纤维新材料及应用-7生物质纤维

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1、生物质纤维天然生物质人造生物质合成生物质一、聚乳酸纤维原料来源：淀粉及其他含有葡萄糖的化合物。（一）聚乳酸的聚合方法淀粉经过发酵，制取乳酸。乳酸直接聚合间接聚合聚乳酸熔融温度较低，一般采用熔体纺丝制取。（二）性能1.力学性能接近涤纶，具有较高的强度和断裂伸长率，初始模量高于大多数合成纤维。2.热学性质。熔融温度低。燃烧热小，限氧指数较高，25~25%。二氧化碳排放量低。3.吸湿性和染色性较差，但比涤纶要好，分散染料100°C即可染色。4.安全性5.生物可降解性6.抗菌性好（三）用途医疗：缝合线、创伤保护材料，内脏修补材料，骨折部位固定材料。林业：防草袋、防

2、兽网农业：寒冷纱、捆绑绳、防虫网渔业衣料家用二、PTT纤维聚对苯二甲酸丙二酯纤维。原料：对苯二甲酸二甲酯和1,3丙二醇（可以从生物玉米工艺路线获取）。性能对比：PTTPETPBT断裂强度2.5-4.04.0-6.02.5-4.5断裂伸长率20-3015-2520-40初始模量20-4080-14018-35熔点228265220玻璃化温度486930回潮率0.2-0.50.2-0.50.2-0.5防污性能好，易染色，手感柔软，悬垂性能好。具有“奇碳效应”，分子链呈螺旋状，弹性回复率很高。20%的变形，100%恢复，连续拉伸10次，均可达到该回复率。三、PH

3、A纤维是一类由各种微生物（如土壤细菌、蓝藻、转基因植物等）产生的生物相容可降解的全生物高分子。这类可熔融纺丝生产PHA纤维，工艺路线环保，污染少。目前纤维加工的难点在于PHA脆性较大、机械性能差和可加工温度范围窄。四人造蛋白质纤维以各种蛋白质为原料生产的纤维。1935-1936年曾工业化生产，50年代停止。基于人造蛋白的分子与人体肌肤相同，再度引起兴趣。（一）人造乳酪纤维人造牛奶纤维、人造酪素纤维很多性能类似羊毛。回潮率14%。密度1.29。断裂强度0.7-0.89cN/dtex.热性能较差。制法：撇除奶油，加热至40°，加酸使蛋白凝固，分离液体获得乳酪，

4、精制干燥后，即为乳酪纤维的原料，约为3%。经稀碱溶液溶解制成纺丝液，凝固浴为稀硫酸和硫酸钠。经牵伸等后处理制成。（二）人造大豆蛋白纤维纤维光泽柔和，具有蚕丝样的天然光泽和悬垂感；纤维柔软、蓬松、密度小、吸湿性好、透气穿着性好。日光稳定性好。弹性较差。大豆榨油后的豆粕为原料，用浸泡法提取植物蛋白，进行纯化后，使部分蛋白质与含羟基的高分子物发生接枝共聚，进而与聚乙烯醇制备共混纺丝液进行湿法纺丝。（三）人造玉米蛋白纤维酰胺氮含量较高，用甲醛硬化处理后纤维的稳定性较好。在水或稀碱溶液中的膨润度较小，相应大分子长链上所带的支链也较少，初生丝拉伸时容易取向，热稳定性好

5、。性能比较玉米蛋白酪素蛋白花生蛋白相对密度1.251.291.24标准回潮率101412-15干态断裂强度0.88-1.060.7-0.890.71湿态断裂强度0.620.3-0.45-干态断裂伸长率323030湿态断裂伸长率3534-制法70%异丙醇为抽提液，提取玉米蛋白，用水稀释提取液，玉米蛋白沉淀析出；分离出的蛋白质经清洗干燥后，溶于稀碱溶液中，加入少量尿素和甲醛，配成纺丝液，湿法纺丝。预硬化拉伸200%-300%，再硬化。（四）人造花生蛋白纤维理化性能与其他人造蛋白纤维相同，纤维断裂强度低，干湿态强度差很大。制法：花生仁磨碎，有机溶剂萃除脂肪，之后

6、稀碱溶液浸泡，提取出花生蛋白，随后调节提取液的pH值至4.5，花生蛋白沉析，约有42%。用0.5%氢氧化钠溶解制成含蛋白质20%-30%的纺丝液，湿法纺丝。（五）人造蜘蛛丝纤维多肽链组成，结构很复杂。蜘蛛丝是由一些原纤纤维束组成，原纤又是由几个厚度为120nm的微原纤组成，微原纤是由蜘蛛丝蛋白构成的高分子化合物。蜘蛛丝蛋白的氨基酸以甘氨酸和丙氨酸为主，二者约占70%，还有丝氨酸、谷氨酸、亮氨酸、精氨酸和络氨酸等。蜘蛛丝具有很高的强度，比芳纶还高，是钢的5-10倍。蜘蛛丝的弹性和韧性都很好，耐冲击性强。耐低温性好，-40°仍保持其弹性。生物可降解，不会对环境

7、造成污染。防弹背心优于芳纶。坦克飞机的装甲。宇航服。医疗方面，与人体具有相容性，可以用作高性能生物材料。筋腱、韧带、器官、组织修复、伤口处理、手术缝合。采用基因工程方法生产人造蜘蛛丝，正在探索中。搞清基因序列，建立模型，生产出合成基因，移植给动物、植物或微生物，复制蜘蛛丝蛋白，进行分离提纯溶解纺丝，生产出性能优良的人造蜘蛛丝。（六）蚕蛹蛋白复合纤维（七）再生动物毛蛋白纤维五、甲壳素纤维由虾、蟹、昆虫的外壳及菌类、藻类细胞壁中提取。甲壳素与纤维素的结构十分相似，第二碳位上羟基被乙酰基（-NHCOCH2）脱乙酰基后被氨基取代则为壳聚糖。①节肢动物，主要包括甲壳

8、纲，如虾、蟹等，含甲壳素20%~30%，高的达58%~85%；其次