牛奶蛋白纤维及其织物的性能研究

纤维与纱线
牛奶蛋白纤维及其织物的性能研究
徐 欣 沈兰萍 赵雪婷 西安工程大学纺织与材料学院（中国）
摘 要：介绍了牛奶蛋白纤维的表面形态、纤维特点，并将牛奶蛋白纤维与棉 、粘胶、 蚕丝、羊毛等纤维的性能进行了对比分析，对牛奶蛋白纤维与其他几种纤维交 织织物的服用性能进行了测试分析。测试结果表明牛奶蛋白纤维悬垂系数 小，光泽好，抗起毛起球性较好，但耐皱性欠佳，耐磨性能比较差，是加工春夏 季 T 恤衬衫、内衣等服饰的理想原料。
织物的纤维与纱线的抗弯性能和 结构。同时，织物的厚度对其悬垂 性也有较大影响。通过评价织物 悬垂形态的优劣，也可以了解其悬 垂性。通 常，悬 垂 弧 面 缓 和 流 畅、 波纹形态分布均匀对称，则织物的 悬垂性就越好。所以在测试中，灰 色牛奶蛋白纤维织物以其纱线细、 厚度小、质地轻柔而表现出较好的 悬垂性。
面料（ 表 1）。牛奶蛋白纤维初始 模量最高可达 80 cN / dtex，也高于 其他天然纤维。用牛奶蛋白纤维 生产的纺织品尺寸稳定性能良好， 同时还具备易洗、快干等特点。
2 牛奶蛋白纤维与其他 几种纤维交织物的性 能测试分析
织物试样的规格如表 2 所示， 组织结构均为 2 /1 斜纹。 2. 1 耐磨性测试分析
采用 YG811 型织物悬垂测定 仪，测试结果见表 4，每 块 试 样 测 试 4 次。织物的悬垂性决定于组成
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国际纺织导报 2010 年第 1 期
表 3 织物试样耐磨测试结果
织物编号
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10
耐磨次数 /次
19 25 15 17 24 11 28 20 16 13
牛奶蛋 白 纤 维 主 要 以 牛 奶 为 原料，原 料 来 源 丰 富，且 由 于 在 生 产过程中采用高科技工艺处理，不 会对环境造成污染，因此牛奶蛋白 纤维被誉为 21 世纪的绿色纤维， 在纺织业中具有十分广阔的应用 前景。
1 牛奶蛋白纤维的性能
1. 1 纤维表面形态 与聚丙烯腈纤维相比，牛奶蛋
1. 22 1. 50 ～ 1. 54 1. 50 ～ 1. 52 1. 33 ～ 1. 45 1. 34 ～ 1. 38
表 2 织物试样规格
织物 代码
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10
经纱
白色牛奶蛋白纤维 白色牛奶蛋白纤维 白色牛奶蛋白纤维 白色牛奶蛋白纤维 白色牛奶蛋白纤维 白色牛奶蛋白纤维 白色牛奶蛋白纤维 棉 棉 灰色牛奶蛋白纤维
采用 YG401 型 织 物 平 磨 仪， 测试结 果 见 表 3，其 中 含 有 牛 奶 蛋白纤维的织物耐磨强度都比较
低［4］。这主要 是 由 于 牛 奶 蛋 白 纤 维初始模量较高，摩擦系数大，干、 湿态断裂伸长率高，不利于缓解摩 擦，织 物 受 力 时 表 面 磨 损 程 度 大， 所以牛奶蛋白纤维的耐磨性较差。 另外，较粗纱线织造的织物有助于 改进织物的耐平磨性能，因为直径 较粗的纱线中含有较多的纤维根 数，断裂时需要较多根数的纤维磨 断后，纱线方可解体。而纱线的直 径 增 加 时，织 物 厚 度 也 相 应 增 加， 其耐磨性也就提高了。 2. 2 悬垂性测试分析
表 4 织物试样悬垂系数测试值
织物
悬垂系数 / %
平均值
编号 1 2 3 4 /%
A1 70. 5 69. 9 68. 3 70. 8 69. 9
A2 66. 0 59. 2 63. 4 69. 4 64. 5
A3 61. 4 64. 2 64. 6 68. 9 64. 8
A4 70. 0 64. 6 66. 8 72. 2 68. 4
45. 6
16. 3
44. 6
16. 2
43. 7
16. 8
36. 9
17. 9
34. 6
14. 9
32. 3
16. 0
21. 3
14. 3
2. 4 抗起毛起球性测试与分析 采用 YG502 织 物 起 毛 起 球
仪，测试结果如表 6 所示。
表 6 织物试样抗起毛 起球性测试结果
织物名称
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10
A10 46. 3 44. 0 45. 6 44. 8 45. 2
2. 3 光泽性测试与分析 采用 YG814 织 物 光 泽 仪 测
试，测 试 结 果 见 表 5。结 果 表 明， 织物 表 面 越 平 整，光 泽 度 越 好，两 种牛奶蛋白纤维交织的试样光泽
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性最好。同时，光泽度还受经纬纱 线的捻度方向的影响。另外，牛奶 蛋白纤维自身的光泽性也较好。
牛奶蛋 白 纤 维 既 具 有 天 然 蚕 丝的优良特性，又 具 有 合 成 纤 维 的物理化学性能，它 的 出 现 满 足 了人们对穿着舒适性、美观性的追 求 ，符合环保、保 健 的 潮 流［3］。采
