1、1第三节第三节 蚕丝纤维蚕丝纤维 一、蚕丝的形成和形态结构一、蚕丝的形成和形态结构二、蚕丝的组成和结构二、蚕丝的组成和结构三、蚕丝的主要性能三、蚕丝的主要性能第三章第三章 蛋白质纤维蛋白质纤维2丝绸在中华文化和我国经济中具有独特的地丝绸在中华文化和我国经济中具有独特的地位位n 丝绸是中华瑰宝，是中华文化的重要象征；n 生丝产量： 约占世界总产量的70；n 丝类贸易： 约占世界份额80；印度巴 西 日 本乌兹别克 泰 国 其 它 中 国 3蚕丝的品种蚕丝的品种n 桑蚕丝或家蚕丝（俗称真丝）： 产量最高，应用最广； 主产区：浙江、江苏、四川、广东n 野蚕丝： 柞蚕丝：辽宁辽宁、山东、河南、贵州为四
2、大主产地 木薯蚕丝 蓖麻蚕丝 樟蚕丝 天蚕丝：河南、湖南的深山密林，光泽奇异（白天绿光，晚上白光），价格5万元/KG. 4一、蚕丝的形成和形态结构一、蚕丝的形成和形态结构（一）蚕丝的形成（二）蚕茧的结构（三）蚕丝的形态结构蚕经过卵、幼虫、蛹蚕经过卵、幼虫、蛹和成虫（蛾）四个发和成虫（蛾）四个发育阶段。育阶段。5（一）蚕丝的形成o 蚕丝是蚕体内绢丝腺分泌出的丝液经吐丝口吐出后凝固而成的纤维，称为茧丝。1.泌丝部分泌出丝素，输送到贮丝部；2.贮丝部分泌出丝胶和色素，粘于丝素周围；3.输丝管；4.吐丝口，将两股单丝组成一根茧丝，以S形或8字形吐出体外结成蚕茧。6（二）蚕茧的结构o 蚕茧主要分为三层：
3、 外层茧衣茧衣：丝细而脆弱，可作绢纺原料； 中间层茧层茧层：茧层的丝粗细均匀，约占全部丝重的7080，经缫丝而获得的长丝称为生丝，可直接用于织造； 靠近蚕蛹体的部分蛹衬蛹衬：丝细而脆弱，可作绢纺原料。7（三）蚕丝的形态结构o 每一根茧丝由两条主体为丝素的平行单丝组成，丝素的外面被丝胶包围。 桑蚕丝单丝: 横截面:略呈三角形，三边相差不大，角略圆钝； 纵向: 脱胶以后为光滑均匀的棒状。 柞蚕丝单丝： 横截面：其三角形更趋于狭长扁平，呈锐三角形或禊形而不规整(长/短=5-6）；多孔性为桑蚕丝的2倍；部分丝胶渗入渗入到丝素层内部。 纵向：有卷曲和条纹。8桑蚕丝的横截面 柞蚕丝的横截面 9二、蚕丝的组
4、成和结构二、蚕丝的组成和结构（一）蚕丝的组成（一）蚕丝的组成（二）丝素的结构（二）丝素的结构 1. 丝素蛋白的近程结构丝素蛋白的近程结构 2. 丝素蛋白的远程结构丝素蛋白的远程结构 3. 丝素蛋白的聚集态结构丝素蛋白的聚集态结构（三）丝胶的结构（三）丝胶的结构10（一）蚕丝的组成（一）蚕丝的组成桑蚕丝和柞蚕丝的各组分含量 品种丝素（%）丝胶（%）脂蜡、色素（%）无机物（%）（以灼烧残留灰分表示）桑蚕丝柞蚕丝70-8079.6-81.320-3011.9-12.60.6-1.00.9-1.40.7-1.71.5-2.311（二）丝素的结构（二）丝素的结构 1. 丝素蛋白的近程结构丝素蛋白的近程结
5、构p 丝素的基本结构单元是氨基酸，每一个大分子链平均含有400500个氨基酸剩基。p 丝素蛋白包含约18种氨基酸，其组成特点为： 较为简单的氨基酸含量高：甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸约占总组成的85，三者的摩尔比为4：3：1，并且按一定的序列结构排列成较为规整的链段，大多位于丝素蛋白的结晶区域； 带亲水基团的氨基酸含量不高，如、酪氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、赖氨酸和精氨酸等约占氨基酸总量的30； 带有较大侧基的氨基酸含量较低，酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸等主要存在于非晶区域； 酸性氨基酸多于碱性氨基酸。121. 丝素蛋白的近程结构丝素蛋白的近程结构p 不同方法测定的丝素蛋白分子量差别较大： 有的学者认为：平
