王百慧

(西安工程大學紡織與材料學院,陜西西安 710048)

蛋白衍生物漿料與陽離子蛋白衍生物漿料流變性研究

王百慧

(西安工程大學紡織與材料學院,陜西西安 710048)

通過對蛋白衍生物漿料與陽離子蛋白衍生物漿料流變性的研究發(fā)現(xiàn)，兩種漿料都是假塑性流體。隨著溫度的升高，蛋白衍生物漿料的假塑性形為降低，黏度系數(shù)增大。陽離子蛋白衍生物漿料的非牛頓偏離增大，受外界的剪切影響變大，但黏度系數(shù)降低。

陽離子 蛋白 漿料 流變性

明膠是天然膠原三股螺旋結構被破壞后形成的單鏈分子，其主要組成為氨基酸組成相同而分子量分布很寬的多肽分子混合物，分子量一般在幾萬至十幾萬。經(jīng)紅外測試、熱重分析等，表明明膠蛋白上含有氨基酸成分。明膠既具有酸性，又具有堿性，是一種兩性物質(zhì)，明膠的膠團是帶電的，在電場作用下，它將向兩極中的某一極移動。明膠分子結構上有大量的羥基，另外還有許多羧基和氨基，這使得明膠具有極強的親水性。[1]

明膠蛋白是一種天然的大分子物質(zhì)，形成的明膠膜耐磨性好、易水解、成本低，但其膜較脆、滲透性差，[2]因此不能單獨使用明膠對紗線進行上漿。近年來由于丙烯酸類單體的廣泛使用，加之可以根據(jù)所需要的效果較好的設計分子結構，因此選用合適丙烯酸類單體，將其接枝到明膠主鏈上，制備一種蛋白質(zhì)的合成漿料。將其應用于漿紗中，不僅能夠達到上漿的要求，并且綠色環(huán)保。張尚勇等人利用丙烯酸類單體的優(yōu)點，將丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯等接枝到明膠的主鏈上，對其進行乳液聚合，制得一種蛋白質(zhì)漿料，運用于毛纖維上漿，在實驗室通過實驗得出，毛紗上漿后不僅提高了強力和耐磨性，而且降低了毛羽。[3]將明膠蛋白應用于純棉紗線和滌棉紗線的上漿中，對其流變性進行了研究。

1 流變性測試

將陽離子蛋白衍生物漿料在95℃下恒溫1h后，用NDJ一79型旋轉(zhuǎn)黏度計分別在轉(zhuǎn)速r/s=850、1000、1850、3550，溫度T(℃)=30、70、95下，測定漿液的表觀黏度。m(Pa·s)和剪切力(N/m2)的值，并根據(jù)以上數(shù)據(jù)作曲線。

2 結果與討論

按照1漿液流變性測試的方法，對所合成的蛋白衍生物漿料和陽離子蛋白衍生物漿料，在不同的溫度，不同的濃度下，不同的剪切速率下，測試其黏度，結果見表1。

表1 不同種類不同黏度不同轉(zhuǎn)速黏度的測定

由表1所測試的結果，對其作圖，結果見圖1、圖2、圖3和圖4。

圖1 1%蛋白衍生物漿料在不同溫度下η—r的關系

圖2 3%蛋白衍生物漿料在不同溫度下η—r的關系

圖3 1%陽離子蛋白衍生物漿料在不同溫度下η—r的關系

由圖1、圖2、圖3、圖4可知，蛋白衍生物煮漿液和陽離子蛋白衍生物煮漿液的表觀黏度隨剪切速率的增大而降低，這屬于剪切變稀行為，因此屬于假塑性流體。

另外，表觀黏度隨著溫度升高受剪切速率影響降低。說明體系中溫度的升高，促進蛋白衍生物漿料分子的運動，提高分子間的相互作用，溶液體積發(fā)生膨脹，使每一分子平均占有的體積增大，流動性增強，導致蛋白衍生物漿料煮漿液的剪切變稀降低。

由于上述流體屬于假塑性流體，符合冪律方程η=Krm，m是表征偏離牛頓流動的指數(shù)，稱為非牛頓指數(shù)。

通過logη=logK+mlogr，作logη-logr關系曲線，通過計算機origni軟件回歸得出結果，見圖5、下頁圖6、圖7、圖8。不同種類假塑性流變性能見下頁表2。

圖5 1%蛋白衍生物漿料在不同溫度下logη-logr的關系

圖7 1%陽離子蛋白衍生物漿料在不同溫度下logη-logr的關系

圖8 3%陽離子蛋白衍生物漿料在不同溫度下logη-logr的關系

漿料RKm1%蛋白衍生物漿料(30℃)09994141035-068141%蛋白衍生物漿料(70℃)09889220244-085711%蛋白衍生物漿料(95℃)09818260420-092673%蛋白衍生物漿料(30℃)08833174599-068763%蛋白衍生物漿料(70℃)08942124079-061243%蛋白衍生物漿料(95℃)09984210766-080261%陽離子蛋白衍生物漿料(30℃)09987269383-091581%陽離子蛋白衍生物漿料(70℃)09904133238-074371%陽離子蛋白衍生物漿料(95℃)09800127051-072423%陽離子蛋白衍生物漿料(30℃)09763169931-071873%陽離子蛋白衍生物漿料(70℃)09962218984-084463%陽離子蛋白衍生物漿料(95℃)09977237631-08918

由表2可以看出，配置不同濃度的漿液在不同溫度下測試，蛋白衍生物漿料與陽離子蛋白衍生物漿料的m<1，R都接近于1，這說明蛋白衍生物漿料與陽離子蛋白衍生物漿料的流體都屬于非牛頓流體。在同樣濃度下，隨著溫度的升高，蛋白衍生物漿料的m值越來越小，R值也越來越小，K值不斷的增加。這說明隨著溫度的升高，蛋白衍生物漿料的假塑性降低，黏度系數(shù)增大。

隨著陽離子蛋白衍生物漿料煮漿溫度的升高或者濃度的增加，m值越來越大，R值也越來越小，K值不斷的降低。這說明溫度升高，陽離子蛋白衍生物漿料的非牛頓偏離增大，受外界的剪切影響變大，但黏度系數(shù)降低。

3 結論

蛋白衍生物煮漿液和陽離子蛋白衍生物煮漿液的表觀黏度隨剪切速率的增大而降低，這屬于剪切變稀行為，因此屬于假塑性流體。隨著溫度的升高，蛋白衍生物漿料的假塑性降低，黏度系數(shù)增大。陽離子蛋白衍生物漿料的非牛頓偏離增大，受外界的剪切影響變大，但黏度系數(shù)降低。

[1] 王百慧.明膠蛋白助劑在紡織與染整中的應用[J].成都紡織高等?？茖W校學報，2016(3)：178-181.

[2] 邵雙喜,周慧. 膠原和明膠的玻璃化轉(zhuǎn)變`[J].皮革科學與工程,1996(6):31-35.

[3] 張尚勇，等.合成蛋白質(zhì)漿料的上漿工藝研究[J].上海紡織科技，2003,31(1)：26-29.

2016-10-29

作者：王百慧(1988-)，女，碩士，研究方向：環(huán)保型多功能整理劑的研發(fā)及其應用。

TS103.84+6

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1008-5580(2017)01-0091-03