蛋白纖維屬于生物基化學(xué)纖維，由蛋白質(zhì)和紡絲的邊角料混合，或接枝到其他高分子紡絲或復(fù)合紡絲上制成，具有綠色無污染、原料來源廣泛、可生物降解等優(yōu)點，并能有效解決石油基化學(xué)纖維對石油類化學(xué)品的過度依賴。目前，蛋白纖維已經(jīng)應(yīng)用在高檔服裝、家居服飾、家紡用品等領(lǐng)域。
我國蛋白纖維產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，品種齊全，在新技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化方面不斷取得突破。功能化、綠色化已經(jīng)成為蛋白纖維發(fā)展的重要方向。近日，中國科學(xué)院大學(xué)材料科學(xué)與光電技術(shù)學(xué)院研究員蘇娟娟團隊制備出一類具有良好的抗冰能力和低溫機械性能的耐凍蛋白纖維。與傳統(tǒng)纖維形成鮮明對比的是，該蛋白纖維即使在零下20攝氏度至零下40攝氏度，也能保持高剛度和韌性。
蘇娟娟等人的研究只是我國蛋白纖維創(chuàng)新發(fā)展的冰山一角，由于蛋白纖維具有綠色無污染、原料來源廣泛、可生物降解等優(yōu)點，并能有效解決石油基化學(xué)纖維對石油類化學(xué)品的過度依賴，因此這些年在我國發(fā)展迅速。
廢棄物變身紡織新材料
根據(jù)原料來源不同，化學(xué)纖維可分為石油基化學(xué)纖維和生物基化學(xué)纖維兩大類。蛋白纖維屬于生物基化學(xué)纖維，由蛋白質(zhì)和紡絲的邊角料混合，或接枝到其他高分子紡絲或復(fù)合紡絲上制成。目前，蛋白纖維的品種主要有大豆蛋白纖維、牛奶蛋白纖維、蟬蛹蛋白纖維、皮革膠原蛋白纖維、羊毛蛋白纖維、桑蠶絲蛋白纖維等。
我國是蛋白纖維生產(chǎn)品種覆蓋面較廣的國家之一。大豆蛋白纖維、牛奶蛋白纖維、羊毛蛋白纖維、桑蠶絲蛋白纖維等都已經(jīng)應(yīng)用在高檔服裝、家居服飾、家紡用品等領(lǐng)域。比如蠶蛹蛋白纖維，是以抽絲后的蠶蛹為原料，提取蠶蛹蛋白，對其進行化學(xué)改性，制成蛋白質(zhì)紡絲液，并與粘膠紡絲液共混紡絲制成的。又如羊毛蛋白纖維，以皮毛下腳料為原料，制備出蛋白質(zhì)含量約3%的蛋白液，然后加入粘膠纖維等纖維素材料中制成。用羊毛蛋白纖維生產(chǎn)的面料手感柔軟、具有真絲般的光澤、透氣性好、抗靜電。
蠶蛹蛋白纖維、羊毛蛋白纖維等原料均來自生產(chǎn)的下腳料。可再生資源的綜合利用與現(xiàn)代纖維加工技術(shù)的融合實現(xiàn)了蛋白纖維生產(chǎn)的“變廢為寶”。
蛋白纖維研發(fā)不斷取得新進展
目前，新的蛋白纖維及其生產(chǎn)技術(shù)也正不斷取得新進展。
比如文章開頭提到的蘇娟娟團隊研發(fā)的耐凍蛋白纖維，是將兩種類型的抗凍蛋白，即來自海嘴魚的Ⅲ型抗凍蛋白（T3AFP）和來自雪蚤的富含甘氨酸的抗凍蛋白（SnAFP），嵌合在高度有序的蛋白結(jié)構(gòu)中得到的。
就像是“防凍劑”，抗凍蛋白能夠結(jié)合小冰晶，并抑制大冰晶生長，進而保護細胞和血液在冰點下不結(jié)冰，并進行正常代謝，保證海嘴魚在極地環(huán)境、雪蚤在厚厚的積雪下能正常生存。在新研發(fā)的耐凍蛋白纖維中，抗凍蛋白能捕獲水分子或冰晶等，進而為蛋白質(zhì)纖維提供“保護層”，提高了纖維的抗凍性。據(jù)測試，在零下40攝氏度的低溫下，耐凍蛋白纖維中的冰結(jié)晶受到抑制，纖維更光滑、截面上的皺紋更少，因此也保持了較高的低溫剛度和韌性，以及良好的機械穩(wěn)定性，這使得用蛋白纖維制造具有出色抗凍性能的紡織品成為可能，比如在南極洲使用的繩索或北極極地服裝、航空服等。
