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1、蛋白纤维介绍 内容提纲概述概述植物蛋白植物蛋白纤维动物蛋白物蛋白纤维国内外再生蛋白国内外再生蛋白纤维的研究概况的研究概况再生蛋白再生蛋白纤维开开发前景展望前景展望12345一、概述一、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l 再生蛋白质纤维绿色产品绿色产品 再生蛋白纤维采用再生蛋白纤维采用某些不可纺蛋白
2、质纤维某些不可纺蛋白质纤维及某些废弃蛋白质材料及某些废弃蛋白质材料为原料，利用生物化学为原料，利用生物化学工程技术从中提炼出蛋工程技术从中提炼出蛋白液，在一定条件下和白液，在一定条件下和再生胶原液混合，用湿再生胶原液混合，用湿法纺丝再生成一种新型法纺丝再生成一种新型的蛋白质纤维。的蛋白质纤维。再生动物蛋白质再生动物蛋白质纤维主要指从牛乳、纤维主要指从牛乳、羊毛、猪毛等中提取羊毛、猪毛等中提取蛋白质纺制的纤维，蛋白质纺制的纤维，再生植物蛋白质纤维再生植物蛋白质纤维主要指从大豆、花生、主要指从大豆、花生、油菜籽、玉米等中提油菜籽、玉米等中提取蛋白质纺制的纤维。取蛋白质纺制的纤维。简简 介介制制 法
3、法-氨基酸氨基酸 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各种蛋白质纤维的蛋白类物质中的a a一氨基酸的含量一氨基酸的含量氨基酸名称氨基酸名称 羊毛羊毛 猪毛猪毛 兔毛兔毛 蚕丝蚕丝 羊毛再生蛋白纤维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、
4、再生植物蛋白纤维二、再生植物蛋白纤维 大豆蛋白复合纤维大豆蛋白复合纤维 19991999年年,李官奇发明了李官奇发明了大豆蛋白改性纤维大豆蛋白改性纤维,改写改写了世界人造纤维发明史上了世界人造纤维发明史上中国为零的纪录。中国为零的纪录。大豆蛋白纤维是以豆粕大豆蛋白纤维是以豆粕为原料为原料,利用生物工程新技利用生物工程新技术术,把豆粕中的球蛋白与羟把豆粕中的球蛋白与羟基和腈基高聚物混合基和腈基高聚物混合,通过通过接枝、共聚、共混生产的纤接枝、共聚、共混生产的纤维。维。大豆纤维大豆纤维比重轻、纤比重轻、纤度细、摩擦度细、摩擦量低量低,手感柔手感柔软、滑爽、软、滑爽、亲肤感较强亲肤感较强;大豆纤维大
5、豆纤维为哑铃型和不为哑铃型和不规则腰子型结规则腰子型结构构,含有纵向含有纵向构槽构槽,因此导因此导热快热快,透气好透气好,人体肌肤感觉人体肌肤感觉干爽舒适。干爽舒适。大豆纤维能辐射大豆纤维能辐射与人体生物波波与人体生物波波谱相同的远红外谱相同的远红外线线,这种远红外这种远红外线能够对人体细线能够对人体细胞产生共振活化胞产生共振活化,因此具有抑菌、因此具有抑菌、促进血液微循环、促进血液微循环、增强免疫力等保增强免疫力等保健功能健功能;大豆纤大豆纤维针织面料维针织面料紫外线吸收紫外线吸收率达率达99.8%,99.8%,能有效地防能有效地防止皮肤癌的止皮肤癌的发生发生;大豆蛋大豆蛋白纤维能够白纤维能
6、够产生对人体产生对人体健康有益的健康有益的负氧离子。负氧离子。再生动物蛋白质溶液制备原理及工艺流程再生动物蛋白质溶液制备原理及工艺流程制备原理：制备原理：从富含蛋白质的动物废料从富含蛋白质的动物废料,如各种禽畜的废毛发、废皮屑、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性、大分子解离、氨基酸侧链修饰、部分基因的活化与封闭,同同有机大分子化合物
7、及单体接枝、聚合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、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。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、干燥后把洗净、干燥后的猪毛、驼毛或羊的猪毛、驼毛或羊毛下脚料投入过氧毛下脚料投入过氧乙酸氧化溶液中不乙酸氧化溶液中不断搅拌。待大部分断搅拌。待大部分溶解后，经过滤获溶解后，经过滤获得蛋白质溶液；得蛋白质溶液；还原法 把洗净的羊毛投入把洗净的羊
8、毛投入到尿素、十二烷基磺到尿素、十二烷基磺酸钠和羟基乙酸溶液酸钠和羟基乙酸溶液的密封罐中，用超声的密封罐中，用超声波对溶液进行振荡、波对溶液进行振荡、溶解、过滤获得蛋白溶解、过滤获得蛋白质溶液；质溶液；碱化法 把洗净干燥后的把洗净干燥后的羊毛或猪毛废料投入羊毛或猪毛废料投入到氢氧化钠溶液，在到氢氧化钠溶液，在温度温度70708080条件下条件下搅拌、溶解搅拌、溶解15 min15 min左左右，过滤后得蛋白质右，过滤后得蛋白质溶液溶液 再生动物蛋白纤维的生产工艺流程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
9、水洗致密水洗上油开松烘干过秤称重成品。生产实例：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、时间使蛋丝的分子量主要靠助剂的催化，通过一定的温度、时间
10、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。之一。蛋白质的提取：蛋白质的提取：动物蛋白质分子结构的解离：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：氨基酸侧链的修饰：与有机大分子聚合物接枝：与有机大分子