6、均分子量为104106，一般为3.4105； 有研究者认为：丝素蛋白是由两种亚单元构成，大的亚单元分子量为2.81053.0105，小的亚单元分子量为2.01043.0104； 也有研究者发现：丝素蛋白是由分子量为2.8105、2.3105和2.5104的三种亚单元组成，并且进一步证明了丝素蛋白中存在两个或更多个非二硫键连接的独立亚单元。132. 丝素蛋白的远程结构丝素蛋白的远程结构o 丝素蛋白分子的构象分为二类：Silk、Silk。 Silk结构包括无规线团（random coil）和螺旋（helix）结构； Silk呈反平行折叠（sheet）结构 Silk是不稳定的结构，Silk则比较稳定
7、； o Silk经过湿热、稀酸、极性溶剂等的处理并拉伸会转变成稳定的Silk结构，在经蚕的吐丝作用而形成的茧丝中，结晶区的丝素主要以Silk的形式存在。143. 丝素蛋白的聚集态结构丝素蛋白的聚集态结构-1脱胶蚕丝横截面SEM图像 过度脱胶蚕丝横截面SEM图像 丝素纤维表面存在一层连续的外表层；该连续外表层将丝素纤维内部大约50100个微结构单元（原纤）通过无序层的粘连包覆集合成纤维整体；原纤由若干个微原纤呈层状聚集而成，微原纤和原纤外围均有一层无序层结构，在这些无序层结构中间分布着一些微小的空隙。153. 丝素蛋白的聚集态结构丝素蛋白的聚集态结构 -2蚕丝丝素形态结构模型蚕丝丝素形态结构模型
8、 163. 丝素蛋白的聚集态结构丝素蛋白的聚集态结构 -3o 丝素蛋白的聚集态结构，一般认为由结晶态和无定形态两大部分组成，结晶度为5060，可以用“边缘（缨状）原纤结构边缘（缨状）原纤结构”模型表示。o 也曾提出一种嵌段分子模型：由1822个重复单元组成，每一个重复单元包含结晶区和非结晶区，结晶区分子量为4100，非结晶区分子量为3800。173. 丝素蛋白的聚集态结构丝素蛋白的聚集态结构 -4o 丝素无定形区无定形区主要由带有较大侧基的氨基酸，如苯丙氨酸（Phe）、酪氨酸（Tyr）和色氨酸（Trp）等组成；o 大侧基氨基酸阻碍了肽链整齐而密集的排列，同时无定形区又集中了具有活泼官能团的其它
9、氨基酸残基，所以丝素与其它物质的化学作用主要发生在这一区域。183. 丝素蛋白的聚集态结构丝素蛋白的聚集态结构-6l 丝素分子链在结晶区呈反平行折叠构象，排列较为规整；l 其氨基酸大分子伸展链的长度约为150nm；l 丝素的晶胞属斜方晶系，晶胞参数为：a9.44（平面内分子间方向），b6.970.03（纤维轴方向，2个氨基酸残基高度），c9.20（平面间方向），90。l 晶胞的计算密度为1.45g/cm。19（三）丝胶的结构（三）丝胶的结构 -1o 丝胶是蚕丝表面的胶状水溶性球状蛋白质；o 与丝素相比，丝胶中氨基酸的组成特点：与丝素相比，丝胶中氨基酸的组成特点： 丝胶中侧基简单的氨基酸如乙氨酸
10、、丙氨酸的含量低； 侧基带羟基的氨基酸含量高，如丝氨酸约占34%，苏氨酸约占9%； 二羧基和二氨基氨基酸的含量均比丝素中的含量高。p 因此丝胶的吸湿性和水溶性明显高于丝素。20（三）丝胶的结构（三）丝胶的结构 -2o 小松计一的四种丝胶理论： 丝胶在茧丝的外围呈层状分布，由外层到内层依次为丝胶、丝胶、丝胶、丝胶； ：为41.0:38.6:17.6:3.1； 其中丝胶的溶解性能最好，对缫丝有利，在精练时通过碱液预处理就能去除； 丝胶、丝胶、丝胶的溶解性渐差，越接近丝素的丝胶层（丝胶）愈难溶解，丝胶在脱胶精练后还可能残留一部分； 这种溶解度的变化是不连续的。21（三）丝胶的结构（三）丝胶的结构 -
