楊 琳，孫德斌，楊慶斌

(青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院，山東 青島 266071)

牛奶蛋白纖維既有天然蠶絲的優(yōu)良特性，又有合成纖維的物化性能和良好的可紡性能，是一種全新的紡織新材料。牛奶蛋白纖維織物具有外觀華麗、色澤鮮艷、穿著舒適等特點(diǎn)，更重要的是牛奶蛋白纖維與人體皮膚親和性好，且含有多種人體所必須的氨基酸，具有良好的保健作用[1-3]。牛奶蛋白纖維的耐熱性差[4-5]，本文通過測試熱處理對腈綸基牛奶蛋白纖維紗線性能的影響，為合理確定其干熱加工工藝和服裝護(hù)理提供參考。主要的研究指標(biāo)有：紗線收縮率、白度、斷裂強(qiáng)力、失重率。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

實(shí)驗(yàn)中所用純牛奶蛋白纖維紗的規(guī)格為：線密度為9.84 tex，捻系數(shù)為290。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及試驗(yàn)條件

1.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)儀器：101-2型干燥箱；YG061型電子單紗強(qiáng)力儀；電子天平(精確到0.0001 g) 。

試驗(yàn)條件：拉伸速度：500 mm/min；夾持距離500 mm；溫度：20 ℃；濕度：60%；測試次數(shù)：30。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)指標(biāo)

(1) 牛奶蛋白纖維紗斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率

按GB/T3916-1997，在YG061型單紗強(qiáng)力儀上對牛奶蛋白纖維紗進(jìn)行強(qiáng)力測量，其中不同溫度不同時(shí)間分別取30次試驗(yàn)結(jié)果的平均值。

(2) 牛奶蛋白纖維紗熱收縮率

紗線熱收縮率為紗線熱處理前的長度和熱處理后的長度差與熱處理前的長度比值的百分率。

(3) 牛奶蛋白纖維紗白度和黃度

經(jīng)過熱處理的牛奶蛋白纖維紗白度發(fā)生變化，根據(jù)變化程度對經(jīng)過不同溫度不同時(shí)間處理的牛奶蛋白纖維紗進(jìn)行評定。

(4) 牛奶蛋白纖維紗失重率

在烘箱中處理的牛奶蛋白纖維紗在電子天平上稱重得到M1，熱處理前的牛奶蛋白纖維的重量為M2

式中：M1—熱處理后的紗線重量;

M2—熱處理前的紗線重量。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱處理對牛奶蛋白纖維紗斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率的影響

135 ℃下經(jīng)過不同時(shí)間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 135 ℃下經(jīng)過不同時(shí)間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸結(jié)果

150 ℃下經(jīng)過不同時(shí)間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 150 ℃下經(jīng)過不同時(shí)間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果

165 ℃下經(jīng)過不同時(shí)間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 165 ℃下經(jīng)過不同時(shí)間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果

180 ℃下經(jīng)過不同時(shí)間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 180 ℃下經(jīng)過不同時(shí)間干熱處理的牛奶蛋白纖維紗的拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表1～4可知，同一溫度下，隨著熱處理時(shí)間增加，牛奶蛋白纖維紗斷裂強(qiáng)度下降，斷裂伸長率增加。不同溫度下，隨著溫度升高，斷裂強(qiáng)度降低，斷裂伸長率升高。當(dāng)溫度超過150 ℃時(shí)，斷裂強(qiáng)度下降的程度變大，這是因?yàn)楦邷厥古Ｄ痰鞍桌w維內(nèi)部分子間力下降，導(dǎo)致斷裂強(qiáng)度下降，斷裂伸長率增加。

2.2 熱處理對牛奶蛋白纖維紗收縮率的影響

牛奶蛋白纖維紗的熱穩(wěn)定性可以通過測量熱處理前后牛奶蛋白纖維紗的尺寸變化來表征。將牛奶蛋白纖維紗線分別置于135 ℃、150 ℃、165 ℃和180 ℃干熱環(huán)境中，恒溫處理1 h，測試收縮率。測試結(jié)果如表5所示。

