蛋白纤维介绍.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,蛋白纤维介绍,内容提纲,概述,植物蛋白纤维,动物蛋白纤维,国内外再生蛋白纤维的研究概况,再生蛋白纤维开发前景展望,1,2,3,4,5,一、概述,随着石油价格的不断上涨及合成高分子材料对环境造成的污染日趋严重，基于天然高分子可降解材料的研究、开发及产业化受到了人们的广泛关注，已成为高分子科学研究的前沿领域之一。,化学纤维,合成纤维,再生纤维,天然蛋白质纤维（如羊毛、蚕丝）,蛋白质纤维,再生蛋白质纤维,再生动物蛋白纤维,再生植物蛋白纤维,柔软的手感、优雅的光泽、良好的吸湿性,再生蛋白质纤维,绿色产品,再生蛋白纤维采用某些不可纺蛋白质纤维及某些废弃蛋白质材料为原料，利用生物化学工程技术从中提炼出蛋白液，在一定条件下和再生胶原液混合，用湿法纺丝再生成一种新型的蛋白质纤维。,再生动物蛋白质纤维主要指从牛乳、羊毛、猪毛等中提取蛋白质纺制的纤维，再生植物蛋白质纤维主要指从大豆、花生、油菜籽、玉米等中提取蛋白质纺制的纤维。,简 介,制 法,-,氨基酸,所有蛋白质纤维都能被酸或碱溶液水解，水解后的最终产物是,a-,氨基酸。,各种蛋白质纤维的蛋白类物质中的,a,一氨基酸的含量,氨基酸名称 羊毛 猪毛 兔毛 蚕丝 羊毛再生蛋白纤维,由于羊毛下脚料在水解过程中，其水解方式较为复杂，其水解产物也随之多样化，有生成单个氨基酸的，也有两个、三个等不等的肤链产物，其中分子量较小的肤链由于具有较大的溶解性在纤维成形时大多被遗留在凝固浴中,.,再生植物蛋白纤维是从植物（如花生、玉米、大豆等）中提炼出的蛋白质溶液与高分子化合物经过物理共混或化学共聚而制得的一种新型纤维。,二、再生植物蛋白纤维,大豆蛋白复合纤维,1999,年,李官奇发明了大豆蛋白改性纤维,改写了世界人造纤维发明史上中国为零的纪录。,大豆蛋白纤维是以豆粕为原料,利用生物工程新技术,把豆粕中的球蛋白与羟基和腈基高聚物混合,通过接枝、共聚、共混生产的纤维。,保健功能,舒适功能,大豆蛋白纤维特点,接触舒适功能,大豆纤维比重轻、纤度细、摩擦量低,手感柔软、滑爽、亲肤感较强,;,热湿舒适功能,大豆纤维为哑铃型和不规则腰子型结构,含有纵向构槽,因此导热快,透气好,人体肌肤感觉干爽舒适。,远红外保健功能,大豆纤维能辐射与人体生物波波谱相同的远红外线,这种远红外线能够对人体细胞产生共振活化,因此具有抑菌、促进血液微循环、增强免疫力等保健功能,;,防紫外线功能,大豆纤维针织面料紫外线吸收率达,99.8%,能有效地防止皮肤癌的发生,;,负离子保健功能,大豆蛋白纤维能够产生对人体健康有益的负氧离子。,再生动物蛋白质溶液制备原理及工艺流程,制备原理：,从富含蛋白质的动物废料,如各种禽畜的废毛发、废皮屑、骨头以及蚕蛹、昆虫、蚯蚓、蝇蛆、黄粉虫、奶渣、毛纺下脚料、工业干酪素中提取适合纺丝的蛋白质组分,通过物理化学改性、大分子解离、氨基酸侧链修饰、部分基因的活化与封闭,同有机大分子化合物及单体接枝、聚合,制成适合纺丝浓度、温度、黏度的纺丝原液。再经湿法纺丝，卷曲、定形、切断，便可生产出具有多种长度规格的再生动物蛋白纤维。,三、再生动物蛋白纤维,蛋白质溶液的制备,氧化法,把洗净、干燥后的猪毛、驼毛或羊毛下脚料投入过氧乙酸氧化溶液中不断搅拌。待大部分溶解后，经过滤获得蛋白质溶液；,还原法,把洗净的羊毛投入到尿素、十二烷基磺酸钠和羟基乙酸溶液的密封罐中，用超声波对溶液进行振荡、溶解、过滤获得蛋白质溶液；,碱化法,把洗净干燥后的羊毛或猪毛废料投入到氢氧化钠溶液，在温度,70,80,条件下搅拌、溶解,15 min,左右，过滤后得蛋白质溶液,再生动物蛋白纤维的生产工艺流程,再生蛋白质溶液侧链修饰稳定与大分子聚合物接枝纺丝原料过滤脱泡纺丝收集冷牵干燥热牵热定形收集卷曲切断水洗致密水洗上油开松烘干过秤称重成品。