11、3丝胶的层状分布示意图丝胶的层状分布示意图 X射线衍射图像研究发现：p 丝胶的分子排列基本呈无定形态，向内各层结晶度结晶度逐层提高，分别为：丝胶 3.0%丝胶 18.2%丝胶 32.5%丝胶 37.6%p 取向度取向度由外至内逐层增加。22三、蚕丝的主要性能三、蚕丝的主要性能 （一）吸湿性和水的作用（一）吸湿性和水的作用（二）（二） 力学性能力学性能（三）热性能（三）热性能 （四）（四） 光氧化、光泛黄和光脆损光氧化、光泛黄和光脆损（五）（五） 微生物的作用微生物的作用（六）盐类的作用（六）盐类的作用（七）蚕丝的两性性质（七）蚕丝的两性性质（八）酸的作用（八）酸的作用（九）碱的作用（九）碱的作
12、用（十）氧化剂和还原剂的作用（十）氧化剂和还原剂的作用（十一）蚕丝的染色性能（十一）蚕丝的染色性能（十二）光泽、手感、丝鸣（十二）光泽、手感、丝鸣 （十三）柞蚕丝的水渍、起毛（十三）柞蚕丝的水渍、起毛（十四）绢丝（十四）绢丝（十五）丝素蛋白的其它用途（十五）丝素蛋白的其它用途（十六）蚕蛹纤维（十六）蚕蛹纤维 23（一）吸湿性和水的作用（一）吸湿性和水的作用-1o 丝素的吸湿性比较高： 其标准回潮率为标准回潮率为9%10%，而含有丝胶的桑蚕丝的标准回潮率为10%11%； 在饱和湿度下（相对湿度100%），吸湿量可达30%-35%，且散湿速度快； 吸湿后纤维膨胀，直径可增加65%；p 蚕丝具有多孔
13、性及较高的吸湿回潮率，所以透气性好，而且手感光滑柔软，因此穿着舒适。24（一）吸湿性和水的作用（一）吸湿性和水的作用-2o 蚕丝与水接触时： 丝胶丝胶能迅速膨化，以致部分溶解； 丝素由于结晶区与无定形区的网状分布，只能产生有限膨化，而不能发生溶解。 丝素、丝胶在水中的膨化、溶解性能，除了与各自的组成和结构相关外，还与处理温度、时间、溶液的pH值以及电解质的存在有关。o 单纯的吸湿溶胀，并不引起丝素分子结构的变化，但是在比较激烈的条件下比较激烈的条件下，水会与丝素起化学反应，主要使蛋白质分子肽链水解蛋白质分子肽链水解，从而导致纤维失重和机械性能的变化。25（一）吸湿性和水的作用（一）吸湿性和水的
14、作用-3o 丝胶丝胶在水中溶解之前先行膨化，随着温度的提高，膨化程度加深： 温度低于60，丝胶的溶解度极小 温度在60以上时，丝胶溶解速度逐渐加快； 在100时煮沸10h，则能全溶； 温度高于105时，溶解速度明显增加； 温度在110时，生丝在1h内完全脱胶。p 丝素在100时短时间处理，并不发生毁坏性变化，但长时间沸煮，丝素有部分溶解的倾向，如将丝素纤维在120的纯水中处理912小时，直径可减少1/3，纤维的光泽减弱。 所以，工业上进行蚕丝及其织物的脱胶脱胶，常借助化学助剂的作用，在100以下以下进行。26（二）（二） 力学性能力学性能27桑蚕丝桑蚕丝羊毛羊毛棉棉柞蚕丝柞蚕丝初模初模 g/d
15、50-10011-2568-93断强断强g/d干态干态3.0-4.01.0-1.73.0-4.93.5-4.0湿态湿态2.1-2.80.76-1.633.3-6.43.8-4.6湿干强相对比湿干强相对比%70-8076-96102-110110断伸断伸%干态干态15-2525-603-725-30湿态湿态27-3330-809-1050-60断功断功中等（略大于羊毛）中等（略大于羊毛）中等中等弹性弹性干态干态伸长伸长2%，形变回，形变回复度复度92%.中等中等-良好良好伸长伸长2%，形变，形变回复度回复度99%优良优良锦纶锦纶66长丝：伸长长丝：伸长3%，形变回复度形变回复度98-100%.
