维纶基牛奶蛋白纤维的显微结构与性能

　　【摘要】：在观察了维纶基牛奶蛋白纤维显微结构和燃烧性状后,研究其在常用化学试剂中的溶解性。试验结果表明,维纶基牛奶蛋白纤维在88%甲酸和浓硝酸中能够部分溶解;在沸腾水浴中,维纶基牛奶蛋白纤维能够完全溶解于75%硫酸和浓硫酸,不溶于2.5%氢氧化钠溶液。
　　【关键词】：维纶基牛奶蛋白纤维显微结构燃烧性状溶解性聚乙烯醇氢氧化钠溶液浓硫酸浓硝酸酪蛋白剩余物
　　Abstract:Themicrostructureandtheburningbehaviorsofvinylon-milkproteinfiberwereobserved,andthesolubilityofthefiberwasexplored.Theresultsshowedthatvinylon-milkproteinfibercanpartlyresolvein88%methaneacidandconcentratednitricacid,whollyresolvein75%sulphuricacidandconcentratedsulphuricacidbyboilingwaterbath,andhardlyresolvein2.5%natriumhydroxidebyboilingwaterbath.
　　Keywords:vinylon-milkproteinfiber;microstructure;burningbehavior;solubility

　　牛奶蛋白纤维是再生蛋白质纤维,是以牛奶为原料经脱水、脱脂、分离、纯化、浓缩制成牛奶酪蛋白,与高分子化合物共混、共聚制成纺丝液,再经湿法纺丝而成[1-2]。一般,牛奶酪蛋白与聚丙烯腈制得的牛奶蛋白纤维称腈纶基牛奶蛋白纤维;牛奶酪蛋白与聚乙烯醇制得的纤维称为维纶基牛奶蛋白纤维；牛奶酪蛋白与纤维素共聚制得粘胶基牛奶蛋白纤维。牛奶蛋白纤维含有多种氨基酸，具有良好的亲肤性和吸湿导湿性，抗菌防蛀，服用性强，受到消费者的青睐。
　　维纶基牛奶蛋白纤维呈浅黄色，是由牛奶酪蛋白和聚乙烯醇大分子共混、共聚、醛化、揉和、脱泡，湿法纺成的纤维，克服了合成纤维吸湿性差和天然纤维强度低的不足，其比电阻介于天然纤维和合成纤维之间，吸湿性也优于聚乙烯醇纤维（维纶，PVA），在直接染料、弱酸性染料、活性染料和中性染料中都有良好的上染能力。本文在观察维纶基牛奶蛋白纤维显微结构和燃烧性状后，研究其在常用化学试剂中的溶解性，为纤维检测提供参数。
　　1试验部分
　　1.1试验材料、仪器和试剂
　　维纶基牛奶蛋白纤维（1.56dtex×38mm，原色，浅黄色，黑龙江嫩江华强蛋白纤维有限责任公司生产)。
　　纤维细度成分显微分析仪（北京华宜卓科技有限公司）；AE240电子天平（METTLER）；HZS-H水浴振荡器（哈尔滨市东联电子技术开发有限公司）；六联可调电热器（江苏江阴市医疗仪器厂）；Y801A型恒温烘箱（常州纺织仪器厂）；索氏萃取器；酒精灯；具塞三角瓶若干。
　　甲酸（88%）；硫酸（75%）；浓硫酸；浓硝酸；氢氧化钠溶液（2.5%），石油醚（馏程为40℃～60℃）。
　　1.2试验方法
　　显微结构试验：用纤维细度成分显微分析仪观察纤维的显微结构。
　　燃烧性状试验：点燃酒精灯，用镊子夹取10mg左右纤维束，徐徐靠近火焰，观察试样对热的反应情况。将纤维移入火焰，观察纤维的燃烧情况；然后离开火焰，观察纤维的燃烧情况，并用鼻子闻试样燃烧刚熄灭的气味。最后，待试样熄灭冷却，观察残留物灰分的状态。
　　预处理：取纤维5g左右，用定量滤纸包好，置于索氏萃取器中，用石油醚萃取1h，每小时至少循环6次，待试样中的石油醚挥发后，把试样浸入冷水中浸泡1h，再在（65±5）℃的水中浸泡1h，浸泡过程中时时搅拌。水（mL）与试样（g）之比为100:1。然后抽吸脱水，晾干。
　　溶解性试验：准确称取试样1g置于具塞三角瓶中，加入100mL化学试剂，在搅拌条件下观察不同温度下纤维和试剂随时间的变化情况。待一定时间后，洗涤，抽吸排液，烘干。
　　2试验结果
　　2.1显微结构
　　在显微镜下观察维纶基牛奶蛋白纤维的横截面呈腰圆形或哑铃形（见图1），纵向有沟槽（见图2）。这种结构有利于吸湿导湿。

