【摘要】：介绍了牛奶蛋白纤维的组成,对腈纶基及维纶基牛奶蛋白纤维及混纺织物的物理性能、漂白染色性能进行了分析、对比、研究,确定了合理的工艺技术路线和技术参数。给出了开发纯牛奶蛋白纤维及高比例牛奶蛋白纤维混纺针织物的染整工艺及实际生产中应注意的技术关键。
牛奶纤维是一种再生的乳酪蛋白纤维。它具有羊絨般柔软的手感，真丝般滑爽的质感，人造丝般亮丽的光泽。加上自身含有多种人体所需的氨基酸蛋白质和保湿因子，表現出親膚、養膚，吸湿、透气，营养保健的功能。采用牛奶蛋白纤维开发的针织产品，柔软舒适，外观華貴，光泽亮丽，抗菌抑菌，不怕虫蛀。长丝产品高雅、細膩、柔软，类似于真丝高檔品；短纤维可以纯纺，可与天然的棉、麻及再生纤维素的天丝、莫代尔、天竹纤维， 天然蛋白质的羊絨、羊毛、绢丝等多种纺织纤维以任何比例混纺。适合开发高檔贴身的针织内衣、衬衫、休闲服裝、家用服饰及床上用品。
1 牛奶蛋白纤维的組成与特性
目前，牛奶蛋白纤维的生产工艺主要分为两大系列：一是将制成牛奶乳酪蛋白的线形大分子接枝共聚在“合成羊毛之称”的聚丙烯腈大分子上；二是接枝在“合成棉花之称”的聚乙烯醇大分子上。也就是以合成大分子为載体，共聚共混之后再制成纺织用的牛奶蛋白纤维。由于牛奶纤维生产技术的不同，所以纤维性能也存在较大的差异。主要反映在牛奶纤维及织物的染色性能、物理机械性能、耐热性能等诸多方面。
1.1 牛奶蛋白纤维的組成
牛奶纤维是天然乳酪蛋白与合成高分子的共聚产物。它既不同于天然的羊毛、羊絨、兔毛及蚕丝蛋白纤维，也不同于腈纶、維纶、涤纶合成纤维。它主要含有70％左右的合成高分子，30％的乳酪蛋白类氨基酸大分子，共聚后表現出的性能发生了质的变化。理论上牛奶蛋白纤维适合于阳离子染料、弱酸性染料、活性染料、載体分散染料染色。实践证明，它更适合于活性染料染色。該纤维采用多組分的湿法纺丝工艺，纤维内部結构复雜。在纺丝加工中，由于乳酪蛋白聚乳糖高温分解极易产生黃变，加上蛋白质不耐鹼、不耐高温、纤维收缩率大等因素，給染色加工带来很多新的技术問題。
1.2 漂白難度大
聚乙烯醇类牛奶蛋白纤维在纺丝过程中受到高温、醛化、卷曲、定形的影響，乳酪蛋白聚乳糖分解使纤维黃变。在纤维或纺织品的染前漂白时，若保護蛋白质不被破坏就很難达到象棉纤维的漂白白度。聚丙烯腈类牛奶蛋白纤维雖呈奶白色，但由于聚丙烯 的不耐热和不耐鹼性，以及蛋白质部分的热分解性等，也很難做到象棉纤维的漂白白度，且影響其染色的鮮艷度。
1.3 同色性差
牛奶蛋白纤维是由多組成分組成的，雖然共聚后改变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、深色时，还是会出現色差、色不匀、色不平、多色及“閃色”現象，要达到顏色一致还有待深入研究。
1.4 耐热性差
通过差示扫描热分析，牛奶纤维在低于水的沸点达到92.7 ℃时，有一個分解峰值，它的耐热水性低于90 ℃。热天平分析时，48 ℃开始慢慢失重，當达到149 ℃时失重4％，440 ℃时失重30％，蛋白质基本被全部破坏。牛奶蛋白纤维类似于棉、麻，属于无熔点纤维，燃烧不会产生熔滴燙伤。
1.5 收缩率大
采用湿法纺丝的牛奶蛋白质纤维，橫截面呈現不規則的圓形或鋸齒形，布滿了大大小小的空穴，见圖1，縱向有許多不規則的溝槽，见圖2。蛋白质覆蓋在載体的表面，纤维能够吸湿透气的同时，提供了染料容易染色的染座。但是太多不規則的微孔和溝槽，導致纤维溶脹后收缩率大。
1.6 匀染性差
由于湿法纺丝的牛奶纤维微孔多， 对染料的吸附性强。蛋白质大分子覆蓋在纤维表面，合成大分子排列于纤维内部， 導致吸附速度过快而染料分子難以滲透、移染到纤维内部。非常容易产生色花、色泳移、色不匀等現象。