11、聚合物接枝：再生动物蛋白纤维的性能再生动物蛋白纤维的性能色泽乳白、光泽柔和、酷似蚕丝色泽乳白、光泽柔和、酷似蚕丝纤度小、模量低、手感好、柔似羊绒纤度小、模量低、手感好、柔似羊绒线密度小、强伸度高线密度小、强伸度高,接近化纤接近化纤耐酸耐碱、染色鲜艳、色牢度好耐酸耐碱、染色鲜艳、色牢度好亲肤、透气、保暖、保健、无静电、无刺激亲肤、透气、保暖、保健、无静电、无刺激再生动物蛋再生动物蛋再生动物蛋再生动物蛋白纤维的白纤维的白纤维的白纤维的性能性能性能性能 再生动物蛋白纤维的单纤断裂强度高于蚕丝、羊毛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接近于大豆蛋白再生纤维,但伸长率较低
12、但伸长率较低;回潮率达回潮率达8.34%,8.34%,介于羊毛与大豆蛋白再生纤维之间。介于羊毛与大豆蛋白再生纤维之间。物理机械性能物理机械性能再生动物蛋白纤维经检测再生动物蛋白纤维经检测,其染色性、色牢度均优其染色性、色牢度均优于蚕丝等天然纤维于蚕丝等天然纤维,大大提高了再生动物蛋白纤维大大提高了再生动物蛋白纤维的染色性能。的染色性能。化学染色性能化学染色性能 由于再生动物蛋白纤由于再生动物蛋白纤维吸湿能力较佳维吸湿能力较佳,用它制用它制成的服装成的服装,特别是内衣特别是内衣,不不但无刺激、无静电但无刺激、无静电,而且而且极易吸收人体排出的汗液极易吸收人体排出的汗液,吸湿、透气吸湿、透气,没有
13、化学合没有化学合成纤维产品的闷热、不舒成纤维产品的闷热、不舒适感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吸湿透气性 所谓牛奶蛋白复合纤维所谓牛奶蛋白复合纤维,就是将液状牛奶脱就是将液状牛奶脱脂去水后所得的牛奶蛋白质脂去水后所得的牛奶蛋白质,加上揉和剂制成加上揉和剂制成牛奶浆液牛奶浆液,然后通过湿纺工艺和科学处理纺制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。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复合纤维 牛奶蛋白牛奶蛋白纤维特点纤维特点更易打理更易打理防蛀、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
14、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、更绿色更健康、更绿色抑菌率达抑菌率达80%80%以上以上，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。更舒适更舒适优异的导湿、透气性优异的导湿、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
15、、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。高强度 蜘蛛丝蜘蛛丝高弹性蜘蛛丝性能光滑闪亮光滑闪亮较耐较耐高温及高温及低温低温耐紫外耐紫外性能强性能强高强度高强度高弹性高弹性应用应用应用应用 蚕蛹蛋白纤维蚕蛹蛋白纤维 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
16、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
17、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：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：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；
18、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；国外国外四、国内、外再生蛋白质纤维的研发概况四、国内、外再生蛋白质纤维的研发概况2020世纪世纪5050年代、年代、7070年代曾分别对再生蛋白质纤维进行过初步的探索，但未获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；成功；9090年代，四川省曾对蚕蛹再生蛋白质纤维进行了研制；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；丙烯脂接枝共聚
19、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多地建厂工业化生产了0.90.93.0 3.0 dtexdtex的大豆蛋白短纤维；的大豆蛋白短纤维；20022002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，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；蛋白质纤维素纤维；20052005年年
20、1 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纳米抗菌生物蛋白纤维”通过专家通过专家鉴定。鉴定。国内国内生产工艺完善优化：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。