《改变生活的生物技术》课程教学资源（阅读材料）牛奶蛋白纤维

牛奶蛋白纤维 刘诗畅16307130361计算机科学与技术 牛奶蛋白纤维是从牛奶中提炼的天然纤维,牛奶丝就是将液状牛奶脱脂、去 水后所得到的牛奶蛋白质,加上柔和剂,制成牛奶浆液,然后通过湿纺工艺及科 学处理,纺制成牛奶蛋白纤维,并进一步纺制成可以织布的牛奶丝.它细柔嫩滑, 具有优雅的自然光泽,是华贵时装的最佳拍档。 图一牛奶蛋白纤维 图二牛奶蛋白纤维纺织品 技术原理 A.牛奶蛋白纤维的结构和性能 1.形态结构 牛奶纤维是再生蛋白复合纤维,是由牛奶中分离出来的酪蛋白与高分子化合 物丙烯腈,经接枝共聚反应生成高聚物,再经湿法纺丝工艺而成的新型纺织纤维。 牛奶纤维外形纵向有隐条纹,边缘光滑,横截面呈圆形,与合成纤维相似。 (a)横截面 b)纵向 图三牛奶蛋白纤维的形态结构 2.物理性能 牛奶纤维相对体积质量小,初始模量大,强度髙,钩接和结节强度好,抵抗 变形能力较强。牛奶纤维具有较高的干态断裂强度、一定的卷曲数、一定的摩擦 力和抱合力。牛奶纤维的质量比电阻高于羊毛,低于蚕丝

牛奶蛋白纤维 刘诗畅 16307130361 计算机科学与技术 牛奶蛋白纤维是从牛奶中提炼的天然纤维，牛奶丝就是将液状牛奶脱脂、去 水后所得到的牛奶蛋白质，加上柔和剂，制成牛奶浆液，然后通过湿纺工艺及科 学处理，纺制成牛奶蛋白纤维，并进一步纺制成可以织布的牛奶丝.它细柔嫩滑， 具有优雅的自然光泽，是华贵时装的最佳拍档。 图一 牛奶蛋白纤维 图二 牛奶蛋白纤维纺织品 一． 技术原理 A. 牛奶蛋白纤维的结构和性能 1. 形态结构 牛奶纤维是再生蛋白复合纤维，是由牛奶中分离出来的酪蛋白与高分子化合 物丙烯腈，经接枝共聚反应生成高聚物，再经湿法纺丝工艺而成的新型纺织纤维。 牛奶纤维外形纵向有隐条纹，边缘光滑，横截面呈圆形，与合成纤维相似。 图三 牛奶蛋白纤维的形态结构 2. 物理性能 牛奶纤维相对体积质量小，初始模量大，强度高，钩接和结节强度好，抵抗 变形能力较强。牛奶纤维具有较高的干态断裂强度、一定的卷曲数、一定的摩擦 力和抱合力。牛奶纤维的质量比电阻高于羊毛，低于蚕丝

纤维性能 牛奶蛋白纤维 聚内烯腈纤维 强度(cN/ea 3.10~3.98 2.65~3.54 2,83~4.42 伸长率(%) 15~25 接结强度(cN/dex) 1.77~2.65 1.77~3.54 打结强度(cN/dtex) 2.0~3.0 2.1~3.3 密度(g/cm3) 400~1000 650~1200 400~900 初始模量(kg/mm2) 1.33-1.45 1.14~1.17 公定回灌率(%) 11.0 1,2~2.0 质量比电阻(∩·g/cm2) 3X10 1013-1014 图四牛奶蛋白纤维、真丝、聚丙烯腈纤维的物理性能比较 3.化学性能 牛奶蛋白纤维属于蛋白质纤维,它与大分子高聚合后,蛋白质失去原有 的可溶性,在高湿环境中,因为固化后的蛋白质分子结构紧密,水中软化点 高而不溶于水。同时,由于蛋白质分子中多肽链之间以氢键相结合呈空间结 构,大量的氨基、羟基与羧基等基团易与水相结合,使纤维具有良好的吸湿 性及透气性。另外,牛奶纤维腰圆型或哑铃型的横截面和纵向的凹槽也有利 于吸湿导湿性和透气性的增加。 PET PAN|蚕丝 透气率1.780640.7750.6450.981.215 图五牛奶蛋白纤维的透气特性 针织面料牛奶纤维 PET PA PAN|蚕丝 0mn芯吸速率3.78|3.104.1102060.85 润湿面积/cm2 13.90461 润湿体积/cm3 p.6530.69500.2980.058 图六牛奶蛋白纤维的吸湿特性 4.生物性能 牛奶纤维具有天然抗菌功效,不会对皮肤造成任何过敏反应。牛奶纤维 中所含的蛋白质等成分为人体所必需,对人体皮肤有较好的营养和保护作用。 B.牛奶纤维的制备原理 牛奶的主要成分有蛋白质、水、脂肪、乳糖、维生素及灰分等。其中蛋 白质是制造牛奶纤维的基本原料。牛奶中蛋白质之所以能制成纤维,是因为 它具备成纤高聚物的基本条件: 1.大分子是线型的

