再生蛋白復(fù)合纖維結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、再生蛋白復(fù)合纖維由于其優(yōu)良的性能已引起了廣泛關(guān)注，也開展了很多研究，本文主要研究再生蛋白復(fù)合纖維結(jié)構(gòu)與性能間關(guān)系，為進(jìn)一步開發(fā)利用、改善性能提供依據(jù)。 本文主要針對大豆蛋白/聚乙烯醇復(fù)合纖維[1]、牛奶蛋白/PAN復(fù)合纖維、膠原蛋白/PAN復(fù)合纖維等再生蛋白纖維，通過采用氨基酸分析儀、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)、廣角X射線衍射(WAXD)及照像、小角X射線照像、熱重(TG)、差示掃描量熱(DSC)、粘彈譜

2、儀(VES-F)等測試儀器或手段，研究了氨基酸種類特征、纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)、X射線晶面及特征峰衍射、特征紅外光譜、熱失重、特征放熱行為、及動態(tài)力學(xué)性能等，并得到相關(guān)新的實驗研究結(jié)果： 1.通過氨基酸分析儀測試了蛋白纖維的氨基酸種類，分析了各自性能，并計算纖維的蛋白含量。 2.sp/PVA的紅外光譜上存在氨基酸及聚乙烯醇的特征吸收峰，以及聚乙烯醇縮甲醛的特征吸收峰。說明其為大豆蛋白與聚乙烯醇的二組分纖維且經(jīng)過了交聯(lián)處理。而紅外光

3、譜圖中未發(fā)現(xiàn)有新鍵生成，說明大豆蛋白與聚乙烯醇之間未形成接枝，大豆蛋白嵌入聚乙烯醇基底中。牛奶蛋白/聚丙烯睛纖維和羊毛蛋白/PAN復(fù)合纖維的紅外光譜結(jié)果同樣證明二者分別為蛋白質(zhì)和PAN的二組分纖維；兩種蛋白和PAN也并未形成接枝。 3.通過掃描電鏡及透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，蛋白復(fù)合纖維表面存在溝槽，截面可見蛋白復(fù)合纖維形成了皮——芯結(jié)構(gòu)，并有不同程度的孔洞； 4.廣角X射線照像及衍射表明，sp/PVA與聚乙烯醇的晶型相似，這是

4、因為占少量成分的蛋白不易結(jié)晶而以無定形態(tài)存在。纖維線密度減少，纖維結(jié)晶度提高，晶粒尺寸增大，而總蛋白含量對于結(jié)晶度的影響不大。熱延伸不同倍數(shù)下，纖維結(jié)晶度的變化為：開始階段，結(jié)晶度隨著延伸倍數(shù)的增大而增大，到達(dá)一定倍數(shù)時，由于結(jié)晶逐步被破壞而呈現(xiàn)相反的規(guī)律。三種sp/PVA結(jié)晶度達(dá)到最大的極限延伸倍數(shù)不同。sp/PVA的小角射線照像上沒有長周期信號出現(xiàn)，說明在50nm～100nm之間沒有晶粒存在。牛奶蛋白/PAN復(fù)合纖維和羊毛蛋白/PA

5、N復(fù)合纖維呈現(xiàn)類似的衍射情況，結(jié)晶度較低，晶型不完整。膠原蛋白/PAN復(fù)合纖維和15μm羊毛的的衍射表明其基本以無定形態(tài)存在； 5.進(jìn)行了幾種蛋白纖維的熱學(xué)性能研究，結(jié)果表明：sp/PVA與聚乙烯醇失重規(guī)律有一定差異。sp/PVA存在兩個特征吸熱峰，設(shè)計多個差示掃描量熱實驗，計算熱焓值并與聚乙烯醇的實驗結(jié)果進(jìn)行對比，證明第一峰為sp/PVA的玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)。 6.動態(tài)粘彈力學(xué)實驗證明，頻率恒定時，蛋白纖維的彈性模量隨溫度的

6、升高而下降，出現(xiàn)脆折態(tài)、玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)四種特征狀態(tài)。sp/PVA彈性模量的大小關(guān)系與結(jié)晶度測試結(jié)果符合。損耗模量的測試結(jié)果證明大豆漂白纖維的耐熱性能最差，與熱失重結(jié)果和差示掃描量熱結(jié)果符合。其損耗-溫度模量圖上出現(xiàn)三個內(nèi)耗峰，分別為結(jié)構(gòu)脆折轉(zhuǎn)變、玻璃化轉(zhuǎn)變和粘流轉(zhuǎn)變峰。另外分析了洗滌、纖維線密度、蛋白質(zhì)含量對于纖維彈性模量及損耗模量的影響。牛奶蛋白/PAN復(fù)合纖維和羊毛蛋白/PAN復(fù)合纖維測試結(jié)果相似。膠原蛋白/PAN復(fù)合纖維的