蛋白质纤维有了空调功能

来到北京雪莲羊绒股份有限公司位于北京大兴的厂区，记者在一间简陋的办公室里找到了该公司获得国家技术发明奖二等奖的高级工程师——苗晓光。

　　虽然已经年过半百，苗晓光的思路敏捷并不亚于年轻人。他在讲述过程中不断像变戏法儿似地拿出各种各样的宝贝。这些宝贝包括牛奶丝、羊绒、石蜡以及他们研究成果的制成品——牛奶蛋白调温纤维和羊绒混纺制作而成的毛衫。

　　1月１４日国家科学技术奖励大会在北京举行。2010年纺织工业有6个项目获得国家奖励。其中，2个项目获国家技术发明奖二等奖，4个项目获国家科学技术进步奖二等奖。由天津工业大学、清华大学、山东海龙股份有限公司、北京雪莲羊绒股份有限公司等单位的张兴祥、唐国翌、田素峰、苗晓光、王学晨、石海峰完成的“耐高温相变材料微胶囊、高储热量储热调温纤维及其制备技术”项目获国家技术发明奖二等奖。

　　苗晓光在“耐高温相变材料微胶囊、高储热量储热调温纤维及其制备技术”项目研发中主要的贡献是蛋白质调温纤维及其制备技术的研发。

　　这种纤维织物可以吸收、储存、重新分配和放出热量，在环境温度低时，自动调高衣服内温度，在环境温度高时，自动调低衣服内温度，使衣服内温度处于较舒适的范围。

　　机缘 让羊绒产品具有调温功能

　　“羊绒、羊毛遇水会发热，这是常识。但是这种吸湿放热是一次性的，不能反复进行。所以羊绒、羊毛都有很好的保温功能，但是没有调节温度的功能。”苗晓光说。

　　此时，国外调温材料发展也已经进入成熟阶段。

　　Outlast是20世纪70年代末80年代初美国国家航空与航天局研究项目所开发的专利技术，是美国太空总署为登月计划而研发的，目的是为宇航员制作登月服装，包括手套、袜子、内衣等，后来他们成立了Gateway研究开发公司专门从事调温纤维的开发研究，注册商标为outlast，将调温纤维用于生产普通服装，在美国及欧洲市场上销售。Outlast空调纤维是一种新型智能纤维，于1988年开发成功，1994年首次用于商业用途，1997年在户外服装中使用，现在已广泛用于时装和床上用品。当产品用到这项技术的时候，都要放一个Outlast的标签。这个标签上标注了运用这项技术可以达到的效果：“不会太热，也不会太冷”。

　　Comfortemp材料是美国北卡罗来州的Frisby公司利用一种相变物质(PCM，Phase Change Material)开发出来的可调节温度的高科技材料，原来是美国航天局(NASA)用来在航天事业当中保护宇航员和宇航设备的温度而运用的一种保温材料。这种产品的主要用途是作为一种服装材料添加剂，可以制作出恒温面料，能够使服装制品在适当的温度范围内，自动调节人体环境温度，达到抵抗“酷暑高温”和“严寒之冷”的双重功效，并同时具有良好的透气性能。

　　瑞士schoeller公司日前推出可弹性调整温度的创新智能型面料。其创新的关键是具有“形态记忆功能”的c-change仿生学温度薄膜。它可弹性调节水气渗透力，能根据天气变化微调穿衣的温度，迅速排出湿气，并且高度防水及防风。

　　日本大和化学工业向纺织助剂市场推出了新开发的微胶囊调温剂系列产品Prethermo C-25和Prethermo C-31(简称Prethermo C系列)。Prethermo C系列可用于丝绸之外的纺织面料的整理，特别适合内衣、床上用品和工作服的加工使用。一般在后整理过程中采用浸轧法处理。

　　在毛纺行业摸爬滚打了一辈子的苗晓光曾经设想过让羊绒纤维具有调节温度的功能。有意思的是，在1998年的桑麻奖颁奖会上，苗晓光看到了实现这种设想的希望。

　　当年，来自天津大学的张兴祥携“调温胶囊”亮相桑麻奖并且获奖。当时的“调温胶囊”主要用来制作絮片填充物，这种填充物可以用来生产高档户外用品。在苗晓光看来，既然这种调温胶囊能够生产絮片填充物，那么进一步的研究能否让它具有可纺性与穿着舒适性呢？

　　过程 使用过很多方法

　　温度舒适度是对纤维的第一要求。因为天然纤维本身不具有调节温度的功能，苗晓光就想到要在羊绒上加上某种物质，让其也能够调节体温。“保留羊绒本身的特征，传递羊绒的高档价值”是苗晓光在研究调温纤维时始终坚持的观念，这样的观念也让他吃了不少苦头。