表5 熱處理對牛奶蛋白纖維紗收縮率的影響

由5表可知，隨溫度升高，牛奶蛋白纖維紗收縮率升高，當(dāng)溫度高于150 ℃時(shí)，收縮率將會(huì)大于5%，同時(shí)隨著溫度的升高，熱收縮率變化越快，這是因?yàn)殡婢]基牛奶蛋白纖維紗中含有腈綸，而腈綸的干熱軟化點(diǎn)(在空氣中收縮10% 的溫度)在190～240 ℃，所以在溫度接近軟化點(diǎn)或者超過軟化點(diǎn)，牛奶蛋白纖維軟化收縮越大，熱收縮率變化也加快。

2.3 熱處理對牛奶蛋白纖維紗白度和黃度的影響

將牛奶蛋白纖維紗在不同的溫度下處理不同時(shí)間，其白度和黃度將發(fā)生變化，如表6所示。

表6 熱處理對牛奶蛋白纖維紗白度和黃度的影響

注：白度評定 1—白色(不變)，2—微黃，3—較黃，4—深黃，5—黃褐。

由表6可知，隨著干熱處理溫度提高，牛奶蛋白纖維紗白度下降黃度升高，150 ℃以下，白度變化不明顯，超過150 ℃，紗線白度下降加劇，黃度顯著上升，達(dá)到165 ℃時(shí)紗線變黃更快，熱處理時(shí)間較長時(shí)出現(xiàn)黃褐色，達(dá)到180 ℃時(shí)，黃度上升更加明顯，出現(xiàn)黃褐色的時(shí)間更短。

上述現(xiàn)象說明在135 ℃和150 ℃時(shí)，熱處理時(shí)間長短對牛奶蛋白纖維紗的白度影響較小，但是，當(dāng)溫度超過150 ℃達(dá)到165 ℃甚至180 ℃時(shí)隨著熱處理時(shí)間的延長，白度下降越來越明顯，最后甚至出現(xiàn)黃褐色，這是因?yàn)楦邷厥沟门Ｄ痰鞍桌w維紗發(fā)生降解產(chǎn)生黃色物質(zhì)的原因。

2.4 熱處理對牛奶蛋白纖維失重率的影響

熱處理對牛奶蛋白纖維紗失重率的影響如表7所示。

表7 熱處理對牛奶蛋白纖維紗失重率的影響

由表7可知，在135 ℃下處理牛奶蛋白纖維紗不論多長時(shí)間纖維的失重率變化很小，這是因?yàn)樵?35 ℃時(shí)的失重率主要是由水分的蒸發(fā)引起的，隨溫度的升高，當(dāng)溫度達(dá)到150 ℃時(shí)，紗線的失重率也略有增加，這說明溫度的升高使得紗線中纖維內(nèi)部發(fā)生部分的降解，當(dāng)溫度達(dá)到165 ℃和180 ℃時(shí)，紗線的失重率明顯加劇，溫度越高變化越大，說明高溫會(huì)使牛奶蛋白纖維紗大量降解。

3 結(jié) 論

隨著熱處理溫度和時(shí)間的增加，牛奶蛋白紗線的斷裂強(qiáng)度下降，斷裂伸長率增大，牛奶蛋白纖維紗收縮率升高，黃度增加，失重率增加。當(dāng)溫度低于150 ℃時(shí)，牛奶蛋白纖維的性能變化不顯著；當(dāng)溫度高于150 ℃時(shí)，牛奶蛋白纖維紗的斷裂強(qiáng)度顯著下降，斷裂伸長率、失重率和收縮率顯著增大。實(shí)際生產(chǎn)中，牛奶蛋白纖維紗的處理溫度應(yīng)低于150 ℃。

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