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可再生资源型蛋白质纤维项目第一章农业资源利用“开发再生纤维”前景植物蛋白质纤维是由我国发明拥有自主知道产权,高新科技发明专利,是一种资源新型纤维。
被我国纺织专家院士誉为“人造羊绒”。
21世纪的纤维革命,正如国家经贸委,国家纺织协会2001年10月11日在人民大会堂向中外新闻媒体介绍,中国蛋白质纤维研制成功,并投入使用,是世界和人类一大重要贡献,是一项具有人类重大战略意义科技成果。
中国纺织业协会会长及国内著名纺织材料专家、纺织工程院士称这是一项具有里程碑性质的重大发明,应当载入科技史册,为我国农业副产品的深加工增值开壁了一条新路子。
蛋白质纤维科技技术是利用我国资源丰富大豆(饼)、玉米浆(渣)提取的蛋白质做为原料,采用生物合成技术,改变球刑蛋白空间结构,变成线型体,制成溶液,用现代湿法纺丝设备喷丝成纤维,并经后处理工艺技术纺丝成型。
有色蛋白质纤维,其纤维品质优于其他纤维性能,他可加工,制做各种高档纺织面料。
符合国家发改委等九部委联合下发,鼓励开发再生资源纤维政策。
该技术研制成功,为我国纺织工业发展和产业结构调整,及我国农业副产品深加工发展,起到了极大带动作用。
我国农业资源丰富,再生资源利用空间极大。
据2002年1月21日国家粮油信息报道,我国年产大豆1500万吨,其中700-750万吨用于榨油,根据计算每吨豆柏可提取蛋白质13.7%,每年可产生103万吨蛋白质用于生产蛋白质纤维,我国每年产玉米16200吨,其中4500万吨蛋用于玉米淀粉,等副产品加工,每吨玉米浆可提取蛋白质14.2%,每年可产生639万吨蛋白质用于生产蛋白质纤维(另外农业副料菜籽(饼)、棉籽(粕)均可提取蛋白质用于再生纤维生产)。
根据我国现有大豆、玉米副料资源,可增加我国纺织用原米742万吨,如资源利用率达到100%,可减少我国每年种植棉花耕地4500万亩。
据2007年1月29日国家发改委等十部委联合发文,鼓励开发资源研制开发再生纤维,大力推进我国纺织结构调整,促进纺织工业可持续发展。
第四章蛋白质纤维§4.1蛋白质纤维的一般知识蛋白质纤维:指基本组成物质为蛋白质的一类纤维。
毛:羊毛、驼毛、兔毛、马毛天然蛋白质纤维蚕丝:桑蚕丝,柞蚕丝蛋白质纤维再生蛋白质纤维大豆纤维,牛奶纤维一蛋白质的组成及结构属于高分子化合物,结构十分复杂,蛋白质又称朊,是构成生命最原始最基础的物质,羊毛的主要成分是:角朊(角质),丝的主要成分是丝朊(丝素)。
1 元素组成主要元素:碳、氢、氧、氮,还有少量硫磷、铁2 氨基酸组成蛋白质的基本组成为氨基酸,主要为α-氨基酸,结构通式:H2N—CH2—COOHR3 分子结构蛋白质分子是氨基酸彼此通过氨基和羧基脱水缩合,以酰胺键(即肽键-CO-NH-)联接而成的大分子。
酰胺键又称为肽键,由肽键相连接的缩氨酸叫做肽。
R 蛋白质大分子链为多肽链,又称为多缩氨酸链,是由基团—NH—CH—CO—重复连接而成。
分子之间的作用力:氢键、盐式键、二硫键二蛋白质的两性性质蛋白质分子中既含有氨基又含有羧基,因而具有酸性又具有碱性,是典型的两性高分子电解质。
等电点:调节溶液中的pH值,当蛋白质所带的正负电荷数相等时,此时的pH值即为蛋白质的等电点。
羊毛等电点:4.2~4.8 蚕丝等电点:3.5~5.2在等电点时,具有特别重要的性质:蛋白质不发生电泳现象,溶解度、膨化度、粘度、渗透压、导电率等均显示最低值。
§4.2羊毛羊毛主要指:绵羊身上剪下的毛。
羊毛的特性:弹性好,手感丰满、吸湿能力强、保暖性好,不易沾污,光泽柔和、染色性能优良,具有独特的缩绒性。
一羊毛的形态结构原毛:从羊身上剪下来的羊毛羊毛杂质:羊毛脂、羊汗、沙土、水分、草屑、草籽或其他植物性杂质。
羊毛脂:高级脂肪酸和高级一元醇组成的复杂的有机混合物羊汗:有机酸盐和无机酸盐组成羊毛可分为三个部分:毛尖、毛根、毛干。
外观:羊毛纤维具有天然卷曲、纵向呈鳞片覆盖的圆柱体,从内至外分为三层:鳞片层(表皮层)、皮质层、髓质层鳞片层(表皮层):逆鳞片方向的摩擦系数大于顺鳞片方向的摩擦系数,称为定向摩擦系数,这使羊毛具有缩绒性和毡缩性。