　　最早想到的方法是涂层。因为已经有了张兴祥的“调温胶囊”研究作为基础，苗晓光和他的团队就想到了把胶囊打碎或者直接将相变材料涂层到羊绒衫上。这样进行的结果是，调温功能实现了，但是羊绒本身的质感却不存在了。产品手感僵硬，穿着没有舒适感。

　　在这个过程中，苗晓光也曾经想过购买美国的Outlast等国外的调温纤维。他通过综合实验发现，使用这些纤维与羊绒混纺，如果含量少，根本起不到调温的作用。如果含量多，又无法保留羊绒的手感。

　　这样下来，苗晓光和他的研发团队开始重新寻找思路。他们想，如果把调温胶囊做到纤维中去，再与羊绒混纺或交织，就可以避免羊绒产品手感发生变化的问题。有一种方法可以做到，那就是合成纤维喷丝液中加入相变材料。但是从消费者的角度去考虑这个问题，就是制成的羊绒制品中加入了大量的化学纤维，对于传递羊绒的价值非常不利。

　　最终，他们想到了在牛奶蛋白喷丝液中加入相变材料，制成牛奶蛋白调温纤维，然后用这种纤维与羊绒进行混纺，做成“羊绒调温衫”。

　　“研发中的合作非常重要。北京雪莲羊绒股份有限公司和天津大学、清华大学、山东海龙股份有限公司等单位的合作是典型的产学研合作，这样有利于出成绩。”苗晓光说，“事实上，还有一些合作没有列在项目中，但没有他们，这个发明也根本无法完成。”

　　根据国家科技进步发明奖的一些相关规定，不是所有的参与人员和参与单位都可以列入其中。因此，一些人员和单位就成了幕后英雄。

　　苗晓光所指的没有列在项目中的幕后英雄是包括山西恒天新纤维科技开发有限公司在内的很多单位。苗晓光拿出一打牛奶蛋白调温纤维小样，据说实验制作这样的小样花费了山西恒天科研人员很长的时间。“熔溶温度、调温胶囊溶解到什么程度合适等都是未知数，而且微胶囊溶解后容易团聚，堵住喷丝器具的喷嘴。他们的实验人员不得不一次次的清理喷嘴。”

　　苗晓光和他的实验团队在实验过程中付出了很多。有一段时间，苗晓光的脸都是肿胀的，肿胀之后脱皮。在向记者描述这个事情时，苗晓光很是轻描淡写。“那时候是在寻找一种合适的和蛋白质进行反应的物质。它和蛋白质反应的同时，流出的气体肯定也和人体的表层蛋白质发生了反应，于是我的脸就肿起来了。但是这个是没有危险的，脱了层皮就好了，也没有后遗症。”苗晓光说。　　

　　前景 扩大到蛋白质合成领域

　　调温纤维在世界范围内的广泛应用已经可以证明其发展具有广阔的发展前景。它可以用作生产贴身内衣、安全防护服、鞋、床上用品，包括宇航员服装等。

　　虽然最初的目的是让羊绒产品具有调温功能，最终苗晓光所研究的牛奶蛋白纤维可以和许多纤维进行混纺，包括以40%的比例与羊毛、驼绒、棉等纤维混纺，都能够得到手感好又有调温功能的面料。

　　这种面料相变焓高达22J/g以上，且耐压、耐高温性能优良。即使产品经高温染色和汽蒸、高压定型整理和皂洗工艺后，其相变焓仍达20J/g以上。这种纤维是含有天然牛奶蛋白的营养材料，亲肤性极好，为下游客户研制和开发高档新型功能性面料提供了充分条件。
虽然以“保留羊绒本身的特征，传递羊绒的高档价值”为出发点进行研究，但是研究纤维却覆盖了整个蛋白质纤维领域。用作制备调温纤维的原料可以扩展到其他蛋白质纤维合成纤维。

　　在蛋白质合成纤维领域，应用此技术可以制造由牛奶酪蛋白、毛蛋白、小麦蛋白或玉米蛋白等蛋白质改性合成的高储热量温度舒适性智能调温纤维，其在人体适宜温度范围内的相变焓都可达20J/g以上。

　　在“耐高温相变材料微胶囊、高储热量储热调温纤维及其制备技术”这个大项目中，每一个单位都有自己的研究重点。如天津大学的研究重点是调温胶囊，清华大学的研究重点是智能调温的有机硅，山东海龙公司的研究重点是粘胶调温纤维。

　　和其他获奖者不同，北京雪莲股份有限公司的智能纤维的载体是蛋白质纤维。苗晓光和他的团队已经成功让牛奶蛋白纤维具有调温功能。在人们的概念中，和有机硅调温纤维、粘胶调温纤维相比，能够调温的牛奶蛋白纤维显然具有更多的卖点。

　　“未来有希望和中粮集团合作，生产其他蛋白乳小麦蛋白、玉米蛋白等蛋白质高储热量温度舒适性智能调温纤维。”苗晓光说。