又如，恒天海龍股份有限公司等研發(fā)的一種新型多功能動物蛋白再生纖維素纖維，其原料來自動物的毛。上海帕蘭朵紡織科技發(fā)展有限公司副總經(jīng)理、教授級高級工程師方國平說，由于纖維的橫截面呈C形中空，形狀的飽滿率和圓滑度好，從而使纖維具有了獨特的截面形態(tài)。這種截面形態(tài)使得多功能動物蛋白再生纖維素纖維在微觀結(jié)構(gòu)上，實現(xiàn)了纖維素和蛋白質(zhì)共存共融，使這款動物蛋白再生纖維素纖維具有了其他纖維不具備的多功能特性，比如良好的透氣性和抗靜電性，以及優(yōu)異的吸濕發(fā)熱性等。再配合獨特的紡紗技術(shù)、織造技術(shù)和定型技術(shù)等，使該纖維技術(shù)成本和生產(chǎn)成本大幅下降，由此生產(chǎn)的紗線和針織面料與同類產(chǎn)品相比，性價比更高。
生物基化學(xué)纖維發(fā)展勢頭強勁
隨著石油資源的日益枯竭和棉花種植面積的不斷減少，包括蛋白纖維在內(nèi)的生物基化學(xué)纖維，顯現(xiàn)出強勁的發(fā)展勢頭。原料的可再生、廉價、低污染、資源豐富等屬性，使生物基化學(xué)纖維具備極大的可持續(xù)發(fā)展性，也成為棉纖維和滌綸、腈綸、錦綸等化學(xué)纖維強有力的伙伴。
國家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)司原巡視員賀燕麗說，生物基化學(xué)纖維與人體親和，具有抑菌、阻燃、生物降解等特性，發(fā)展生物基化學(xué)纖維具有重要意義。
“十三五”以來，我國生物基化學(xué)纖維產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，關(guān)鍵技術(shù)不斷取得突破，產(chǎn)業(yè)規(guī)模較快增長，一批具有產(chǎn)業(yè)實力和技術(shù)開發(fā)能力的企業(yè)進入了生物基化學(xué)纖維及原料領(lǐng)域。我國初步形成了生物基纖維素纖維、生物基合成纖維、海洋生物基纖維及蛋白纖維的產(chǎn)業(yè)體系。工信部、國家發(fā)改委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于化纖工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，到2025年，我國生物基化學(xué)纖維和可降解纖維材料產(chǎn)量年均增長20%以上。
賀燕麗認為，當前生物基化學(xué)纖維還存在一些問題，比如多數(shù)品種的產(chǎn)能規(guī)模偏小、產(chǎn)品成本偏高競爭力不強等。
不過，中國化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會總經(jīng)濟師、生物基化學(xué)纖維及原料分會秘書長李增俊說，隨著技術(shù)不斷發(fā)展，公眾對生物基化學(xué)纖維產(chǎn)品的功能和價值認識不斷深入，其產(chǎn)能規(guī)模偏小、產(chǎn)品成本偏高等問題將會逐步得到解決。
賀燕麗表示，“十四五”期間，我國應(yīng)努力提高生物基化學(xué)纖維原料的自給率和多元化水平，提高重點生物基化學(xué)纖維品種的規(guī)模化和工藝裝備的自動化水平，大力降低生產(chǎn)成本。在開拓下游紡織品的應(yīng)用領(lǐng)域取得實際成效。
