牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维结构及其性能研究

摘要

牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维，俗称牛奶蛋白纤维，是利用牛奶中提取的酪蛋白与聚丙烯腈共聚或共混后通过湿法纺丝而形成的，自问世以来就受到较多的关注。本课题对牛奶蛋白短纤维的组成和结构、物理机械性能、染色性能、耐热、耐酸以及耐碱等性能进行了系统、全面的分析，同时还对牛奶蛋白纤维混纺针织面料进行了测试分析。 首先，通过氨基酸成分分析得出牛奶蛋白纤维含有17种氨基酸，质量分数达24.86％，其中中性氨基酸40.90％，碱性和酸性氨基酸分别为28.34％和26.80％，另外还包括1.82％和2.14％的胱氨酸和蛋氨酸。红外光谱分析得出，牛奶蛋白纤维由酪素和聚丙烯腈共同组成。X衍射分析显示牛奶蛋白纤维是一种半结晶的纤维，聚集态结构中结晶区和无定形区两相结构并存，且有着明显的结晶峰，结晶度为45.22％，晶区取向度72.10％。SEM观察显示牛奶蛋白纤维横截面呈近圆形，纤维表面有细小的微孔和较多的凹凸，纵向有长短、宽窄不规则的沟槽。 其次，通过测试分析得出，牛奶蛋白纤维ZCA的断裂强度是4.0cN/dtex，是棉断裂强度的1.3倍，是羊毛的2倍，是牛奶蛋白纤维HCA的1.4倍，而ZCA断裂伸长率是25％，比HCA的低20％。两种牛奶蛋白纤维湿强都有所降低，尤以HCA降幅更为明显，高达42.90％；ZCA动、静摩擦系数比较大，分别高达0.44和0.49。其纤维质量比电阻为1010Ωg/cm2，静电情况比较严重。牛奶蛋白纤维的卷曲率、卷曲回复率较低。在50℃和130℃下处理8h，牛奶蛋白纤维强力分别降低了8.52％和27.75％。TG曲线分析显示，ZCA在低温时的耐热性能比腈纶略差，纤维热裂解从220℃开始，重量急剧减少，裂解高峰发生在318.5℃附近。至600℃时重量变化率约为-51.73％。DSC分析显示，ZCA分别在50℃～110℃和210℃～293℃范围内出现吸热台阶，与之相反，HCA在210℃～293℃出现的是放热峰。牛奶蛋白纤维相对的耐酸不耐碱，6mol/L的硫酸溶液处理90min之后牛奶纤维的强力减少了29.27％，同样浓度的氢氧化钠溶液处理90min后，强力减少了48.78％，受酸、碱处理后的纤维发生溶胀，断裂伸长率有所增加。 再次，通过使用活性Cibacron红和活性X—RG黄染料，采用一浴两步变性方法对纤维进行染色研究，试验证明该工艺能提高纤维的上染率和固色率，上染率最大增幅达23％，固色率最大增幅达33％。碳酸钠用量应在10g/L～20g/L之间，上染时间以50min最佳，上染温度不宜超过90℃。 最后，测试分析了牛奶蛋白纤维/棉混纺针织物的服用性能，结果显示该织物具有良好悬垂性能，透气性以及保暖性；强力适中，耐磨牢度、抗起毛起球性能、耐水洗尺寸稳定性和折皱回弹性相对较差。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2国外再生蛋白纤维的发展历史与现状

1.3国内再生蛋白纤维的发展历史与现状

1.4牛奶蛋白纤维的一般生产过程

1.4.1酪素的结构和性能

1.4.2成丝工艺的理论基础

1.4.3牛奶蛋白纤维的制备工艺

1.5我国牛奶蛋白纤维的发展前景

1.6本文的研究内容和意义

1.6.1本文的研究内容和方法

1.6.2本课题研究的意义

参考文献

第二章牛奶蛋白纤维的组成与结构

2.1实验部分

2.1.1实验材料与设备

2.1.2测试方法

2.2结果与讨论

2.2.1氨基酸成分分析

2.2.2红外光谱分析

2.2.3 X衍射分析

2.2.4纤维表面形态

2.3本章小结

参考文献

第三章牛奶蛋白纤维的物理机械性能

3.1实验部分

3.1.1实验材料与设备

3.1.2测试方法

3.2结果与讨论

3.2.1牛奶蛋白纤维基本物理机械性能测试分析

3.2.2牛奶蛋白纤维吸湿行为的研究

3.2.3牛奶蛋白纤维热性能分析

3.2.4牛奶蛋白纤维耐酸碱性能分析

3.3本章小结

参考文献

第四章牛奶蛋白纤维染色性能分析

4.1实验部分

4.1.1实验材料

4.1.2染整工艺

4.1.3测试方法

4.2结果与讨论

4.2.1染料最大吸收波长

4.2.2染色性能分析

4.3本章小结

参考文献

第五章牛奶蛋白纤维产品性能分析

5.1实验部分

5.1.1实验原料与设备

5.1.2测试方法

5.2结果与讨论

5.2.1纱线强力分析

5.2.2织物强力分析

5.2.3织物外观保持与尺寸稳定性

5.2.4织物舒适性能测试分析

5.3本章小结

参考文献

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

攻读硕士期间发表文章

致谢