胶原纤维——新型天然纤维
2012-8-21
    
    近年来,胶原蛋白领域的研究十分活跃,进展很快。在对胶原蛋白的利用方面,除主要的医用、美容等方面,新的用途不断被开发。新的用途主要着眼于胶原蛋白独特的宏观物理性能,即纤维性能,用于纺织、造纸、包装材料等领域。
    胶原蛋白又称胶原,是一种天然蛋白质,广泛存在于动物的皮肤、骨、软骨、牙齿、肌腱、韧带和血管中,是结缔组织中极重要的结构蛋白质。胶原蛋白结构由三条肽链螺旋组成,其特有的结构和化学组成使其具有许多独特的功能,比如生物降解性、成纤性能、止血性能、免疫性能、离子和大分子结合性能、静电学性能等。这些胶原蛋白独特的功能使胶原蛋白在医学、化妆品、食品、化工原料、纺织等方面都有应用。一般从动物骨骼中得到的骨胶原蛋白纤维,可作为医用缝合线,这种缝合线在人体酶解后可以被组织吸收,生物适应性优良,无抗原性,生物体吸收良好。胶原蛋白制成的化妆品,能促进皮肤的新陈代谢,增强循环,达到滋润皮肤、保持皮肤润泽等。在食品加工中,胶原蛋白能制作成香肠肠衣;经调浆、成型、干燥、油炸等工序制作成胶原小食品。
    近年来,在对胶原蛋白的利用除主要的医用、美容等方面,还着重研究胶原蛋白独特的宏观物理性能——纤维性能,纤维性能可以用于纺织、造纸、包装材料等领域。
    胶原蛋白在纺织领域主要是对其他纤维的改性应用。胶原蛋白纤维的生产,首先要从动物的皮、软骨等原料中提取胶原蛋白。目前提取胶原蛋白的方法主要有酸法、碱法、盐法、酶法、综合法。有些特殊用途的胶原蛋白还要经过进一步的纯化。但纯天然胶原蛋白纤维材料一般不能完全满足人们实际生活的需要,纯度高的胶原蛋白纤维易发生降解,且纺出的丝强度太低。因此,胶原蛋白纤维多是利用胶原蛋白对纤维进行改性而成。如胶原蛋白与聚丙烯腈不同比例的共混纺丝,胶原蛋白和丙烯腈的质量比为2:98的条件下,聚合溶液具有良好的可纺性。利用从动物生皮或皮革工业废弃物中分离得到胶原蛋白,经质量分数为20%的丙烯酸单体接枝改性后与质量分数为18%的聚乙烯醇混合,在70℃下搅拌2小时,在40℃的凝固浴下进行共混纺丝,经湿法纺丝、凝固、拉伸和缩醛化处理后,制得具有良好吸湿性和染色性能的胶原蛋白/PVA复合纤维。
    一般胶原混纺纤维要经过清疏、并条、粗纱、和细纱等工序。清梳工序指采用“轻定量、低速度、快转移、少损伤、小张力牵伸、轻打多梳”的工艺原则;采用这一原则是因为胶原蛋白纤维膨松性好,定量过重,容易堵塞喇叭口;纤维长度整齐度好、短绒少、不含杂质、抱合力差,适当降低开棉刀片打手的速度;适当降低道夫速度之后梳理负荷可以有效减轻,锡林与道夫间的隔距适当偏小掌握,有利于纤维顺利转移。第二步的并条工序是采用低速度、重加压、中定量、大隔距的工艺原则,这是为了确保混纺比准确和混合均匀,根据不同的混纺比来安排棉与胶原蛋白生条采用先预并和后三道混并,共四道并条工艺进行混条。第三道粗纱工序则采用“重加压、慢车速、适当偏大捻度”的工艺原则,适当放大罗拉隔距。第四道细纱工序:以“小隔距,中加压,低车速,小后区牵伸,大后罗拉隔距,中硬度胶辊”为工艺原则。通过对不同比例混纺的胶原纤维比对能够发现:胶原蛋白纤维的混比较大时,成纱的毛羽有所改善,因为胶原蛋白的各项优良的性能,有利于提高成纱的条干。
    经过多方测试证实胶原蛋白的氨基酸总含量为12.35%,整个生产过程对环境、空气、人体、土壤、水质等基本无污染,纤维本身易生物降解,达到清洁生产的标准,符合国家可持续发展的方针,满足环境保护的要求,所以胶原纤维是一种绿色环保纤维。
    胶原蛋白纤维还具有吸音性、微弹性、耐磨性等,日本采用胶原蛋白纤维、合成纤维与植物纤维以一定的比例混合生产出特种壁纸,满足一些特殊场合的需要。

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