为了解大豆蛋白纤维的热稳定性，采用多种热处理方法对大豆蛋白纤维纱线进行了处理试验。研究了大豆蛋白纤维纱线在松弛状态和张紧状态下，经过高温饱和蒸汽蒸纱、煮纱处理以及干热空气处理对纱线强伸性能和颜色的影响。结果表明：不同的热处理方法对大豆蛋白纤维纱线的强伸性、热收缩率、泛黄程度等指标均有不同的影响，因此，对大豆蛋白织物进行加工时，应选择适宜的加工方式和加工温度。 在纺织品加工过程及纺织品的使用过程中，经常会遇到热的作用，研究热处理对纺织材料的作用效果及原因，将有利于指导纺织加工生产过程。而纱线的强伸性能极大地影响着它的加工性能和服用性能。朱明娟等测试分析了Tencel、粘胶纱线经不同条件的热处理后其断裂伸长率、断裂强度、弹性模量、断裂比功的变化，发现不同条件热处理后Tencel纱线的强伸性能指标均比粘胶纱线高。侯秀良等采用高温染样机及假捻变形纱机的热箱，分别研究了山羊绒纱线在松弛状态，张紧状态下高温蒸纱、煮纱处理以及干热空气处理对山羊绒纱线强伸性能、颜色及长度的影响，并进一步采用DSC技术，分别研究了山羊绒纱线经(120℃，5 min)、(120℃，25min)张紧蒸纱处理以及(130℃，10 min)松弛煮纱处理后，其纤维熔融峰的变化。Lul等人研究了山羊绒纱线经120 ℃、140℃、160℃、180 ℃干热空气处理后物理及化学性能的变化。Mulle-jans等人研究了羊毛纱线经干热空气处理后泛黄的化学机理，Schurartze等人报道了毛织物颜色在过热空气中的变化，Mishra s．P等人研究了聚丙烯腈经100℃沸水处理后纤维性能、结构的变化。但是，国内目前尚没有关于大豆蛋白纤维纱线及织物受热处理后性能变化的详细报道。因此测试大豆蛋白纤维纱线及织物受热处理后结构及性能的变化，在基础理论方面和生产实践方面都具有重要意义。 文中以大豆蛋白纤维纱线代替大豆蛋白纤维织物为研究对象，重点研究了大豆蛋白纤维纱线在松弛状态、张紧状态下，经过高温饱和蒸汽蒸纱、煮纱处理以及干热空气处理对纱线强伸性能、颜色及长度的影响。 1 试验 1．1试验材料 大豆蛋白纤维纯纺纱线，单纱捻度为81捻/ 10 cm．细度为18 tex。单纱在热处理前置于标准温湿度环境下调湿48 h，然后对大豆蛋白纤维纱线进行各种不同的热处理。 1．2热处理 高温蒸纱及煮纱处理在RY-12000型高温染样机上进行，该机可达到的最高温度为140℃．根据纱线在处理时是否受到张力，分为松弛热处理及张紧热处理两种方式。 松弛热处理采用周长为1 m的纱线测长器．绕出20 m长的若干缕绞纱。在一定的预加张力下，测量各绞纱在热处理前的长度￡1，然后将续纱“自由地”置于染样机中，进行高压煮纱处理及蒸纱处理。纱线在“自由”状态下的蒸纱及煮纱处理分别称为松弛蒸纱、松弛煮纱。 张紧热处理是将单根纱线在一定的预加张力下，均匀绕于高温染样机专配的不锈钢绕纱板附件上，使纱线产生2％左右的伸长(不超过屈服点)。该绕纱板长65 mm，宽38 mm，厚1 mm，中间具有两个方空。将纱线两端用胶带紧密粘于绕纱板上后，置于染样机中进行蒸纱处理，称为张紧蒸纱。 热处理温度及时问：高温蒸纱处理温度分别为90℃、100 ℃、110℃、120 ℃、130 ℃，煮纱处理温度分别为70℃、80℃、90℃、100℃、110℃．处理时间分别为5 min、10 min、15 min、20 min、25min。当染样机温度达到90℃时，放入纱线，当染样机温度达到预定的温度时，开始计算热处理时间，预定热处理时间结束后，迅速排汽，当温度下降到90℃时，打开高温染样机罩盖，取出纱线，在空气中冷却。 干热空气处理的温度为90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、150 ℃，处理时间为10 min。 1．3纱线性能测试 经热处理的大豆蛋白纤维纱线，自然冷却、晾干后，置于标准温湿度环境下，调湿一天后进行性能测试。张紧蒸纱样品在冷却和调湿过程中，仍绕于纱板上。 热收缩率：同样在一定的预加张力下，测量绞纱经松弛蒸纱后的长度L2。根据公式(1)，计算热收缩率。