16、优秀优秀湿态湿态很差很差优良优良综合综合较硬而韧，较硬而韧，弹性良好弹性良好软而韧，弹性软而韧，弹性优良，优良，耐磨耐用、耐磨耐用、挺括不易起皱挺括不易起皱28o 蚕丝和羊毛力学性能的差异蚕丝和羊毛力学性能的差异 ： P228-229 蚕丝的应力应变曲线中存在着明显的屈服点明显的屈服点，其屈服应屈服应力、断裂强度、初模都明显高于羊毛，断伸低于羊毛力、断裂强度、初模都明显高于羊毛，断伸低于羊毛； 蚕丝纤维在形成过程中，即由液体变为固体纤维时，曾经受到强烈的拉伸和吐丝口处的挤压，不但分子链较为伸直（具有反平行折叠结构）、，而且分子链之间的排列也比较整齐，故比羊毛具有较高比羊毛具有较高的断裂强度、初
17、杨氏模量和较低的断裂延伸度的断裂强度、初杨氏模量和较低的断裂延伸度。 湿度的影响：当相对湿度变大时，蚕丝的初始杨氏模量、屈服点、断裂强度都发生下降，而断裂延伸度增加。但与羊毛比，断裂强度下降的幅度蚕丝较大，而断裂延伸度增加的幅度羊毛较大。 温度的影响：一般随着温度提高，桑蚕丝的屈服应力和断裂强度下降，断裂延伸度有所增加。 弹性弹性：桑蚕丝中等；羊毛优良。 29分析蚕丝和羊毛纤维机械性能的差异以及分析蚕丝和羊毛纤维机械性能的差异以及造成差异的原因造成差异的原因。 （1）画出蚕丝和羊毛纤维的应力-应变曲线图；（2）分析结构和机械性能的关系： 结晶度结晶度越大，分子链排列越紧密，分子间作用力越大，断
18、断裂强度裂强度越大；同时由于非晶区比例越少，在外力作用下能伸张的分子链越少，因而断裂延伸度断裂延伸度越低；拉伸初期发生单位伸长所需的力更大，即初模初模更大； 取向度取向度越大，分子排列有序性越高，能均匀承受外力的分子数量越多，断裂强度断裂强度越大；由于分子链沿纤维轴向平行排列的程度更高，在外力作用下取向度能再提高的机会相对较少，纤维伸长的机会也就更少，因而断裂延伸度断裂延伸度越小；要使分子排列有序性已经较高的材料发生单位伸长需要更大的力，即初模更大初模更大。 30（3）比较蚕丝和羊毛纤维的分子结构和超分子结构及纤维形成特征： 从蚕丝和羊毛纤维的氨基酸组成氨基酸组成上看，羊毛中含有更多的极性侧基
19、氨基酸，且含有更多的大侧基氨基酸；因此蚕丝纤维的超分子结构超分子结构比羊毛更为致密：如（蚕丝5060%，羊毛1320%），蚕丝丝素结晶区中多肽链呈型构象，羊毛结晶区中多肽链呈螺旋构象；再由于蚕丝纤维形成过程曾经受到强烈的拉伸和吐丝口处的挤压，即存在一定的牵伸作用，因而。因此蚕丝比羊毛具有较高的断裂蚕丝比羊毛具有较高的断裂强度、初杨氏模量和较低的断裂延伸度强度、初杨氏模量和较低的断裂延伸度。31（4）由于羊毛中原纤的多肽链是螺旋构象为主的，多肽链之间还存在共价的二硫键，当受到外力拉伸时螺旋构象可以转变为型构象，而肽链之间的共价交键又能阻止分子链的相对滑移，所以羊毛即具有较大的延伸性能，又具有良好
20、的回复性能。即使在湿态时，由于牢固的共价二硫键的作用仍然具有良好的回复性能。而对于蚕丝，在湿态时由于副键易被破坏，回复性能大大下降。（5）归纳引起蚕丝和羊毛纤维机械性能差异的原因： 由于蚕丝和羊毛纤维在氨基酸组成、构象、超分子结构上的差异，因而导致了蚕丝的断裂强度、初模等比羊毛大，而断裂延伸度比羊毛小，弹性比羊毛差。32（三）热性能（三）热性能 P229o 蚕丝对热的抵抗力比较强蚕丝对热的抵抗力比较强： 丝素纤维在110以下干燥，只是排除其中的水分，对纤维并无损害； 在120放置2h，丝内水分全部放出，延伸度略有减少，强力尚无明显变化； 在150处理30min以上，则丝内的油脂散发，多肽链开始