再生蛋白纤维的研制及性能分析奚柏君 姜永峰 宣光容 楼利琴 绍兴文理学院纺织服装系 312000 郭 跃绍兴托普信息技术学院 312000摘 要 利用某些不可纺蛋白质纤维或废弃蛋白质材料成功研制了再生蛋白纤维,这种纤维性能优异,生产工艺流程简单,具有较好的发展前景。
关键词:再生蛋白纤维 性能 工艺流程中图分类号:TQ 341.5 TS102.5121 前 言天然蛋白质纤维如蚕丝、羊毛、兔毛等虽有许多优良的特性,其纺织品也深受消费者欢迎,但价格较高,数量占纤维总量的5%,难以满足现有生产的需求,因此提出了开发新型再生蛋白质纤维的问题。
再生蛋白质纤维在国内外均有报道,但由于使用原料的局限,纤维性能及生产工艺难以尽如人意,价格也较高。
我们通过多年努力,利用猪毛、羊毛下脚料等不可纺蛋白质纤维或废弃蛋白质材料成功研制了几个系列的再生蛋白纤维。
该纤维性能良好,原料来源广泛,且利用了某些废弃材料,有利于环境保护,用这种纤维制成的纺织品手感丰满,性能优良,价格远低于同类羊毛面料,具有较大的市场竞争力。
2 再生蛋白原液的制备2.1 原料猪毛或羊毛下脚料、过氧乙酸、氢氧化钠。
2.2 工艺流程猪毛或羊毛下脚料→洗涤→烘干称重→过氧乙酸氧化→水洗→脱水→稀碱水解→过滤→成品(再生蛋白原液)。
2.3 水解原理羊毛、猪毛等蛋白在同一肽链的C=O 和-N H -之间生成氢键,氨基酸侧链上的R 2基则指向螺旋外边,所以羊毛中的α2角蛋白中大部分为α2螺旋的二级结构,羊毛的α2螺旋区除氢键外,还有-S -S -桥的存在,根据其结构特点,我们作了适当的结构改性处理,使蛋白质上产生一定的亲水性的-COONa 和-SO 3Na ,从而溶解于水中形成水解蛋白质,其反应如下: 蛋白质与多肽间没有明显的界限,蛋白质是分子量大的肽,经部分水解时能生成多肽,为了使蛋白液中由整个电路分析得知:当U 0(t )=±U i 时,电路换向。
由此得t 的表达式为:t =-θR C 9[1+(R 33/θR )]≈-θR C 9其中:θ=-[1+(R 33/R 30)]≈-510,是个常数。
Fiber Technology纤维技术蛋白质纤维分天然蛋白质纤维(如羊毛、蚕丝等)和再生蛋白质纤维两大类。
按原料来源,再生蛋白质纤维又有再生动物蛋白质纤维和再生植物蛋白质纤维之分。
再生动物蛋白质纤维主要指从牛乳、羊毛、猪毛等中提取蛋白质纺制的纤维,再生植物蛋白质纤维主要指从大豆、花生、油菜籽、玉米等中提取蛋白质纺制的纤维。
1 国内、外再生蛋白质纤维的研发 国外从19世纪末、20世纪初即开始对再生蛋白质纤维进行研究,1935年意大利科学家、1938年英国ICI公司、1939年Corn Product Refining公司曾分别探讨从牛乳、花生、玉米、大豆豆粕中提取蛋白质,再进行纺丝。
20世纪40年代初,美国研制了酪素纤维;1945年美、英又研究了大豆蛋白质纤维;1948年美国通用汽车公司从豆粕中提取了大豆蛋白质纤维,但大多因为纤维性能较差,无法进行纺织加工而中断研究。
近年来,由于“可持续发展战略和回归自然,热爱生命,保护环境”成为纺织化纤工业调整的重要主题,国内外对再生纤维的研制又重视起来。
日本东洋纺公司开发的牛奶蛋白质纤维实现了工业化生产,但成本高、规模小;加拿大Nexia公司利用转基因技术,通过遗传工程,培育出一种将蚕的基因植入非洲普通山羊体内,培养出的山羊产的奶中所含蛋白质的结构与天然真丝蛋白质结构相同,从而以该种山羊奶为原料生产丝绸;DuPont(杜邦)公司利用生物工程和基因技术纺制人造蜘蛛丝蛋白质,研制出有“生物钢材”之称的蜘蛛丝,引起广泛关注。
我国在20世纪50年代、70年代曾分别对再生蛋白质纤维进行过初步的探索,但未获成功。
90年代,四川省曾对蚕蛹再生蛋白质纤维进行了研制,虽然纤维实现了小批量生产,但蛋白质含量较低,且在织造和印染加工中存在很多问题,严重影响了该类产品的开发和技术推广。
东华大学、金山石化曾对酪素/丙烯脂接枝共聚物的纺丝进行过研究,但亦停留于理论探讨,未见其产品;复旦大学和东华大学曾对再生丝素溶液的纺丝进行过研究,亦未能实现工业化生产。