,生产实例：,动物毛,水洗、除杂,NaOH,溶液中水解,再生蛋白原液,加入由具有抗菌除臭、抗静电、干燥感、高吸湿性等不同功能的金属氧化物、有机金属化合物、甲壳素、壳聚糖、聚醚、聚丙烯酸等其中的一种或数种,纳米级功能分散液,湿法纺丝制得具有功能性的再生动物蛋白纤维。,再生动物蛋白纤维的关键技术,动物蛋白质大部分是胶原蛋白、角蛋白、酪蛋白组成，蛋白质,1,至,4,级分子结构也非常复杂。,动物蛋白分子量参差不齐，相差很大，要解离成适合纺丝的分子量主要靠助剂的催化，通过一定的温度、时间使蛋白质解离成适合纺丝的分子量，这是蛋白质纺丝的关键技术之一。,蛋白质的提取：,动物蛋白质分子结构的解离：,氨基酸的有些侧链如吲哚基、硫醚基等很不适合纺丝。因此，对不少氨基酸侧链和基团要进行修饰、活化、封闭，不利于纺丝的侧链去掉，将有用的特别是适合与大分子聚合物接枝的基团活化。,因全部采用蛋白质加工成的纤维强度低、纤度大、物理机械性能很差而不能服用。用蛋白质纺丝必须与有机大分子聚合物实现分子接枝、聚合，这样生成的纤维才能具备服用性能。,氨基酸侧链的修饰：,与有机大分子聚合物接枝：,再生动物蛋白纤维的性能,色泽乳白、光泽柔和、酷似蚕丝,纤度小、模量低、手感好、柔似羊绒,线密度小、强伸度高,接近化纤,耐酸耐碱、染色鲜艳、色牢度好,亲肤、透气、保暖、保健、无静电、无刺激,再生动物蛋白纤维的,性能,再生动物蛋白纤维的单纤断裂强度高于蚕丝、羊毛,接近于大豆蛋白再生纤维,但伸长率较低,;,回潮率达,8.34%,介于羊毛与大豆蛋白再生纤维之间。,物理机械性能,再生动物蛋白纤维经检测,其染色性、色牢度均优于蚕丝等天然纤维,大大提高了再生动物蛋白纤维的染色性能。,化学染色性能,由于再生动物蛋白纤维吸湿能力较佳,用它制成的服装,特别是内衣,不但无刺激、无静电,而且极易吸收人体排出的汗液,吸湿、透气,没有化学合成纤维产品的闷热、不舒适感,再生动物蛋白纤维与其他纤维的吸湿等温曲线,吸湿透气性,所谓牛奶蛋白复合纤维,就是将液状牛奶脱脂去水后所得的牛奶蛋白质,加上揉和剂制成牛奶浆液,然后通过湿纺工艺和科学处理纺制成的一种新型动物蛋白纤维。,上海正家牛奶丝科技有限公司,牛奶蛋白复合纤维,牛奶蛋白纤维特点,更易打理,防蛀、防虫、防老化，始终亮泽如一正家牛奶蛋白纤维不像其它的动物蛋白纤维一样，如羊毛、真丝那样容易霉蛀或老化，即使放置几年以上仍能保持亮丽如新。,更健康、更绿色,抑菌率达,80%,以上,，并通过瑞士纺织检验机构国际生态认证含氨基酸,17,种之多，其,PH,值为,6.8,，呈弱酸性，与皮肤亲和性好。,更舒适,优异的导湿、透气性,从牛奶中提炼的材料，并与高科技相结合，其独特的功能与其它纤维混合，既保留原有的纤维特性，更可提升布料的功能和品质。,更多色彩,经多次洗涤后仍能保持手感、颜色及表面不变与染料的亲和性使颜色格外亮丽生动。,蜘蛛丝是一种特殊的蛋白纤维,是天然的高分子纤维和生物材料。它具有比重小、较耐紫外线、耐低温、生物可降解等优点,很高的强度、弹性、柔韧性、伸长度和抗断裂性能,其优良性能已引起世界各国关注。,由于蜘蛛丝的晶粒很小,以至于纤维栅片间为非结晶区,由于结晶区的多肽链分子间氢键结合,因而分子间作用力很大,沿着纤维轴线方向排列的晶区结构使纤维在外力作用时有较多的分子链能承受外力作用,故蜘蛛丝具有,高强度,。,高强度,蜘蛛丝,高弹性,蜘蛛丝性能,光滑闪亮,较耐,高温及,低温,耐紫外,性能强,高强度,高弹性,应用,建筑,高性能,面料,服装,航空航天,领域,军事,医疗卫生,应用,蚕蛹蛋白纤维,20,世纪,90,年代,我国对蚕蛹蛋白质纤维进行研制,后来由四川宜宾丝丽雅股份有限公司生产成功。