21、分解，含氮物质减少，色泽逐渐变黄，强度下降； 到170180时，1h后丝纤维出现收缩、分解，并开始炭化，强度下降约15%，延伸度降低约20%； 250时处理15min，则变成黑褐色；280时，短时间内即会冒烟，放出角质燃烧时的臭味。33（三）热性能（三）热性能 -2o 因加热而引起蚕丝纤维品质的恶化，主要原因为：（1）纤维大分子链段的热运动加剧，导致分子间作用力破坏；（2）空气中氧的存在引起热氧化作用；（3）水分子存在引起的水解作用；（4）纤维大分子链发生热降解，甚至高温炭化。o 柞蚕丝比桑蚕丝的耐热性好。o 桑蚕丝的热传导性低于棉、麻和羊毛，又具有多孔性的结构特征，因此保暖性优异。34（四）
22、（四） 光氧化、光泛黄和光脆损光氧化、光泛黄和光脆损-1o 蚕丝对光的作用很敏感，是天然纤维中耐光性最差耐光性最差的一种。原因： 蚕丝蛋白分子本身对紫外线有强烈的吸收； 蚕丝蛋白分子中的肽键是其长链分子主链中的弱键，对日光作用比较敏感：C-N键的键能比较低，日光中小于400nm的紫外线的能量就足以使它发生裂解； 如在夏天的光照和气候条件下放置10d，桑蚕丝的强度降低30； 以汞灯为紫外线光源，将精练的桑蚕丝放在相距30cm处照射（空气相对湿度为70）25h和54h后，其强度由5.58g分别下降到3.58g和2.76g，延伸度由12.5分别下降到7.81和6.06。p 可见，紫外线是引起桑蚕丝机
23、械性能下降的重要原因。35（四）（四） 光氧化、光泛黄和光脆损光氧化、光泛黄和光脆损-2o 泛黄泛黄（Yellowing）是指织物在使用和储藏过程中白度下降、黄色增加的现象。o 引起蚕丝泛黄的可能主要是带有芳香支链的氨基酸，如色氨酸、组氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和脯氨酸等。 从结构上来看，苯丙氨酸和脯氨酸的化学活泼性较低、难以在紫外线照射下产生变化。即使产生变化，生成有色物质的可能性也较小，这一推断已被实验证实； 比较蚕丝中几种芳香族氨基酸经紫外线照射后的损失率，以酪氨酸、色氨酸和组氨酸的损失最为明显，而且在日光和紫外线作用下都产生可分离的黄色物质，因此，酪酪氨酸和色氨酸是引起真丝泛黄的主要氨基酸
24、氨酸和色氨酸是引起真丝泛黄的主要氨基酸 ； 能引起泛黄的紫外线波长约为200331nm，其中影响最大的波长为279292nm，这恰好与酪氨酸和色氨酸的吸收特征相接近。36PCH2OHPCH2OOONHCHCCH2PNHCHCCH2P酪氨酸和色氨酸的光氧化反应：酪氨酸和色氨酸的光氧化反应：对醌对醌邻醌邻醌37丝氨酸的光氧化反应：丝氨酸的光氧化反应：OCH2POHCHOP-OH减少，氢键数减少，分子间力下降，减少，氢键数减少，分子间力下降，强力降低。强力降低。38（四）（四） 光氧化、光泛黄和光脆损光氧化、光泛黄和光脆损-3o 光除了引起蚕丝制品光除了引起蚕丝制品泛黄泛黄外，也引起多肽链的外，也引
