大豆纤维

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大豆纤维(Soybean Fibers)

目录

什么是大豆纤维[1]

  大豆纤维是指由氰基、羟基等高聚物与大豆蛋白质接枝、共聚、共混制成一定浓度的纺丝液,用湿法纺丝生产的再生蛋白质纤维

  大豆纤维的商业化生产,标志着我国大豆纤维生产技术达到国际领先水平。大豆纤维生产既利用了大豆废粕,生产过程又无污染,且大豆纤维是一种易生物降解的再生纤维

大豆纤维的发展过程[2]

  1938年,日本油脂公司开发了以大豆为原料的纤维;1943年,美国Drackett公司试生产了大豆纤维,与此同时,美国Ford Motor公司研制了大豆纤维Soylon,吸水率为11%左右;1975年,日本东洋纺的山田晃等人报道了大豆蛋白丙烯腈接枝纤维,通过湿法纺丝,但未实现工业化生产。目前,国外尚无用于纺织品的大豆纤维产品。据国外资料报道,可将大豆蛋白与PVA共混纺丝、用戊二醛作交联剂制成大豆蛋白生物可降解性高聚物,用于塑料、粘合剂、薄膜、包装材料、增强材料等应用领域。

  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潜心研究了8年,于2000年3月在河南遂平大豆纤维厂试纺成功,在国际上首次成功地进行了大豆蛋白复合纤维的工业化试生产。

  2000年3月在河南遂平县建成了我国首条年产1500吨的大豆纤维工业化试生产线,改写了在世界化学纤维制造领域中中国原创技术空白的历史。

  2000年10月在中国纺织工业协会(原国家纺织工业局)、纺织工业科学技术发展中心的领导支持下,大豆纤维的产品开发和纤维制造规模的扩大得到了迅猛发展。2001年,先后筹建了三个工业化生产厂:

  (1)常熟市江河天绒丝纤维有限责任公司,它是目前最大规模的大豆纤维产业化生产基地,年生产能力为1.8万吨,拥有12条生产线,投资3亿元,占地面积17.3公顷,首期6条生产线已于2003年1月正式建成投产。

  (2)浙江绍兴展望集团公司,筹建年产1万吨生产能力的大豆纤维厂,投资2亿元,首期生产线于2003年下半年建成投产。

  (3)山东安丘市也将筹建一个年产4500吨的大豆纤维制造厂。

  在以上几个生产厂建成后,将有年产3万吨左右的大豆纤维投放市场,满足国内外市场的需求

  用于纺织品再生纤维素纤维合成纤维经过60多年的发展历程,虽进行了不间断的研究改性,各种不同性能的合成纤维已成为当今国际纺织工业的主要原料。但是,这些化学纤维存在三大缺点:

  (1)依赖于日益枯竭的石油资源

  (2)不少品种生产中污染环境。

  (3)舒适性能不如天然纤维

  目前,世界发达国家纷纷斥资加入这场21世纪新型纤维的争夺之战,健康舒适型大豆纤维的出现,将扩大纺织品原料、增添新一族纺织产品投向国内外市场。

大豆纤维的特点[1]

  大豆纤维密度小,单丝线密度低,强度与伸长率较高,耐酸碱性较好,具有羊绒般的柔软手感,有蚕丝般的柔和光泽,对人体有一定保健作用。大豆纤维悬垂性优于蚕丝。染色性好,弱酸性、活性染料适用于大豆纤维染色。其缺点是摩擦系数小、弹性小、缩水变形较大,不耐热、易起毛、抗皱性差。

大豆纤维的结构[2]

  1.化学组成

  目前生产的大豆纤维由大豆蛋白和聚乙烯醇组成。大豆蛋白质由18~20种氨基酸构成,在氨基酸的侧基上有不同的活性基团,如羟基、氨基、羧基等,能参与各种化学反应。在大豆纤维纺丝过程中,大豆蛋白质中酪氨酸、组氨酸等能与聚乙烯醇分子上的羟基反应,形成交联;同时,在醛化交联过程中聚乙烯醇分子间、大豆蛋白质分子间以及聚乙烯醇分子与大豆蛋白质分子间都有可能产生各种交联结构。因此,再生大豆蛋白质的化学结构十分复杂,纤维纺丝、牵伸、交联、定型过程的工艺条件控制对大豆纤维的化学结构和性能有很大影响。

  2.形态结构

  目前生产的大豆纤维为短纤维,外观呈柔和光亮的米黄色,并呈现自由卷曲状。大豆纤维纵向具有不光滑的沟槽,截面呈不规则的哑铃形和花生形等,横截面上有微细的孔隙,这种形态结构导致了大豆纤维具有较好的透气导湿性能。

  3.聚集态结构

  纤维的聚集态结构包括结晶和取向态结构,纤维的紧密规整度不同,影响到它们的物理机械性能、化学反应性和染料的可及度。

大豆纤维的用途[1]