强伸性能：单根纱线的强伸性能采用YG061型电子单纱线强伸度仪测试。测试参数：预加张力5 cN，试样长度500 mm，每个样品测试30根，取平均值。以热处理后大豆蛋白纤维纱线的平均断裂强力F、断裂伸长率E占处理前的平均断裂强力F0、断裂伸长率E0的百分率表示处理后纱线的相对断裂强力及相对断裂伸长率。此相对值越小，表示纱线损伤越严重。 泛黄程度：采用主观目测评分法，与原大豆蛋白纤维纱线的颜色进行对比。以1-6分别表示不变色、略变色、变色、明显发黄、严重发黄、黄棕色。数值越高，发黄越严重。 2 试验结果及讨论 2.1 热处理温度对强伸性能、长度及颜色的影响 表1为大豆蛋白纱线经各种热处理后强伸性能的变化。
图1、图2为经松弛蒸纱、张紧蒸纱及松弛煮纱后的相对断裂强力及相对断裂伸长率；图3为经松弛蒸纱及煮纱后的热收缩率，图4为经松弛蒸纱、煮纱处理后的泛黄程度；图5、图6为在干热空气中的相对断裂强力及相对断裂伸长率，图7和图8为在张紧状态下120℃蒸汽中处理5min～25 min后的断裂强力及断裂伸长率。
从图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8中可以得出如下结论：随着热处理温度的升高，由于热的作用，加大了纤维分子的活动能力，分子间力下降，改变了纤维内部结构。由于大豆蛋白纤维的耐热性和湿热稳定性都比较差，因此纱线的相对断裂强力下降，相对断裂伸长率增大，泛黄程度严重，纱线损伤程度加重。 2．2水份对纱线性能的影响 与松弛蒸纱相比，松弛煮纱在较低处理温度时，其强力下降程度较松弛蒸纱严重。松弛蒸纱在较高温度时，其强度显著恶化。例如：在130℃，10 min松弛蒸纱时，其相对断裂强力为39．69％，相对断裂伸长率为254％；在110℃，10min松弛蒸纱时，其相对断裂强力为53．7％，相对断裂伸长率为173．9％。松弛蒸纱纱线长度在90℃～110℃范围内没有发生明显的收缩；在110℃，10 min时发生明显收缩，收缩率达到的82．8％。而在松弛蒸纱过程中，随温度升高，纱线强力明显下降，在130℃，10 min时，纱线强力为原纱强力的39．7%。大豆蛋白纤维纱线在张紧蒸纱和松弛蒸纱两种热处理时，强力的变化出现例外，这主要是因为大豆蛋白纤维纱线不耐湿热所造成的，试验中可以发现张紧蒸纱时，纱线表面毛羽贴伏，纱线表面类似胶着状，张紧状态下纱线结构非常紧密，而松弛蒸纱则不明显。另外，在松弛蒸纱过程中，纱线断裂伸长率变化显著。 2．4热处理时间的影响 由图7和图8可以看出，在120℃张紧蒸纱处理过程中，随着加热时间的延长，大豆蛋白纤维纱线的强力逐渐下降，前5 min内，下降速度较快，15 min～20 min内强力下降不明显，至25 min时强力开始明显下降。大豆蛋白纤维纱线的断裂伸长率随着加热时间的延长逐渐增大。 3 结论 (1)随着热处理温度的升高，由于热的作用加大了纤维分子的活动能力，分子间力下降，改变了纤维内部结构。由于大豆蛋白纤维的耐热性和湿热稳定性都比较差，因此纱线的相对断裂强力下降，相对断裂伸长率增大，泛黄程度严重，纱线损伤程度加重。 (2)大豆蛋白纤维纱线在热处理过程中，水分的影响很重要，在同样温度、同样时间的热处理条件下，含水加重了热损伤程度，这是大豆蛋白纤维中主体成分PVA不耐湿热的典型特征。与松弛蒸纱相比，松弛煮纱在较低处理温度时，其强力下降程度较松弛蒸纱严重。松弛蒸纱在较高温度时，其强度显著恶化。而对于干热空气处理，纱线强力随温度的提高下降得并不明显。纱线在松弛煮纱时的热收缩率大于松弛蒸纱时的收缩率。在湿热处理过程中，随着处理温度的升高，大豆蛋白纤维纱线的强度有下降的趋势，伸长率和热收缩率有增加的趋势。 (3)松弛状态下，大豆蛋白纤维纱线的损伤更为严重。这是因为张紧蒸纱时，纱线表面毛羽贴伏，纱线表面类似胶着状，纱线结构非常紧密，对热损伤起补偿作用。 (4)120 ℃张紧蒸纱条件下，随着热处理时间的增加，其强力逐渐下降，至25 min时强力开始明显下降。大豆蛋白纤维的断裂伸长率随着加热时间的延长逐渐增大，因此，大豆蛋白纤维织物在后加工中，为保证其强度和尺寸稳定性，应严格控制热处理的温度和时间。