　　2.2燃烧性状
　　维纶基牛奶蛋白纤维靠近火焰时熔融并卷曲；进入火焰，熔融、卷曲并燃烧；离开火焰，燃烧，有时会自然熄灭。燃烧过程中散发出蛋白质燃烧时所特有的臭味。纤维燃烧的一端形成黑褐色硬块。
　　2.3溶解性
　　取维纶基牛奶蛋白纤维分别置于88%甲酸、75%硫酸、浓硫酸、浓硝酸和2.5%氢氧化钠溶液中进行溶解性试验，试验结果见表1。

　　3结论
　　3.1维纶基牛奶蛋白纤维与腈纶基牛奶蛋白纤维的显微结构不同维纶基牛奶蛋白纤维的横截面呈腰圆形或哑铃形，纵向有沟槽。腈纶基牛奶蛋白纤维的横截面呈近似圆形、扁圆形或不规则的形状；纤维纵向表面有很多长短、宽度不等的不规则沟槽。
　　3.2维纶基牛奶蛋白纤维与腈纶基牛奶蛋白纤维的燃烧性状相似纤维靠近火焰，熔融并卷曲；进入火焰，熔融、卷曲、燃烧；离开火焰，燃烧，有时自灭；残留物形成硬块；燃烧时散发出蛋白质燃烧所特有的臭味。
　　3.3维纶基牛奶蛋白纤维的溶解性在一定程度上反映了聚乙烯醇和蛋白质的化学性质维纶基牛奶蛋白纤维由聚乙烯醇和牛奶酪蛋白共混制得。两种高分子共混能改善高分子的性能，但是共混的过程包括了复杂的物理化学变化，生成产物的相态结构也会因组分浓度不同而不同。这样势必会给蛋白质复合纤维的定性鉴别尤其是定量带来困难。
　　聚乙烯醇大分子主链上有大量仲羟基，其化学性质与纤维素有许多相似之处，而且氢氧化钠溶液可以作为聚乙烯醇纺丝的凝固液。维纶纤维在88%甲酸中溶胀并溶解；在浓硝酸中迅速溶解并释放出红棕色、有刺激性气味的NO2气体；能够溶解于75%硫酸和浓硫酸；不溶于2.5%氢氧化钠溶液。蛋白质是由氨基酸组成的高聚物，是两性电解质、有等电点、具有高分子量和胶体性质、能够发生沉淀反应和变性。
　　维纶基牛奶蛋白纤维在88%甲酸和浓硝酸中能够部分溶解，从试验现象看，可能与纤维中聚乙烯醇的溶解有关，剩余物主要是蛋白质。在沸腾水浴中，维纶基牛奶蛋白纤维能够完全溶解于75%硫酸和浓硫酸，不仅与硫酸所具有的酸性有关，还应归功于较高温度下硫酸表现出的强氧化性。维纶基牛奶蛋白纤维在2.5%氢氧化钠溶液中不溶解，可以认为是聚乙烯醇与蛋白质的综合表现。