  大豆纤维可在棉纺、毛纺设备上进行纯纺和混纺,可通过机织、针织的方式加工成不同风格的新型高档面料,经印染加工后,可获得外观华丽、色泽鲜艳、色感柔和、弹性好、舒适性好,具有保健作用的功能纺织品。纺织品具有细度细、质地轻、强伸度高、吸湿、柔软、光泽好、保暖性好等优良服用性能,被称为“人造羊绒”。

大豆纤维的基本性能[3]

  (一)物理性能

  大豆纤维截面呈哑铃形、扁平形或腰圆形,纵向有凹槽,易于吸湿导湿。大豆纤维具有较好的干态强度,湿强明显低于干强;干态断裂伸长率与黏胶纤维相似;具有较高的初始模量,钩接强度和结节强度好;回潮率较天然纤维和黏胶低。相对密度小。它的力学性能优良,强度指标优于棉、毛、蚕丝和黏胶。

  (二)化学性能

  该纤维耐一般有机溶剂性较好;有较好的耐碱性,5%氢氧化钠常温下强力基本保持不变,100℃下强力稍有下降,质量稍有损失;耐酸性不好,37%盐酸、75%硫酸下常温可溶解,甲酸40℃下可溶解,溶解后均有微量残留物质。大豆纤维经紫外线照射120h后,强力下降9.8%,变异系数和断裂伸长增加,说明纤维有较好的耐光性。它的燃烧性能比羊毛好,接近火焰时,纤维收缩,在火焰中缩成一团,离开火焰后能够续燃,一冒烟散发出烧毛发气味,燃后灰烬为黑色,中含有黑色粗硬的颗粒。耐高温性差,lOOT2时很容易发生收缩,温度越高,收缩越大,因此不宜将未染色大豆纤维与涤纶混纺或交织。

  (三)优良的特性

  1.外观

  大豆蛋白纤维具有真丝般的光泽;其悬垂性也极佳,给人以飘逸脱俗的感觉;用高支纱织成的织物,表面纹路细腻、清晰,是高档的衬衣面料。

  2.舒适性

  大豆蛋白纤维面料不但有优异的视觉效果,而且在穿着舒适性方面也有着不凡的特性。以大豆蛋白纤维为原料的针织面料手感柔软、滑爽,质地轻薄,具有真丝与山羊绒混纺的感觉;其吸湿性与棉相当,而导湿透气性远优于棉,保证了穿着的舒适,保暖性能优良,悬垂性能好。

  3.染色性

  能大豆蛋白纤维本色为淡黄色,很像柞蚕丝色,它可用酸性染料、活性染料染色,尤其是采用活性染料染色,产品鲜艳而有光泽。同时其日晒、汗渍的牢度也非常好,与真丝产品相比解决了染色鲜艳度与染色牢度之间的矛盾。

  4.保健功能性

  大豆蛋白纤维与人体皮肤亲和性好,且含有多种人体所必需的氨基酸,具有良好的保健作用。在大豆蛋白纤维纺丝工艺中加入定量的有杀菌消炎作用的中草药,中药中的有效成分与蛋白质侧链以化学键相结合,药效显著持久。

大豆纤维的制造过程[2]

  大豆纤维是一种大豆植物蛋白复合丝,由改性大豆蛋白质和聚乙烯醇高分子聚合物组成,两者原料比例分别为20%~55%和80%。45%。将两种物质制成一定浓度的溶液,混合后进行纺丝制成短纤维,工艺流程如图1-1所示。

Image:大豆纤维制造流程图.jpg

          图1-1大豆纤维制造流程图

  大豆榨油后的豆粕脱脂后主要含有粗蛋白、糖类、粗纤维素成分,从含有天然大豆蛋白质的豆粕中提取纯分离蛋白质,将提纯后的分离蛋白再溶解成溶液,并浓缩至浓度为15%一20%;将聚乙烯醇高分子聚合物溶解,成为浓度为15%~20%的水溶液;将浓度为15%~20%的分离蛋白质溶液和15%~20%的聚乙烯醇高分子聚合物溶液按配比混合并搅拌均匀制成纺丝原液;将纺丝液进行脱泡后进入湿法纺丝机纺丝;由喷丝口出来的连续丝条进入凝固浴凝固,经过三步牵伸制成大豆纤维丝束条,后经缩醛化、水洗、上油、卷曲定型、切断开松,制成短纤维。

参考文献

  1. 1.0 1.1 1.2 张一心主编.第二章 纺织纤维的基本知 识纺织品与服装保养技术.化学工业出版社,2007.1.
  2. 2.0 2.1 2.2 宋心远等编著.第七章 大豆蛋白复合纤维的染整 新型纤维及织物染整.中国纺织出版社,2006年01月第1版.
  3. 王瑞元主编.第十五章 大豆饼粕加工 植物油料加工产业学.上册.化学工业出版社,2009.09.
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