图四 牛奶蛋白纤维、真丝、聚丙烯腈纤维的物理性能比较 3. 化学性能 牛奶蛋白纤维属于蛋白质纤维，它与大分子高聚合后，蛋白质失去原有 的可溶性，在高湿环境中，因为固化后的蛋白质分子结构紧密，水中软化点 高而不溶于水。同时，由于蛋白质分子中多肽链之间以氢键相结合呈空间结 构，大量的氨基、羟基与羧基等基团易与水相结合，使纤维具有良好的吸湿 性及透气性。另外，牛奶纤维腰圆型或哑铃型的横截面和纵向的凹槽也有利 于吸湿导湿性和透气性的增加。 图五 牛奶蛋白纤维的透气特性 图六 牛奶蛋白纤维的吸湿特性 4. 生物性能 牛奶纤维具有天然抗菌功效，不会对皮肤造成任何过敏反应。牛奶纤维 中所含的蛋白质等成分为人体所必需，对人体皮肤有较好的营养和保护作用。 B． 牛奶纤维的制备原理 牛奶的主要成分有蛋白质、水、脂肪、乳糖、维生素及灰分等。其中蛋 白质是制造牛奶纤维的基本原料。牛奶中蛋白质之所以能制成纤维，是因为 它具备成纤高聚物的基本条件： 1. 大分子是线型的

蛋白质大分子有两种:一种是链状的,即线型的,称之为纤维蛋白;另一种 是球状的,称之为球蛋白。奶中蛋白即酪蛋白是线状的,可以成纤;而血红蛋白 是球蛋白,则不能成纤。 2.具有一定的柔性和分子间力。 蛋白质主要由碳、氧、氢、氮、硫5种元素组成,某些蛋白质中还含磷、铁 等元素,酪蛋白中含有磷元素。经元素分析,干燥蛋白质中元素含量为(%):H 6.0~7.0、C50~55、020~30、N15~17、S0.3~2.5。蛋白质可视为许多不 同的α-氨基酸,通过氨基和羧基间的脱水缩合而成的,这种反应连续缩合多次 形成多肽,蛋白质比多肽分子量更高,结构更复杂。蛋白质中含有无数个肽键。 肽键使大分子具有很好的柔性,且使大分子之间能形成氢键,从而使其具有较高 的分子间力。蛋白质的分子间力除主要来源于氢键力外,还有其他极性基团如 SH、-NH2等的贡献 3.具有较好的可纺性。 蛋白质与水形成胶体溶液,经纺丝后,随着水分的去除,大分子互相靠拢 分子间形成氢键,多肽链平行排列,甚至扭在一起,转化为不溶于水的固化丝条 丝条的抗张强度可达2.5eN/dtex以上,能满足纺织纤维的基本要求。 Milk dewatered and skimmed-+ Polymerize Drying+Rinsing+Drafting+ Spinning Crimping→ Cutting→ Milk protein fiber 图七牛奶蛋白纤维的生产过程 技术应用 牛奶纤维手感柔软、光泽柔和、色泽亮丽,吸湿透气、保湿滋润、抗菌抑菌、防 紫外线等功能,应用广泛,可分三大类:服饰类,如内衣、毛衫、袜子、衬衫等; 家纺类:毛巾、毛毯、床单被套、被絮等;产业用:面膜、婴儿尿布、妇女卫生 用品等。 图八牛奶蛋白纤维的应用实例