25、起多肽链的氧化裂解氧化裂解和和多肽链之间作用力的减弱多肽链之间作用力的减弱，进一步，进一步导致蚕丝纤维的导致蚕丝纤维的脆损脆损，强力下降，并逐渐失去，强力下降，并逐渐失去光泽。这也是丝绸业的老大难问题之一。光泽。这也是丝绸业的老大难问题之一。蚕丝纤维泛黄脆损的微观变化主要表现为：（1）丝素的微结晶明显变小丝素的微结晶明显变小，这是因为随着时间的推移，不断的氧化、裂解作用导致分子间氢键切断、以及大分子断裂，结晶逐渐微细化。（2）从氨基酸分析的结果来看，随着时间的推移，甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸、缬氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸和苏氨酸等均明显减少。39（四）（四） 光氧化、光泛黄和
26、光脆损光氧化、光泛黄和光脆损-4o 防止光氧化作用防止光氧化作用首先要阻止和消除紫外线的影响： 可以阻止及消除紫外线对丝素影响的还原性物质：如硫脲、硫氰酸铵、单宁、蚁酸盐等。 目前应用较多的防泛黄整理有：抗氧剂整理、紫外线吸收剂整理、树脂整理等。 铜、铁、锡、铅等的盐则对光氧化有着催化作用，尤以铁盐的催化作用最为明显。可能是因为金属离子易吸收能量并传给氧，使氧变成激化状态或臭氧，从而加速纤维的氧化脆损作用。 40在真丝绸防泛黄整理上应用较广泛的是二苯甲酮类紫外线吸收剂101-S：2-羟基-4-甲氧二苯酮-5-磺酸COOCH3HO3SOH放热辐射能量COOHOCH3HO3S其高共轭结构，能形成内
27、氢键，吸收能量后会重排成醌型结构，再以热的形式释放出获得的能量，结构重新恢复。 41（五）（五） 微生物的作用微生物的作用o 丝素会发生霉烂变质，这是微生物的分泌物酶作用的结果。o 丝素是一种蛋白质纤维，能为微生物的生长和繁殖提供养料，因此，丝素纤维对微生物的稳定性较差。42（六）盐类的作用（六）盐类的作用-1o 盐溶液有促进蚕丝纤维溶胀或溶解的作用，丝素可以在某些特殊的盐溶液中无限膨润直至溶解。o 各种盐类对蚕丝作用能力大小的顺序如下： 43（六）盐类的作用（六）盐类的作用-2o 蚕丝纤维在氯化钙、硝酸钙等中性盐类的浓溶液中处理，会发生显著膨润、收缩的现象，称为“盐缩盐缩”（salt-con
28、traction）。o 利用蚕丝的盐缩性能，加工具有皱缩效果的蚕丝织物，赋予蚕丝织物膨松而富有弹性的风格，这种整理叫“盐缩整理盐缩整理”。o 当CaCl2浓度高于1.30g/cm3以后，蚕丝收缩率随着CaCl2浓度增加而剧烈增加，至1.36g/cm3附近达到最大收缩率；如果CaCl2浓度继续增加，则丝素大分子中肽链水解并使蚕丝的溶解度增加。44（六）盐类的作用（六）盐类的作用-3p盐类对丝素作用的机理：盐类对丝素作用的机理：l 由于氯化钙、硝酸钙等中性盐中的金属离子（如Ca2+）具有较强的水合能力，在它们周围存在较厚的水化层，当Ca2+进入蚕丝无定形区时会带入大量的水分子，从而引起蚕丝纤维的剧
29、烈溶胀。l在较高温度下， Ca2+引起的溶胀作用可破坏丝素蛋白质大分子间的盐式键、氢键和范德华力等各种结合力。l在无张力条件下，丝素纤维内蛋白质大分子链的构象发生变化，产生自由卷曲，宏观上表现为纤维或织物的急剧收缩。45（六）盐类的作用（六）盐类的作用-4l盐处理条件加剧时： 例如盐浓度增加、处理温度提高或处理时间延长，蛋白质大分子之间的结合能被破坏的程度增大，使极性氨基酸溶解、剥离，无定形区部分遭到破坏，导致丝素纤维重量损失。 处理条件越剧烈，丝素纤维遭到的侵蚀、破坏也越大，甚至可能使结晶区破坏，结晶度呈下降趋势，最终可能发生无限溶胀溶解。因此，进行盐缩整理时，应针对不同结构的蚕丝织物，选择