再生动物蛋白纤维的研究进展贾书刚;姚金波;孙艳丽;李博【摘要】总结了国内外再生动物蛋白质纤维的研究状况,着重介绍了牛奶蛋白复合纤维、胶原蛋白再生纤维、再生丝素蛋白纤维、再生角蛋白纤维等几种再生动物蛋白纤维的研究进展、生产原理、应用以及目前存在的主要问题.结果发现,再生动物蛋白纤维无毒无害、亲肤性好,但它们的物理机械性能较差.并且,在生产和应用过程中仍有许多问题需要解决,因此再生动物蛋白纤维的研究意义重大.【期刊名称】《毛纺科技》【年(卷),期】2013(041)010【总页数】5页(P60-64)【关键词】动物蛋白;纤维;再生【作者】贾书刚;姚金波;孙艳丽;李博【作者单位】天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室,天津300387;天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室,天津300387;天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室,天津300387;天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室,天津300387【正文语种】中文【中图分类】TS102.512天然蛋白质纤维主要包括羊毛和蚕丝,是最早加以利用的纺织纤维,至今仍是纺织工业的重要原料。
蛋白质纤维因其优良的性能,深受广大消费者的青睐。
但是,这些纤维年产量有限,不能完全满足人们的需求,并且,据不完全统计,世界上每年消耗的羊毛纤维为200万t,可以推测,每年也将产生约200万t的羊毛废弃物。
在环境问题日益严重、资源逐渐匮乏的今天,显然不符合可持续发展的要求。
因此,蛋白质资源的再生利用已成为国内外关注的热点。
再生蛋白质纤维是从天然动物或植物(如花生、玉米、大豆等)中提炼出的蛋白质溶液,经纺丝而成的,可分为再生植物蛋白质纤维与再生动物蛋白质纤维[1]。
其中,再生动物蛋白质纤维的研究可追溯到19世纪末期[2]。
1866年休斯E E首先成功地从动物胶中制出人造蛋白质纤维,他将动物胶溶于乙酸,在硝酸酯的水溶液中凝固纺丝,然后以亚铁盐溶液脱硝,进一步加工得到蛋白质纤维,但未实现工业化。
再生蛋白质纤维再生蛋白质纤维是从天然牛乳或植物中提炼出的蛋白质溶解液,多依托于一定的基体(如聚丙烯脂、聚乙烯醇等)经纺丝而成,可分为再生植物蛋白纤维与再生动物蛋白纤维。
(1)大豆蛋白纤维大豆蛋白纤维是世界上唯一由中国自主研制开发的植物纤维,这项技术的发明人李官奇先生于2004年初荣获世界知识产权组织发明专利金奖。
大豆蛋白纤维可称为新世纪的“生态家纺纺织纤维”。
大豆蛋白纤维是采用化学、生物化学的方法浸泡去掉油脂的大豆粕,提取豆粕中的球状蛋白质,经过提纯、利用助剂改变空间结构,使之与含脂基、经基的高聚物接枝、共聚、共混制成一定浓度的蛋白质纺丝液,再经湿法纺丝而成。
大豆蛋白纤维的主要成分与羊绒和真丝类似,其结构主要由三部分组成,最外层为改性蛋白质,中间部分为经缩醛化的聚乙烯酵,内芯为含磺酸基单体的聚丙烯腊。
根据公开的专利文献报道,大豆蛋白纤维中的蛋白质含量为2州一55%,聚乙烯醇和其他成分为4州一77%。
蛋白质主要是以不连续的同块状分散在连续的PvA介质中,在结构上含有氨基、羧基、轻基、脂基等,这种组成大豆蛋白纤维动性比蚕丝小,手感轻柔滑爽,酷似羊绒,保暖性高于脂纶,悬垂性优于蚕丝,透气性高于蚕丝、脂纶,可洗性比晴纶和蚕丝好,摩擦因数小,抗静电性能优于合成纤维,公定回潮率为8。
6%,高于棉且大于合成纤维,强度高。
因此大豆蛋白纤维同时具有天然纤维和合成纤维的物理机械性能。
大豆蛋白纤维做服装面料在外观上具有真丝般的光泽,非常怕人;其悬垂性也极佳,给人以飘迟脱俗的感觉;用高支纱织成的织物,表面纹路细洁、清晰,是高档的衬衣面料。
大豆蛋白纤维具有天然纤维和化学纤维的众多优点,单丝纫度小、密度小、强伸度较高、耐酸耐碱性好,用它纺制成的面料,具有羊绒般的手感和蚕丝般的柔和光泽,兼有羊毛的保暖性、棉纤维的吸湿和导湿性,穿着舒适,而且能使成本下降30%一40%。
中国大豆资源丰富,年产大豆looo多万t,大豆榨油后产生的豆粕目前没能充分利用,大豆蛋白纤维技术充分提升了大豆的再利用价值。