解决大豆蛋白纤维生产中的问题

上海东华大学化学与化工学院 胡毅 宁波服装学院艺术分院 袁菁红

1大豆蛋白纤维的产业优势及发展现状
   大豆蛋白纤维是一种新型再生植物蛋白纤维，于2000年3月试纺成功。其与羊绒、真丝混纺或交织的产品，档次并不低于纯羊绒、纯真丝织物，且成本较低，其价格是羊绒的百分之七，是真丝的三分之一，并具有下调空间。而且大豆蛋白纤维含有多种人体所必须的氨基酸，具有良好的保健作用，符合当今消费者崇尚绿色、古朴自然的消费理念。此外，由于我国豆粕资源丰富，年产为1250万吨，可制造400—600万吨大豆纤维，且提取的大豆蛋白质的豆粕残渣还可以继续用作饲料，从而大大提高了农副产品的利用率和附加价值；因此可以说，大豆蛋白纤维的出现，不仅将通常用做饲料和食品添加料的豆粕，变为高附加价值的纺织用高性能纤维，而且大豆蛋白纤维的生产为农副产品深加工开辟了一条新的途径，从而进一步促进大豆蛋白纤维的生产。
当前，我国第一条大豆蛋白纤维生产线年产能力已达1500t左右。在国内已开发兴建的有：江苏常熟、浙江绍兴、山东安丘等多条大豆纤维生产线。面临大豆蛋白纤维的发展，各地的纺织、印染企业都在积极研制新产品，解决纺纱、织造和印染加工中的关键技术问题。在前期试制的部分大豆蛋白纤维新产品，已受到业内人士的青睐。在大豆蛋白纤维实现工业化生产前后，国内对该纤维的纺纱、织造及染整工艺进行了探索性实验，并取得了令人满意的结果。现在，河南省中原棉纺织厂和山东东明棉纺织厂，通过技术攻关，用大豆蛋白丝成功的进行了纺纱和织造；山东潍坊二印纺织印染有限公司承担的“大豆纤维织物染整工艺研究”目前也已通过鉴定。总之，这项产业的发展必将为国家和社会带来巨大的经济效益。
  2大豆蛋白纤维的生产流程及物理化学结构
  2．1大豆蛋白纤维的生产流程
  大豆蛋白纤维的主要生产原料是豆粕和聚乙烯醇(PVA)。其生产原理是将豆粕水浸分离，提纯出蛋白质．将蛋白质改变空间结构，并在合适条件下，通过湿法纺丝生成大豆蛋白纤维。在纺丝过程中，经过牵伸使纤维大分子达到一定的取向度。丝束经过卷曲、热定形、切断、加油就成为纺织用大豆蛋白纤维。
  大豆蛋白纤维的横截面呈扁平状不规则哑铃形，大豆蛋白均匀分布在聚乙烯醇组分中形成海岛型结构，中间有微孔，表面光洁且纵向表面呈现不明显的沟槽且具有一定的卷曲。
  2．2大豆蛋白纤维的物理形态结构及化学结构
  大豆纤维由大豆分离出的蛋白和聚乙烯醇组成，其物理和化学结构与天然蛋白质纤维(如羊毛、蚕丝)和聚乙烯醇缩甲醛纤维(维纶)有所不同，因此其加工性能与天然蛋白质纤维肯定存在差异。为了充分发挥大豆蛋白纤维本身所固有的优良特性，并赋予其新的性能，必须熟悉其结构特点。
大豆蛋白纤维属天然再生蛋白质纤维，纤维中含有多种人体所必需的氨基酸，其所含的各类氨基酸的量如表1．1所示．


  3大豆蛋白纤维的性能特点
  大豆蛋白纤维的基本物理性能指标及与其它纺织纤维的性能比较，分别如表1．2和表1．3所示。

由表1．2和1．3看出，大豆蛋白纤维有良好的物理化学性能。此纤维不仅具有单丝纤度细、比重轻、强度高，耐酸碱性好等优点；而且大豆蛋白纤维还具有羊毛的保暖性和手感、蚕丝的柔和光泽、棉纤维的吸湿导湿性等优良服用性能；此外，大豆蛋白纤维含有多种人体所必须的氨基酸，具有良好的保健作用、自然的抑菌性能，符合当今消费者崇尚绿色、古朴自然的消费理念，同时可供大豆蛋白纤维染色的染料较多，因此大豆蛋白纤维是一种具有优异性能的纺织新型原料。
  4存在问题
  大豆蛋白纤维虽然是一类具有广阔发展前途的新型纤维。但是在生产中还应注意以下几方面的不足：
  4．1大豆蛋白纤维强力虽大，但存在较大的强力不均，这样在纤维纺纱过程中会给纺纱带来一定的难度。纤维的卷曲率低，卷曲恢复率低，使纤维在纺纱过程中拉直后不易恢复到原来的状态，而使纤维的抱合力变小，降低了纤维的可纺性。
  4．2纤维表面光滑，因此在纺织加工过程中，飞花较多、成纱毛羽、棉结和细纱断头较多，因此影响织物外观。
抱合力差、比电阻较大，静电现象比较严重，易缠附机件，因此在纺纱前应对其散纤维进行加湿，或加湿+抗静电剂。
  4．3梳棉工序生产难点较多，问题主要有：剥棉转移差造成的棉网下坠或棉网漂头、烂边；抱合力差造成的机前断棉条，因此要坚持以下的工艺原则：“柔和梳理、顺利转移、轻定量、低速度、中隔距”。
  4．4大豆纤维长度长、弹性好、整齐度好，但立体卷曲少、抱合力差。所以并条工序以提高纤维平行伸直度、降低重量不均为重点：粗纱定量应偏轻掌握，以减小细纱牵伸，能有利于成纱毛羽减少。由于熟条抱合力差易分*，生产上应采取措施加强巡回，严防条子起毛。络筒工序应尽量减少毛羽的产生。
  4．5漂白性能差
大豆纤维自身呈米黄色，目前存在的漂白方法，甚至已经用于工业化生产的漂白工艺，无论是还原漂白还是氧化漂白或者是还漂与氧漂的结合，都无法消除纤维固有的米黄色。因而对大豆蛋白纤维的染整加工产生影响，限制了大豆蛋白纤维产品品种的多样性。
  4．6染深性能不好
大豆蛋白纤维本身含有多种基团，如NH、-CN等，可用活性染料、酸性染料、阳离子染料、直接染料、Lanaset染料、甚至分散染料等进行染色，故染料的选择范围很广，比较容易染色。但是由于纤维本身所固有的米黄色所限制，而导致浅色产品色泽暗淡，又由于纤维自身染座较少的缺点，因而不易染出深浓的颜色，有的染料染色上染百分率虽然较高，但牢度不太理想或匀染性较差。
  4．7形态稳定性
大豆蛋白纤维抗折皱性能、湿回弹性能、耐热性能较差。大豆蛋白纤维遇热收缩率较大，当温度较高时颜色泛黄，并且强力有所下降，从而增加了织物在染整加工中的难度，并对服装生产及服用过程中织物的手感和外观形态有影响。