1.7 染色后不易回修
活性染料的剝色， 多数采用升温法使部分染料水解而变浅。高鹼度还原法是破坏已上染的染料而变浅。高濃度氧化法是使上染的染料被氧化而去除殘留的染料。无论哪种回修方法，对牛奶蛋白纤维强度、柔软度等都是不利的。
2 漂染工艺试验
2.1 试验材料
试验材料见表1。
2.2 试验仪器与设备
瑞士ＵＳＴEＲ烏斯特纱线条干测试仪、纱线强力机、中国台湾全自动滴料机、染色小样机、意大利ＴECNＯＲAMA全自动打样机、美国DaｔacｏLｏｒ测色、配色系統、Ｓｐecｔｒa-LiｇｈｔⅢ光源箱、瑞士ＳＳM電腦控制自动松式絡筒机、高勛筒子纱染色机、意大利卡瓦尼高頻纱线烘干机、筒纱线蒸汽烘干机、美国AＴ－LAＳ干、湿摩擦牢度测试仪、染料升華牢度机、日晒牢度机、德国ＴＨIEＳ多环染色机、意大利MCＳ气流/液流染色机、意大利奧利就针织大圓机、德国邁耶提花针织大圓机、德国布魯克超喂拉幅定形机、意大利拉菲尔拉、磨、剪毛机、意大利摩士平幅针织布预缩机、国产絨毛针织物燙光机。
2.3 漂白试验
目前纺织品常用的漂白技术分为：
氧化漂白法——双氧水、次氯—酸鈉、亚氯酸鈉漂白；还原漂白法——保险粉、漂毛—粉、二氧化硫 漂白。
經过近百次的正交试验， 得出如下結论：聚乙烯醇載体的牛奶蛋白纤维接近于彩棉的浅黃色和深褐色。在染中、深色时需要双氧水漂白，染浅色时需要采用双氧水复漂或先氧化漂白再还原漂白的方法。对于增白的产品目前只能做到奶白色，达不到纯棉产品的漂白白度。特別注意的是牛奶蛋白纤维含有氨基酸， 不能采用氯漂或亚漂。
聚丙烯腈載体的牛奶蛋白纤维雖然呈現奶白色，但是由于載体的生产批次不同，牛奶乳酪蛋白的产地不同，每批牛奶蛋白纤维的顏色也不同双氧水对聚丙烯腈載体部分的漂白效果不明顯与它的不耐热性有关。當牛奶蛋白纤维以高比例与纤维素纤维混纺的产品进行漂白时，过高的漂白温度会引起牛奶纤维的泛黃。
2.4 染色试验
根据牛奶蛋白纤维的性能和特点， 分別进行了阳离子染料、弱酸性染料、活性染料、中性染料、載体分散染料等多种染色试验研究。实践证明：纯的牛奶蛋白纤维或与天然纤维素、再生纤维素类纤维混纺的产品， 采用活性染料染色， 工艺技术穩定可靠， 色牢度高， 染料的利用率高。但是对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”現象，聚丙烯腈載体的牛奶纤维更为嚴重。如果与天然蛋白质类的羊毛、绢丝、兔毛纤维混纺，适合采用一浴两步法，先用阳离子染料染色，補加酸之后再用弱酸性染料染色。色牢度基本上能够达到同类天然蛋白质纤维的要求。对于聚乙烯醇載体的牛奶蛋白纤维，可进行載体分散染料染色，与維纶性能基本相似，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 染色牢度试验
根据反复多次的试验研究，我們确定采用活性染料的染色工艺进行牛奶蛋白纤维染色的深入研究。通过正交试验选择了最佳的技术路线、工艺条件和工艺处方。并对常用的活性染料进行了筛选分析，制定了合理的技术方案，优化筛选了适合染浅、中、深色的染料組合，并进行了提高染色牢度的试验研究。詳細试验結果见对比分析部分。
3 试验結果的对比与分析
3.1 牛奶蛋白纤维与其他蛋白质纤维的性能比较
牛奶蛋白纤维与其他蛋白质纤维的性能对比见表2。从表2可知：
a. 干態断裂强度和断裂强力：在相同条件下醇系載体的大于腈系的牛奶纤维，也大于羊毛、棉和天丝纤维。主要是由聚乙烯醇載体强力所決定的。
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