图 1 牛奶蛋白纤维（横截面）
图 2 牛奶蛋白纤维（纵向）
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纤维与纱线
表 1 牛奶蛋白纤维和棉 、粘胶、蚕丝、羊毛 物理及化学性能对比
性能 断裂强度 / cN·dtex － 1 干态断裂伸长率 /% 初始模量 / cN·dtex － 1 钩接强度 /% 打结强度 /% 回潮率 /% 密度 / g·cm － 3
牛奶纤维
棉
粘胶
蚕丝
羊毛
2. 8 ～4. 0 1. 9 ～3. 1 1. 5 ～2. 0 3. 0 ～3. 5 0. 9 ～1. 6
白纤维织物的抗起毛起球性最好。 主要原因是该纱线是一种强捻纱， 摩擦系数比较大，对起毛的阻力较 大； 另 外，较 粗 硬 的 纤 维 要 比 细 而 柔软的纤维容易起球。因此，牛奶 蛋白纤维不易起球。 2. 5 刚柔性测试
采用 LLY-01B 电子硬挺度仪， 测试结果如表 7 所示。织物的抗 弯刚度决定于组成织物的纤维与 纱线的抗弯刚度以及结构，且随着 织物厚度的增加而显著提高。在 其他条件相同的情况下，平纹组织 的织物较刚硬。随着织物中纱线 浮长增 加，经 纬 纱 间 的 交 织 点 减 少，织物抗弯刚度降低，布身柔软。 而实验中所设计的组织为斜纹组 织，交 织 点 多，织 物 抗 弯 刚 度 值 较 大，手感较硬挺。在紧度相同的情 况下，纱线细的织物抗弯刚度值较 小。灰色牛奶蛋白纤维织物抗弯 刚度较小，手感柔软。 2. 6 耐皱性能测试
采用 YG（ B）541D-I 型全自动 数字式织物折皱弹性仪，测试结果 如表 8 所示，织物的耐皱性与纤维 的弹 性、初 始 模 量、拉 伸 变 形 恢 复 能力，及纱线的捻度、织物的密度、 后整理等因素有关。测试结果表 明，以下两点对织物的耐皱性有较 大的影响：
－ 纤维的细度影响织物的折 皱程度。在纤维原料相同的情况 下，纤 维 线 密 度 大，相 应 织 物 的 耐 皱性好。所以，灰色牛奶蛋白纤维 织物的耐皱性明显劣于白色牛奶 蛋白纤维织物。
－ 染色性能良好。牛奶蛋白 纤 维 本 色 为 淡 黄 色，似 柞 蚕 丝 色， 可用酸性染料、活性染料染色。尤 其是产品采用活性染料染色后，色 彩艳丽、光泽鲜亮，且耐日晒、汗渍 牢度良好，与蚕丝产品相比解决了 染色鲜艳与染色牢度之间的矛盾。
－ 物理性能良好。牛奶蛋白 纤维的单纤断裂强度在 3. 0 cN / dtex 左右，比羊毛、棉的强度都高，仅次 于涤纶等高强度纤维。其单纤线 密 度 可 达 0. 9 dtex。 目 前，用 1. 27 dtex棉型牛奶 蛋 白 纤 维 在 棉 纺设备上已纺出 6 dtex 的高品质纱， 用于开发生产高支高密高档面料。
－ 保健功能优异。牛奶蛋白 纤维与人体肌肤亲和性好，含有多 种人体所必需的氨基酸，具有良好 的持久保健作用。避免了用后整 理方法获得功能与效果难以持久 的问题。 1. 3 牛奶蛋白纤维与其他纺织纤
维性能对比 牛奶蛋 白 纤 维 是 一 种 集 天 然 纤维和化学纤维优点于一身的优 良的纺 织 原 料，其 具 有 良 好 的 物 理、化 学 性 能，单 纤 断 裂 强 度 高 于 羊毛、棉 等 天 然 纤 维，具 有 良 好 的 可 纺 性 能，单 纤 线 密 度 可 达 到 0. 9 dtex，适宜开发高支高密高档
ห้องสมุดไป่ตู้
（ 上接第 16 页） 性极佳，是制作高 档 时 装 的 理 想 面料。
－ 穿着舒适。牛奶蛋白纤维 具 有 与 蚕 丝、山 羊 绒 混 纺 的 品 质， 织成的面料不但有优异的外视效 果，更 有 穿 着 舒 适 的 特 性，手 感 柔 软、滑 爽、质 地 轻 薄。 面 料 吸 湿 性 与棉相 当，且 导 湿 透 气 性 远 优 于 棉。
关键词：牛奶蛋白纤维，纤维性能，织物性能
用此种纤维生产的织物具有以下 特点：
－ 外观华丽。牛奶蛋白纤维 面料具有真丝般的光泽，用高支纱 织成的织物，纹路细腻、清晰，悬垂
牛奶蛋白纤维是一种新型的 含蛋白的功能性环保纤维，其断裂 强度 和 模 量 适 中，伸 长 大，纺 纱 织 造性能好。由于牛奶蛋白纤维的 基 体 构 成、蛋 白 质 的 双 组 分 特 性、 腰圆型或哑铃型的截面，以及纵向 呈无规则凹槽的形态特点，使纤维 本身具有优良的吸湿性和透气 性［1］。牛奶蛋 白 纤 维 膨 松 细 软 平 滑，密 度 小，具 有 羊 绒 般 的 柔 软 手 感和蚕丝般的天然光泽。此外，牛 奶蛋白 纤 维 中 蛋 白 含 量 较 高，有 10 多种对人体有益的氨基酸及蛋 白 质 天 然 保 湿 因 子，能 起 到 营 养、 保健肌肤的作用，使皮肤更加柔润 光滑。因而，用牛奶蛋白纤维加工 的各类高档服饰，可满足人们多方 位的需求。
－ 织物质地的厚实程度影响 耐皱 性。质 地 越 厚 实，耐 皱 性 越 好。
经纱线密度 / tex
纬纱
33. 3 33. 3 33. 3 33. 3 33. 3 33. 3 33. 3