牛奶纤维的生产及应用前景

陈 婷 杜佳纯

（辽东学院，辽宁 丹东 118000）

一、牛奶纤维的生产

牛奶纤维的主要成分为蛋白质、水、脂肪、乳糖、维生素等[1]，其蛋白质是加工牛奶纤维的基本成分。

在牛奶纤维制备过程中，常常分为两大类：纯牛奶纤维的生产和牛奶复合纤维的生产

1.1 纯牛奶纤维

纯牛奶纺丝生产其工艺流程为：

蒸发：最适温度不高于70℃，温度过高蛋白质生物活性丧失，蒸发器内的压力不高于80kPa。

脱脂：可以在碱化前进行离心脱脂，这样就可以降低碱化压力，减少碱含量，可以达到节约成本的效果。

碱化：为了除去剩余脂肪，将在乳液中加入碱水摩尔比为1:20的氢氧化钠水溶液，脂肪很快被分解。在此过程中，碱不能过少也不能过量，碱量过少导致脂肪不能被彻底分解，过量就会导致蛋白质分解。

分离：通过加入氯化钠来使蛋白质沉淀析出以达到分离效果。

揉和：将分离出来的蛋白质收集起来，把分离出来的蛋白质、去离子水、蛋白质粘合剂混合后一并加入到加热至65℃左右的揉和机中，混匀充分后便可作为纺丝液了。

过滤、脱泡：在纺前要进行过滤脱泡工作，除去杂质，减少纺丝中的毛丝、断头，并对气泡进行减压脱除。提高可纺性。

纺丝：利用干法纺丝。将预热到60℃的脱泡后的纺丝液加入到干法纺丝罐中，通过齿轮计量泵输送纺丝机的喷头。从喷丝孔出来后，细流进去温度约为60℃的空调环境的湿球初步固化成为连续长丝，接下来要经过高温烘干区，可以使长丝的水分含量减少到25%以下，并在丝筒上发生卷绕。

拉伸：将成形的丝条进行1.5～2.0倍的热拉伸，在拉伸之后，沿纤维轴取向排列的大分子，分子间力增强，纤维性能可以得到有效的改善同时也提高了断裂强度以及其他的物理机械性能。

干燥和定型：在95℃定型罐中干燥，为了起到定型作用，必须保持定型罐处于真空状态，定型罐全部水汽化排出，使纤维含水率不超过10%。经干燥后，蛋白质变性，提高了纤维的耐热的特性。

1.2 牛奶复合纤维

牛奶复合蛋白纤维，简称牛奶纤维，牛奶蛋白以液态牛奶为原料经过脱水、脱油、脱脂、分离提纯制成干酪素蛋白，然后与聚丙烯腈或聚乙烯醇共混共聚后制成的纤维。其原液的生产一般有共混法、交联法和接枝共聚法[2]。

（1）共混法：通过聚丙烯腈或聚乙烯醇通常的纺丝方法将牛奶蛋白和聚丙烯腈或聚乙烯醇共混纺丝制备纤维。

（2）交联法：通过进行高聚物交联化学反应将加入交联剂的牛奶蛋白和丙烯腈或乙烯醇进行交联反应，制备纤维。

（3）接枝共聚法：通过牛蛋白和丙烯腈或乙烯醇在体系可以催化作用发生高聚物接枝共聚物，制成标准溶液后，纺丝再制备纤维.

二、牛奶纤维的结构和性能

2.1 牛奶纤维的形态结构

牛奶纤维外观呈乳白色，有光泽，且摸起来有滑爽的手感，通过切片图观察到牛奶纤维的横截面呈圆形或腰形，属于异形纤维，在横截面上有微小细孔，纵向表面有沟槽，这是因为纺丝过程中纤维表面脱水较快的形成纤维取向[3]。

2.2 牛奶纤维的性能

牛奶纤维性能分为物理机械性能及化学染色性能

2.2.1 牛奶纤维的物理机械性能

牛奶纤维的强度高、伸长率好，初始模量高于其他天然纤维，具有相对较强的抗变形能力，并且相对于其他纤维它具有良好的吸湿性能。牛奶纤维的静电现象较明显，因此纺丝过程中，要添加抗静电剂，对温湿度的要求更为严格。

2.2.2 牛奶纤维的化学性能

（1）染色性能：牛奶纤维相比较其他天然纤维具有良好的耐碱和耐酸性，适用的染料种类相对较多，上染速度较快，上染率较高。吸色均匀并且不易褪色。牛奶纤维产品色泽更加鲜艳、耐日晒并且汗渍牢度高。

（2）舒适性：牛奶纤维含有较多的亲水基团。因此，可以推断，牛奶纤维制品能迅速吸收人体汗液，并通过沟槽引出，保持皮肤干爽状态[4]。

(3)保健性：牛奶纤维中含有大量人体所必须的氨基酸，加快人体细胞的新陈代谢，另外，牛奶纤维还有抑菌功能，抑菌率远远高于其他纤维。并且持久性强。

三、牛奶蛋白纤维产品的开发及应用

牛奶纤维的原料易提取，体积密度为1.22g/cm3，质量轻，具有优良的透气性，保温性，健康绿色，对皮肤有良好的亲和性，相对其他纤维易打理，可防蛀防虫，因此牛奶纤维可应用在纺织的许多方面[5]。

3.1 牛奶纤维在纱线类的应用

牛奶蛋白可以与其他纤维进行混纺，目前在国内市场中牛奶纤维的产品种类相对齐全，例如：牛奶纤维纯纺纱线与羊绒、羊毛、蚕丝、棉、Modal等纤维混纺纱线。

3.2 牛奶纤维在面料方面的应用

现如今，市场上牛奶纤维的面料大部分为Pw、Lm、Sm、Am等四大系列。以100%牛奶纤维织造的针织平面纹面料和罗纹面料的是Pw、Lm两大系列。将牛奶纤维和真丝优点结合起来的面料是Sm系列面料，将牛奶纤维加入氨纶制造的弹力面料Am系列面料[6]。

3.3 牛奶纤维在家纺类中的应用

牛奶纤维与其他纤维进行混纺制成家纺面料，面料的质地不仅细腻轻盈还透气爽滑优雅华贵。并且抗菌防螨，有提高健康的特性。

3.4 牛奶纤维在非织造布中的应用

牛奶纤维具有许多独特性质，这有利于牛奶纤维在制造非织造布加中具有优良性能，牛奶纤维制成非织造布产品有蓬松，吸湿性和透气性较好，产品有消炎抑菌作用就可以对皮肤起到调理的作用，且无副作用。

4 牛奶纤维存在的问题以及发展前景

4.1 牛奶纤维存在的问题

牛奶纤维存在耐热性差、化学稳定性较低、机织物易起皱、原纱颜色难去除、价格性对较高、生产规模小、产量低等一些不足之处。

4.2 牛奶纤维的发展前景

牛奶纤维的属于是纺织品行业的一种绿色新兴纺织材料，属于再生蛋白质纤维，从原料供应方面，其发展前景十分广阔，具有较大的竞争力，并不会造成资源掠夺性开发，将附加值不高的农副产品制成具有高附加值的产品[7]，提高了对资源的利用率，对环境起到了一定的保护作用。是21世纪的主要纺织原料。