“极光”现象。
1.大豆蛋白改性纤维的性能
(1)大豆蛋白改性纤维的力学必能
通过对大豆蛋白改性纤维的干态断裂强力接近于涤纶,断裂伸长与蚕丝接近,这一点增强了纤维的可纺性能,表明纤维与棉、涤、纶、毛、丝等纤维混纺的良好前景。同时还可以看出大豆蛋白改性纤维没有明显的屈服点,在纤维的应变中初期弹性区域较少,而延性区域范围较广,这使得纤维在受力时应变主要以纤维的延性变形为主,纤维产生变形后,纤维部分的应变不能恢复,表现为塑性变形,这种特性在织物中表现为织物的尺寸稳定性差,容易起拱变形,要使织物具有一定的尺寸稳定性需要混纺、交织或对织物进行后加工整理。
从表1中还可以看出断裂旨力指标变异系数较大,证明该纤维存在较明显的强力不匀,这将给纺纱加工带来一定的难度;这也给纺丝加工提供了一定的理论基础,需要改进纺丝加工工艺,使之进一步成熟、完善。
(2)大豆蛋白改性纤维的密度
表1:大豆蛋白改性纤维和几种常规纤维的性能对比
纤维名称 纤维性能 |
大豆纤维 |
棉纤维 |
毛纤维 |
家蚕丝 |
涤纶纤维 |
维纶纤维 |
断裂强度 (cN/dtex) |
干态 |
5.57-5.86 |
2.6-4.3 |
0.88-1.5 |
3.0-3.5 |
4.2-5.7 |
4.0-5.7 |
湿态 |
4.05-5.11 |
2.9-5.6 |
0.67-1.43 |
1.9-2.5 |
4.2-5.7 |
2.8-4.6 |
断裂伸长率(%) |
干态 |
17.6 |
3-7 |
25-35 |
15-25 |
35-50 |
12-26 |
湿态 |
19.46 |
— |
25-50 |
27-33 |
35-50 |
12-26 |
密度(g/cm3) |
1.275 |
1.54 |
1.32 |
1.33-1.45 |
1.38 |
1.26-1.3 |
回潮率(%) (20℃,RH=65%) |
5.32 |
7-8 |
15-17 |
9 |
0.4-0.5 |
4.5-5.0 |
强力变异系数 |
干态 |
17.15% |
— |
— |
— |
— |
— |
湿态 |
17.5% |
— |
— |
— |
— |
— |
由表1可看出,大豆蛋白改性纤维的密度为1.27g/cm
3,其密度与维纶比较接近,与羊毛和蚕丝相差不大,在一定程度上体现出大豆蛋白改性纤维和毛、丝合成纤维混纺的良好前景。又可以作为鉴别大豆蛋白改性纤维和其他纤维的方法之一。
(3)大豆蛋白改性纤维的吸湿性能
从表1中还可以看出,大豆蛋白改性纤维回潮率为5.32%,低于天然纤维,但明显高于合成纤维。大豆蛋白改性纤维分子链上存在大量的羟基(—OH)、氨基(NH
2)及羧基等亲水性基团,故纤维的吸湿性能良好,因此大豆蛋白改性纤维的可纺性能好,使纤维在纺纱过程中具有一这的抱合力,保证了纤维纺纱过程的顺利进行,又可以使纤维织物在穿着过程中迅速吸收人体所产生的汗液,使人体保持一种干爽舒适的感觉。这一点也充分说明了大豆蛋白改性纤维具有良好的发展前景。
(4)染色性能
由大豆蛋白改性纤维制成的织物具有滑爽,柔软而悬垂的风格,并且其光泽亮而自然,但这些特性必须经过后整理才能实现,可见染整工艺对体现该纤维织物的滑爽、柔软、悬垂的风格以及保持其自然的光泽非常重要。
2.大豆蛋白改性纤维的应用
大豆蛋白改性纤维作为一种新型的植物蛋白性纤维,具有独特的性能,纤维与其织物具有良好的手感风格,它的纤维具有丝的光泽,并且纤维细度累赘、柔软,使所设计的产品富有丝绸质感,使织物具有良好的服用舒适性,故大豆蛋白改性纤维有“人造羊绒”之称。纤维优良的吸湿导湿性能使纤维适宜于制造各种内衣,在人体穿着过程中,保持人体的干燥、舒适。
通过各种纤维和织物的性能测试,可以了解到大豆蛋白改性纤维具有各种优异的性能,给纤维的进一步发展带来了新的前景;同时也发现了纤维在成纤工艺的纺纱过程中存在的一些问题,说明纤维的加工工艺需要进一步的提高和完善。
随着大豆蛋白改性纤维成纤技术的不断完善,纺织加工工艺的不断成熟,该纤维将作为纺织行业新增添的一种优良的纺织原料,并且符合纤维发展的趋势,所以研究开发大豆蛋白改性纤维纺织品将有重要意义。(摘自《化纤导报》)