蛋白质大分子有两种：一种是链状的，即线型的，称之为纤维蛋白；另一种 是球状的，称之为球蛋白。奶中蛋白即酪蛋白是线状的，可以成纤；而血红蛋白 是球蛋白，则不能成纤。 2. 具有一定的柔性和分子间力。 蛋白质主要由碳、氧、氢、氮、硫 5 种元素组成，某些蛋白质中还含磷、铁 等元素，酪蛋白中含有磷元素。经元素分析，干燥蛋白质中元素含量为(％)：H 6.0～7.0、C 50～55、O 20～30、N 15～17、S 0.3～2.5。蛋白质可视为许多不 同的 α-氨基酸，通过氨基和羧基间的脱水缩合而成的，这种反应连续缩合多次 形成多肽，蛋白质比多肽分子量更高，结构更复杂。蛋白质中含有无数个肽键。 肽键使大分子具有很好的柔性，且使大分子之间能形成氢键，从而使其具有较高 的分子间力。蛋白质的分子间力除主要来源于氢键力外，还有其他极性基团如- SH、-NH2 等的贡献。 3. 具有较好的可纺性。 蛋白质与水形成胶体溶液，经纺丝后，随着水分的去除，大分子互相靠拢， 分子间形成氢键，多肽链平行排列，甚至扭在一起，转化为不溶于水的固化丝条。 丝条的抗张强度可达 2.5eN/dtex 以上，能满足纺织纤维的基本要求。 图七 牛奶蛋白纤维的生产过程 二． 技术应用 牛奶纤维手感柔软、光泽柔和、色泽亮丽，吸湿透气、保湿滋润、抗菌抑菌、防 紫外线等功能，应用广泛，可分三大类：服饰类，如内衣、毛衫、袜子、衬衫等； 家纺类：毛巾、毛毯、床单被套、被絮等；产业用：面膜、婴儿尿布、妇女卫生 用品等。 图八 牛奶蛋白纤维的应用实例

三.技术优缺点 A.优点 柔软性,亲肤性强。弱酸性,与皮肤亲和性好,亲肤性等同或优于羊绒 2.吸湿透气。透气性都相当好,吸水率是棉纤维的两倍 3.保暖性好。保暖性接近羊绒 4.耐磨性、抗起球性 5.颜色鲜艳易染色色牢度好经多次洗涤后仍能保持手感、颜色及表面不变 与染料的亲和性使颜色格外亮丽生动。 6.抑菌、防霉防蛀性能 B.缺点 1.耐热性差。牛奶纤维在干热状态下,120℃以上泛黄,150℃以上变褐色;在 湿热状态下,l00℃以下保持山h以上轻微泛黄。因此洗涤温度不要超过30℃, 熨烫温度不要超过120℃,最好使用“低温”(80~120℃)。 2.化学稳定性较低。牛奶纤维的耐碱性与其他蛋白质纤维相类似。不能用氯化 物漂白剂漂白。 3.抗皱性差。用牛奶纤维织造而成的机织物的褶皱问题不容忽视。 4.颜色问题。因为原料纱线中的淡黄色无法去除,所以不能得到纯自颜色的牛 奶纤维产品。 5.价格相对较髙。目前,牛奶纤维的生产工艺还不是很成熟,无法实现大规模、 批量化生产,因此产量很低。所以牛奶纤维及其产品的价格相对较高

三． 技术优缺点 A. 优点 1. 柔软性，亲肤性强。弱酸性，与皮肤亲和性好，亲肤性等同或优于羊绒 2. 吸湿透气。透气性都相当好，吸水率是棉纤维的两倍。 3. 保暖性好。保暖性接近羊绒 4. 耐磨性、抗起球性。 5. 颜色鲜艳 易染色 色牢度好 经多次洗涤后仍能保持手感、颜色及表面不变 与染料的亲和性使颜色格外亮丽生动。 6. 抑菌、防霉防蛀性能 B. 缺点 1. 耐热性差。牛奶纤维在干热状态下，120℃以上泛黄，150℃以上变褐色；在 湿热状态下，100℃以下保持 1h 以上轻微泛黄。因此洗涤温度不要超过 30℃， 熨烫温度不要超过 120℃，最好使用“低温”(80～120℃)。 2. 化学稳定性较低。牛奶纤维的耐碱性与其他蛋白质纤维相类似。不能用氯化 物漂白剂漂白。 3. 抗皱性差。用牛奶纤维织造而成的机织物的褶皱问题不容忽视。 4. 颜色问题。因为原料纱线中的淡黄色无法去除，所以不能得到纯自颜色的牛 奶纤维产品。 5. 价格相对较高。目前，牛奶纤维的生产工艺还不是很成熟，无法实现大规模、 批量化生产，因此产量很低。所以牛奶纤维及其产品的价格相对较高