大豆纖維
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大豆纖維(Soybean Fibers)
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什麼是大豆纖維[1]
大豆纖維是指由氰基、羥基等高聚物與大豆蛋白質接枝、共聚、共混製成一定濃度的紡絲液，用濕法紡絲生產的再生蛋白質纖維。
大豆纖維的商業化生產，標誌著我國大豆纖維生產技術達到國際領先水平。大豆纖維生產既利用了大豆廢粕，生產過程又無污染，且大豆纖維是一種易生物降解的再生纖維。
大豆纖維的發展過程[2]
1938年，日本油脂公司開發了以大豆為原料的纖維；1943年，美國Drackett公司試生產了大豆纖維，與此同時，美國Ford Motor公司研製了大豆纖維Soylon，吸水率為11％左右；1975年，日本東洋紡的山田晃等人報道了大豆蛋白丙烯腈接枝纖維，通過濕法紡絲，但未實現工業化生產。目前，國外尚無用於紡織品的大豆纖維產品。據國外資料報道，可將大豆蛋白與PVA共混紡絲、用戊二醛作交聯劑製成大豆蛋白生物可降解性高聚物，用於塑料、粘合劑、薄膜、包裝材料、增強材料等應用領域。
我國河南濮陽華康生物化學工程聯合集團公司李官奇先生潛心研究了8年，於2000年3月在河南遂平大豆纖維廠試紡成功，在國際上首次成功地進行了大豆蛋白複合纖維的工業化試生產。
2000年3月在河南遂平縣建成了我國首條年產1500噸的大豆纖維工業化試生產線，改寫了在世界化學纖維製造領域中中國原創技術空白的歷史。
2000年10月在中國紡織工業協會(原國家紡織工業局)、紡織工業科學技術發展中心的領導支持下，大豆纖維的產品開發和纖維製造規模的擴大得到了迅猛發展。2001年，先後籌建了三個工業化生產廠：
(1)常熟市江河天絨絲纖維有限責任公司，它是目前最大規模的大豆纖維產業化生產基地，年生產能力為1.8萬噸，擁有12條生產線，投資3億元，占地面積17.3公頃，首期6條生產線已於2003年1月正式建成投產。
(2)浙江紹興展望集團公司，籌建年產1萬噸生產能力的大豆纖維廠，投資2億元，首期生產線於2003年下半年建成投產。
(3)山東安丘市也將籌建一個年產4500噸的大豆纖維製造廠。
在以上幾個生產廠建成後，將有年產3萬噸左右的大豆纖維投放市場，滿足國內外市場的需求。
用於紡織品的再生纖維素纖維和合成纖維經過60多年的發展歷程，雖進行了不間斷的研究改性，各種不同性能的合成纖維已成為當今國際紡織工業的主要原料。但是，這些化學纖維存在三大缺點：
(2)不少品種生產中污染環境。
(3)舒適性能不如天然纖維。
目前，世界發達國家紛紛斥資加入這場21世紀新型纖維的爭奪之戰，健康舒適型大豆纖維的出現，將擴大紡織品原料、增添新一族紡織產品投向國內外市場。
大豆纖維的特點[1]
大豆纖維密度小，單絲線密度低，強度與伸長率較高，耐酸鹼性較好，具有羊絨般的柔軟手感，有蠶絲般的柔和光澤，對人體有一定保健作用。大豆纖維懸垂性優於蠶絲。染色性好，弱酸性、活性染料適用於大豆纖維染色。其缺點是摩擦繫數小、彈性小、縮水變形較大，不耐熱、易起毛、抗皺性差。
大豆纖維的結構[2]
1．化學組成
目前生產的大豆纖維由大豆蛋白和聚乙烯醇組成。大豆蛋白質由18～20種氨基酸構成，在氨基酸的側基上有不同的活性基團，如羥基、氨基、羧基等，能參與各種化學反應。在大豆纖維紡絲過程中，大豆蛋白質中酪氨酸、組氨酸等能與聚乙烯醇分子上的羥基反應，形成交聯；同時，在醛化交聯過程中聚乙烯醇分子間、大豆蛋白質分子間以及聚乙烯醇分子與大豆蛋白質分子間都有可能產生各種交聯結構。因此，再生大豆蛋白質的化學結構十分複雜，纖維紡絲、牽伸、交聯、定型過程的工藝條件控制對大豆纖維的化學結構和性能有很大影響。