30、合适的盐浓度、处理温度和时间，在纤维损伤不大的情况下获得尽可能高的盐缩率、起皱性和丰满感。 46（六）盐类的作用（六）盐类的作用-5o 易膨化丝素的盐溶液有： 锂、钡的氯化物、溴化物、碘化物、硫氰酸盐及氯化锌的浓溶液，能无限膨化丝素而变成粘稠的溶液。 一些络盐溶液：如铜氨溶液、镍氨溶液及铜乙二胺溶液，丝素也会因络合作用而发生溶解。 氯化钙：乙醇：水为1：2：8（摩尔比）的混合溶液、无水氯化钙的甲醇溶液及氯化锌浓溶液对丝素也有很好的溶解性能。p 上述盐溶液可用于分析或分离含有丝纤维的混合材料；或用于测定丝素的粘度，用以判断纤维在加工中受损伤的程度。47（七）蚕丝的两性性质（七）蚕丝的两性性质o
31、蚕丝属蛋白质纤维，具有两性性质。o 在丝素和丝胶分子中，都是酸性基团占优势，它们的等电点分别在pH值3.55.2和pH值3.94.3。注意： 处于等电状态的丝素和丝胶其溶解度、膨化程度、反应能力等都最低；在这种状态下，若对蚕丝进行脱胶，效果很差；要使染料与纤维发生离子键结合也很困难。 丝素在高于等电点的水溶液中带负电荷，这时不能用阴离子染料染色；同样，在碱性浴中进行蚕丝练漂加工，也应避免使用阳离子型表面活性剂，否则会产生电性吸附。 相反，在pH值低于等电点的酸性溶液中，丝素带正电荷，可与阴离子染料成盐结合，促进染色。48（八）酸的作用（八）酸的作用-1o 蚕丝对酸具有一定的抵抗能力，耐酸性比纤
32、维素纤维好得多，但不如羊毛，是较耐酸的纤维之一，可在酸性条件下染色。o 但是，随着酸的浓度、作用温度、作用时间以及电解质总浓度的增加，肽键会发生不同程度的水解。 强无机酸：强无机酸：一般，在强无机酸（如HCl、H2SO4等）的稀溶液中加热，丝素虽无明显破坏，但纤维的光泽、手感都受到相当的损害，强力、延伸度也有所降低；在强无机酸的浓溶液中，不加热也能损伤丝素，时间长能溶解丝素，加热时溶解更迅速。 如桑蚕丝在24的稀硫酸中于95下处理2h，其失重可达10；处理时间增加到6h，失重将增至25。49（八）酸的作用（八）酸的作用-2 将蚕丝在浓无机酸、室温条件下短时间处理，如12min，然后立即水洗除酸
33、，其长度将发生明显收缩，称为蚕丝的酸收缩蚕丝的酸收缩（acid-contraction）。 如用50的硫酸、28.6的盐酸可分别使蚕丝收缩3050、3040。 酸缩后的丝纤维，不至于受到明显的损伤，因此可利用此原理制作皱缩丝织物。50（八）酸的作用（八）酸的作用-3 弱的无机酸和有机酸弱的无机酸和有机酸，如醋酸和酒石酸等的稀溶液，在常温下并不损伤纤维，还可增进其光泽、手感并赋予“丝鸣”的特性。 单宁酸很易被丝纤维吸收，这与其它纤维相比是较为特殊的，如纤维素纤维虽然也能吸收单宁酸，但易被水洗去；羊毛吸收单宁酸的量很少，而丝纤维丝纤维吸收单宁酸的量可高达吸收单宁酸的量可高达25，并且不会明显改变其
