大豆蛋白改性纤维的性能及应用探析

1.大豆蛋白改性聚乙烯醇纤维

我国河南濮阳华康生物化学工程联合集团公司李官奇先生于2000年3月试纺大豆蛋白改性聚乙烯醇纤维成功，并在国际上首次成功地进行了工业化生产，第一条生产线年生产能力达1500t左右，在国内已开发兴建的还有江苏常熟、浙江绍兴、山东安丘等多条大豆纤维生产线。在大豆蛋白纤维实现工业化生产前后，国内对该纤维进行了大量性能研究，并对纺纱、织造及染整工艺进行了探索性实验。

大豆蛋白改性聚乙烯醇纤维是以出油后的大豆废粕为原料，从中提取球蛋白，通过助剂的作用改变球蛋白的空间结构，与高聚物聚乙烯醇共混配制成一定浓度的纺丝液，用湿法纺制而成。纺丝液由计量泵打入喷丝头喷丝，丝条进入凝固浴凝固成丝条，然后，经牵伸、交联、水洗、上油、烘干、卷曲定型、切断得到各种长度规格的纺织用纤维。

该纤维兼有天然纤维和化学纤维的许多优点，由于该种纤维单丝纤度细，质地轻薄，强伸度高、耐酸耐碱性好等特点，而且具有羊绒般的手感和保暖性、蚕丝般的光泽、棉纤维的吸湿和导湿性等优良服用性能，被称为“人造羊绒”。织物手感特别柔软、光滑，透气保暖性，穿着非常舒适。大豆蛋白改性维纶截面和表面形态见图8-6。同时大豆蛋白纤维具有较强的抗菌性能，经上海市预防研究院检验，大豆纤维对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等致病细菌有明显抑制作用。

图8-6　大豆蛋白改性维纶截面和表面形态图

大豆蛋白改性聚乙烯醇纤维纯纺或与毛、丝、棉、麻、天丝、涤纶等各种纤维混纺、交织的新型面料是制作内衣、羊绒衫、高档休闲服装、西服、运动服装、针织保健内衣、高档T恤衫等理想材料[14-18]。大豆蛋白质改性纤维的主要性能及几种纤维性能对比见表8-2、表8-3。

表8-2　大豆蛋白质改性纤维主要性能表

表8-3　大豆蛋白质改性纤维和几种常见纤维的性能对比

2.大豆蛋白改性黏胶纤维

大豆蛋白改性黏胶纤维是由大豆蛋白纺丝液与纤维素黄酸酯溶液（黏胶）共混纺丝制得。大豆分离蛋白先通过变性溶解制备成浓度为10%（质量分数）的大豆蛋白纺丝液，然后将大豆蛋白纺丝液以大豆蛋白与纤维素质量比为20∶80的比例，用纺前注射装置混入以传统方法制取的黏胶纺丝液中，经含硫酸、硫酸钠、硫酸锌的凝固浴中凝固成型。再将成型后的丝饼经酸洗、水洗、上油、脱水、烘干后制得大豆蛋白改性黏胶长丝。(www.xing528.com)

大豆蛋白改性黏胶纤维截面及表面形态见图8-7。

图8-7　大豆蛋白改性黏胶纤维截面和表面形态图

大豆蛋白改性黏胶纤维的断裂强度、断裂伸长与普通黏胶长丝相似，并与黏胶纤维同样具有很好的吸湿性、染色性、透气性，因而较之大豆蛋白改性聚乙烯醇纤维染色性有了很大的改善，且具有真丝般的光泽与人体皮肤亲和性。纤维初始模量增加，还可增加黏胶纤维的抗褶皱性。另外大豆蛋白和纤维素都具有原料的可再生性和可生物降解性的环保优势，符合国家可持续发展的产业政策。

3.大豆蛋白改性聚丙烯腈纤维

蛋白质溶解在17%（质量分数）的硫氰酸钠水溶液中，制备为蛋白质含量25%（质量分数）的大豆蛋白纺丝液，再与腈纶纺丝原液共混，蛋白质与聚合物质量比为1∶4，共混溶液经过滤、脱泡、计量，喷入凝固浴中进行湿法纺丝，凝固浴组成为10%（质量分数）的硫氰酸钠水溶液，纺丝成形后的丝条经拉伸、水洗、上油、干燥后形成大豆蛋白改性聚丙烯腈纤维。

腈纶的一个重要用途是仿羊毛纤维，但它不含任何蛋白质。为了改善腈纶的人体亲和性，众多研究人员先后进行了丙烯腈与不同动物蛋白的接枝改性。但动物蛋白本身成本高昂，而且需从聚合开始着手，工艺路线长而复杂。而大豆蛋白/聚丙烯腈共混纤维生产工艺简单，而且产品能基本保持聚丙烯腈纤维的物理机械性能，对于拓宽腈纶的应用领域、提高我国腈纶产品的档次具有较大意义[19]。