2．形態結構
目前生產的大豆纖維為短纖維，外觀呈柔和光亮的米黃色，並呈現自由卷曲狀。大豆纖維縱向具有不光滑的溝槽，截面呈不規則的啞鈴形和花生形等，橫截面上有微細的孔隙，這種形態結構導致了大豆纖維具有較好的透氣導濕性能。
3．聚集態結構
纖維的聚集態結構包括結晶和取向態結構，纖維的緊密規整度不同，影響到它們的物理機械性能、化學反應性和染料的可及度。
大豆纖維的用途[1]
大豆纖維可在棉紡、毛紡設備上進行純紡和混紡，可通過機織、針織的方式加工成不同風格的新型高檔面料，經印染加工後，可獲得外觀華麗、色澤鮮艷、色感柔和、彈性好、舒適性好，具有保健作用的功能紡織品。紡織品具有細度細、質地輕、強伸度高、吸濕、柔軟、光澤好、保暖性好等優良服用性能，被稱為“人造羊絨”。
大豆纖維的基本性能[3]
(一)物理性能
大豆纖維截面呈啞鈴形、扁平形或腰圓形，縱向有凹槽，易於吸濕導濕。大豆纖維具有較好的乾態強度，濕強明顯低於乾強；乾態斷裂伸長率與黏膠纖維相似；具有較高的初始模量，鉤接強度和結節強度好；回潮率較天然纖維和黏膠低。相對密度小。它的力學性能優良，強度指標優於棉、毛、蠶絲和黏膠。
(二)化學性能
該纖維耐一般有機溶劑性較好；有較好的耐鹼性，5％氫氧化鈉常溫下強力基本保持不變，100℃下強力稍有下降，質量稍有損失；耐酸性不好，37％鹽酸、75％硫酸下常溫可溶解，甲酸40℃下可溶解，溶解後均有微量殘留物質。大豆纖維經紫外線照射120h後，強力下降9.8％，變異繫數和斷裂伸長增加，說明纖維有較好的耐光性。它的燃燒性能比羊毛好，接近火焰時，纖維收縮，在火焰中縮成一團，離開火焰後能夠續燃，一冒煙散髮出燒毛髮氣味，燃後灰燼為黑色，中含有黑色粗硬的顆粒。耐高溫性差，lOOT2時很容易發生收縮，溫度越高，收縮越大，因此不宜將未染色大豆纖維與滌綸混紡或交織。
(三)優良的特性
1．外觀
大豆蛋白纖維具有真絲般的光澤；其懸垂性也極佳，給人以飄逸脫俗的感覺；用高支紗織成的織物，錶面紋路細膩、清晰，是高檔的襯衣面料。
2．舒適性
大豆蛋白纖維面料不但有優異的視覺效果，而且在穿著舒適性方面也有著不凡的特性。以大豆蛋白纖維為原料的針織面料手感柔軟、滑爽，質地輕薄，具有真絲與山羊絨混紡的感覺；其吸濕性與棉相當，而導濕透氣性遠優於棉，保證了穿著的舒適，保暖性能優良，懸垂性能好。
3．染色性
能大豆蛋白纖維本色為淡黃色，很像柞蠶絲色，它可用酸性染料、活性染料染色，尤其是採用活性染料染色，產品鮮艷而有光澤。同時其日曬、汗漬的牢度也非常好，與真絲產品相比解決了染色鮮艷度與染色牢度之間的矛盾。
4．保健功能性
大豆蛋白纖維與人體皮膚親和性好，且含有多種人體所必需的氨基酸，具有良好的保健作用。在大豆蛋白纖維紡絲工藝中加入定量的有殺菌消炎作用的中草藥，中藥中的有效成分與蛋白質側鏈以化學鍵相結合，藥效顯著持久。
大豆纖維的製造過程[2]
大豆纖維是一種大豆植物蛋白複合絲，由改性大豆蛋白質和聚乙烯醇高分子聚合物組成，兩者原料比例分別為20％～55％和80％。45％。將兩種物質製成一定濃度的溶液，混合後進行紡絲製成短纖維，工藝流程如圖1-1所示。
圖1-1大豆纖維製造流程圖
大豆榨油後的豆粕脫脂後主要含有粗蛋白、糖類、粗纖維素成分，從含有天然大豆蛋白質的豆粕中提取純分離蛋白質，將提純後的分離蛋白再溶解成溶液，並濃縮至濃度為15％一20％；將聚乙烯醇高分子聚合物溶解，成為濃度為15％～20％的水溶液；將濃度為15％～20％的分離蛋白質溶液和15％～20％的聚乙烯醇高分子聚合物溶液按配比混合併攪拌均勻製成紡絲原液；將紡絲液進行脫泡後進入濕法紡絲機紡絲；由噴絲口出來的連續絲條進入凝固浴凝固，經過三步牽伸製成大豆纖維絲束條，後經縮醛化、水洗、上油、卷曲定型、切斷開松，製成短纖維。