,它是将蚕蛹蛋白提纯配制成溶液按比例与粘胶共混,采用湿法纺丝形成具有皮芯结构的含蛋白纤维。蚕蛹蛋白纤维呈金黄色,纤维富含,18,种氨基酸。,蛹蛋白丝是综合利用高分子改性技术、化纤纺丝技术、生物工程技术将蚕蛹经特有的生产工艺配制成纺丝液,再同粘胶按比例共混纺丝,在特定的条件下形成的具有稳定皮芯结构的蛋白纤维,它由,70%,的粘胶和,30%,的蚕蛹蛋白混纺而成。蛹蛋白丝是由,18,种氨基酸组成,这种蛋白纤维是由两种物质构成,纤维素,和,蛋白质,具有两种聚合物的特性,属于复合纤维中的一种。蚕蛹蛋白具有皮芯层结构,蚕蛹蛋白在主要聚集在纤维表面。,蚕蛹蛋白纤维兼具真丝和粘胶纤维的优良特性,在一定程度上又优于蚕丝。,蚕蛹蛋白纤维透气舒爽,手感光滑、保健性能好,是制造高档服装面料、内衣、织物、床上用品的最佳选择。,蚕蛹蛋白粘胶长丝在光泽度、透气性和悬垂性上优于普通粘胶长丝和真丝针织物。纤维的吸湿与真丝、人造丝织物相似。,制备工艺：,蚕蛹蛋白纤维是以缫丝后的蚕蛹为原料,经过脱脂、碱液溶解、过滤、加入硫酸得到蛹酪素，蛹酪素经水洗、烘干后用于纺丝。纺丝时蛹酪素溶解液和粘胶溶解液在喷丝口同时喷出,并发生化学反应,形成蛹蛋白粘胶纤维。,特性：,1935,年意大利科学家、,1938,年英国,ICI,公司、,1939,年,Corn Product Refining,公司曾分别探讨从牛乳、花生、玉米、大豆豆粕中提取蛋白质，再进行纺丝；,20,世纪,40,年代初，美国研制了酪素纤维；,1945,年美、英又研究了大豆蛋白质纤维；,近年来，日本东洋纺公司开发的牛奶蛋白质纤维实现了工业化生产；,DuPont,（杜邦）公司利用生物工程和基因技术纺制人造蜘蛛丝蛋白质，研制出有“生物钢材”之称的蜘蛛丝；,国外,四、国内、外再生蛋白质纤维的研发概况,20,世纪,50,年代、,70,年代曾分别对再生蛋白质纤维进行过初步的探索，但未获成功；,90,年代，四川省曾对蚕蛹再生蛋白质纤维进行了研制；,东华大学、金山石化曾对酪素,/,丙烯脂接枝共聚物的纺丝进行过研究；,同年代，河南李官奇先生对大豆蛋白质纤维进行了深入的系统研究开发，在多地建厂工业化生产了,0.9,3.0,dtex,的大豆蛋白短纤维；,2002,年，天津人造纤维厂利用毛纺行业产生的下脚料或动物的废毛作原料，通过化学处理方法，溶解成蛋白质溶液与纤维素粘胶溶液混合，经纺丝制成蛋白质纤维素纤维；,2005,年,1,月，中国科学院过程工程研究所、北京赛特瑞科技发展有限公司、四川宜宾五粮液集团有限公司共同研制的“纳米抗菌生物蛋白纤维”通过专家鉴定。,国内,生产工艺完善优化：,再生蛋白纤维的生产过程中存在环境污染因素（如蛋白质的水解，纤维的后续缩醛化处理）；人工合成蛛丝蛋白纤维的韧性与蛛丝纤维的对比还存在一定差距，蛛丝的合成过程中还存在着某种未知的因素在发挥作用，这还有待于进一步的研究；大豆蛋白纤维的浅黄色、蚕蛹蛋白纤维带金黄色，给纤维漂白和染色加工带来一定的难度，需在其生产工艺或纤维后续整理中进行研究解决；国际上成功开发,一种新纤维一般需要,20,年，因此，再生蛋白质纤维作为一类新型纤维要成为成熟的商品，生产工艺还需要进一步完善化优化,五、再生蛋白纤维开发前景展望,复合功能化：,随着科技的发展和社会的进步，对纺织品的需求愈来愈趋向于多功能性。复合功能化使纺织产品向着深层次和高档次方向发展，不仅可以克服纺织品本身的缺点，还可以提高产品的档次和附加值。因此，复合功能化的再生蛋白质纤维将会快速影响单一功能性纤维纺织品的开发应用结构。,谢谢！,