蛋白衍生物浆料与阳离子蛋白衍生物浆料流变性研究

王百慧

(西安工程大学纺织与材料学院,陕西西安 710048)

蛋白衍生物浆料与阳离子蛋白衍生物浆料流变性研究

王百慧

(西安工程大学纺织与材料学院,陕西西安 710048)

通过对蛋白衍生物浆料与阳离子蛋白衍生物浆料流变性的研究发现，两种浆料都是假塑性流体。随着温度的升高，蛋白衍生物浆料的假塑性形为降低，黏度系数增大。阳离子蛋白衍生物浆料的非牛顿偏离增大，受外界的剪切影响变大，但黏度系数降低。

阳离子 蛋白 浆料 流变性

明胶是天然胶原三股螺旋结构被破坏后形成的单链分子，其主要组成为氨基酸组成相同而分子量分布很宽的多肽分子混合物，分子量一般在几万至十几万。经红外测试、热重分析等，表明明胶蛋白上含有氨基酸成分。明胶既具有酸性，又具有碱性，是一种两性物质，明胶的胶团是带电的，在电场作用下，它将向两极中的某一极移动。明胶分子结构上有大量的羟基，另外还有许多羧基和氨基，这使得明胶具有极强的亲水性。[1]

明胶蛋白是一种天然的大分子物质，形成的明胶膜耐磨性好、易水解、成本低，但其膜较脆、渗透性差，[2]因此不能单独使用明胶对纱线进行上浆。近年来由于丙烯酸类单体的广泛使用，加之可以根据所需要的效果较好的设计分子结构，因此选用合适丙烯酸类单体，将其接枝到明胶主链上，制备一种蛋白质的合成浆料。将其应用于浆纱中，不仅能够达到上浆的要求，并且绿色环保。张尚勇等人利用丙烯酸类单体的优点，将丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯等接枝到明胶的主链上，对其进行乳液聚合，制得一种蛋白质浆料，运用于毛纤维上浆，在实验室通过实验得出，毛纱上浆后不仅提高了强力和耐磨性，而且降低了毛羽。[3]将明胶蛋白应用于纯棉纱线和涤棉纱线的上浆中，对其流变性进行了研究。

1 流变性测试

将阳离子蛋白衍生物浆料在95℃下恒温1h后，用NDJ一79型旋转黏度计分别在转速r/s=850、1000、1850、3550，温度T(℃)=30、70、95下，测定浆液的表观黏度。m(Pa·s)和剪切力(N/m2)的值，并根据以上数据作曲线。

2 结果与讨论

按照1浆液流变性测试的方法，对所合成的蛋白衍生物浆料和阳离子蛋白衍生物浆料，在不同的温度，不同的浓度下，不同的剪切速率下，测试其黏度，结果见表1。

表1 不同种类不同黏度不同转速黏度的测定

由表1所测试的结果，对其作图，结果见图1、图2、图3和图4。

图1 1%蛋白衍生物浆料在不同温度下η—r的关系

图2 3%蛋白衍生物浆料在不同温度下η—r的关系

图3 1%阳离子蛋白衍生物浆料在不同温度下η—r的关系

由图1、图2、图3、图4可知，蛋白衍生物煮浆液和阳离子蛋白衍生物煮浆液的表观黏度随剪切速率的增大而降低，这属于剪切变稀行为，因此属于假塑性流体。

另外，表观黏度随着温度升高受剪切速率影响降低。说明体系中温度的升高，促进蛋白衍生物浆料分子的运动，提高分子间的相互作用，溶液体积发生膨胀，使每一分子平均占有的体积增大，流动性增强，导致蛋白衍生物浆料煮浆液的剪切变稀降低。

由于上述流体属于假塑性流体，符合幂律方程η=Krm，m是表征偏离牛顿流动的指数，称为非牛顿指数。

通过logη=logK+mlogr，作logη-logr关系曲线，通过计算机origni软件回归得出结果，见图5、下页图6、图7、图8。不同种类假塑性流变性能见下页表2。

图5 1%蛋白衍生物浆料在不同温度下logη-logr的关系

图7 1%阳离子蛋白衍生物浆料在不同温度下logη-logr的关系

图8 3%阳离子蛋白衍生物浆料在不同温度下logη-logr的关系

浆料RKm1%蛋白衍生物浆料(30℃)09994141035-068141%蛋白衍生物浆料(70℃)09889220244-085711%蛋白衍生物浆料(95℃)09818260420-092673%蛋白衍生物浆料(30℃)08833174599-068763%蛋白衍生物浆料(70℃)08942124079-061243%蛋白衍生物浆料(95℃)09984210766-080261%阳离子蛋白衍生物浆料(30℃)09987269383-091581%阳离子蛋白衍生物浆料(70℃)09904133238-074371%阳离子蛋白衍生物浆料(95℃)09800127051-072423%阳离子蛋白衍生物浆料(30℃)09763169931-071873%阳离子蛋白衍生物浆料(70℃)09962218984-084463%阳离子蛋白衍生物浆料(95℃)09977237631-08918

由表2可以看出，配置不同浓度的浆液在不同温度下测试，蛋白衍生物浆料与阳离子蛋白衍生物浆料的m<1，R都接近于1，这说明蛋白衍生物浆料与阳离子蛋白衍生物浆料的流体都属于非牛顿流体。在同样浓度下，随着温度的升高，蛋白衍生物浆料的m值越来越小，R值也越来越小，K值不断的增加。这说明随着温度的升高，蛋白衍生物浆料的假塑性降低，黏度系数增大。

随着阳离子蛋白衍生物浆料煮浆温度的升高或者浓度的增加，m值越来越大，R值也越来越小，K值不断的降低。这说明温度升高，阳离子蛋白衍生物浆料的非牛顿偏离增大，受外界的剪切影响变大，但黏度系数降低。

3 结论

蛋白衍生物煮浆液和阳离子蛋白衍生物煮浆液的表观黏度随剪切速率的增大而降低，这属于剪切变稀行为，因此属于假塑性流体。随着温度的升高，蛋白衍生物浆料的假塑性降低，黏度系数增大。阳离子蛋白衍生物浆料的非牛顿偏离增大，受外界的剪切影响变大，但黏度系数降低。

[1] 王百慧.明胶蛋白助剂在纺织与染整中的应用[J].成都纺织高等专科学校学报，2016(3)：178-181.

[2] 邵双喜,周慧. 胶原和明胶的玻璃化转变`[J].皮革科学与工程,1996(6):31-35.

[3] 张尚勇，等.合成蛋白质浆料的上浆工艺研究[J].上海纺织科技，2003,31(1)：26-29.

2016-10-29

作者：王百慧(1988-)，女，硕士，研究方向：环保型多功能整理剂的研发及其应用。

TS103.84+6

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1008-5580(2017)01-0091-03