34、它性质，手感柔软，膨松性、抗皱性和耐紫外线性得以改善，也较难被水洗去。因此，单宁酸可用作蚕丝增重剂和媒染剂。51（八）酸的作用（八）酸的作用-4 酸浴中增添盐分会增加酸对丝的损伤： 如蚁酸中含有一定的氯化钙，在室温下就可以使丝素溶解。因此使用硬水进行蚕丝的染整加工是非常不利的。 柞蚕丝对酸的抵抗力比桑蚕丝强得多： 如用相对密度为1.16的盐酸，在室温下处理，桑蚕丝立即溶解，而柞蚕丝需要12h才缓缓溶解。 52（九）碱的作用（九）碱的作用-1o 丝素对碱的抵抗力比对酸的抵抗力弱，即耐碱性差，但比羊毛的耐碱性好。o 碱可催化肽键水解，影响这种水解作用的因素主要是碱的种类、浓度、作用温度和时间以及电
35、解质的总浓度等。 碱的种类碱的种类：在其它条件相同时，苛性碱的作用最为强烈，而碳酸钠、磷酸钠、焦磷酸钠、硅酸钠、氢氧化铝以及肥皂等弱碱性物质，对蚕丝的作用较为缓和，如果条件控制得好，可不致造成明显的损伤。所以，在丝绸染整加工中经常应用纯碱、氨水、肥皂和泡花碱（Na2SiO3）等溶液。53（九）碱的作用（九）碱的作用-2 温度温度：在室温条件下，蚕丝对弱碱是相当稳定的；强碱在高温时对蚕丝的损伤较大。 如桑蚕丝在1N的氢氧化钠溶液中，70处理2h的溶解量为25，4h可增至40以上；同样在0.1N的氢氧化钠中处理，90比70的溶解量明显增加。 将桑蚕丝置于碳酸钠和碳酸氢钠的混合液中，离子总浓度皆为0
36、.03N，pH值不同，95下处理30min和60min，桑蚕丝所受到的影响如图所示。54（九）碱的作用（九）碱的作用-3 即使溶液的pH值小于10，丝纤维也会发生一定程度的水解，并且随着溶液pH值的提高而加剧；也随着时间时间延长而加剧。55（九）碱的作用（九）碱的作用-4 电解质总浓度：电解质总浓度：在相同pH值的碱性溶液中，当碱液中加入中性盐时，会增加对蚕丝的损伤，并且损伤程度与盐的种类有关，钙、钡等盐类对损伤的影响尤为明显。 蚕丝的种类：蚕丝的种类：在相同的处理条件下，柞蚕丝、蓖麻蚕丝等野蚕丝比桑蚕丝对碱的抵抗力要强。 在10%的沸NaOH溶液中，桑蚕丝仅需10min即可溶解，而柞蚕丝要5
37、0min左右才能溶解。56（九）碱的作用（九）碱的作用-5o 酸、碱对丝素的作用随溶液酸、碱对丝素的作用随溶液pH值的变化而变化值的变化而变化： 在各自等电点附近的弱酸性溶液以及中性溶液中，丝素和丝胶都是稳定的； 在pH1.7510.5的溶液中，丝素基本不受损伤； 而在pH2.5和pH9的溶液中，丝胶能很好地溶解和水解。 染整加工时，通常在pH910.5的范围进行脱胶处理。57（十）氧化剂和还原剂的作用（十）氧化剂和还原剂的作用-1o 蚕丝对氧化剂氧化剂是比较敏感敏感的，其中，柞蚕丝对氧化剂的抵抗力比桑蚕丝的稍强。氧化剂的作用主要有三个方面：（1）氧化丝素肽链上的氨基酸侧基；（2）氧化肽链末端
38、具NH2的氨基酸；（3）氧化肽链中的肽键。o 丝素经氧化破坏后，纤维的强力等性能或多或少地受到损伤。丝素中酪氨酸、色氨酸残基氧化后，还将生成有色物质。58（十）氧化剂和还原剂的作用（十）氧化剂和还原剂的作用-2o 强氧化剂在高温下对丝素的氧化作用更为剧烈： 如用高锰酸钾在高温下较长时间处理，可使丝纤维分解成氨、草酸、脂肪酸和芳香酸等产物。 含氯氧化剂，如漂白粉、亚氯酸钠等不宜用于丝绸漂白，因为它们对丝素不仅有氧化作用，而且还有氯化作用，致使纤维强力降低乃至完全丧失。 过氧化氢或还原漂白剂（如保险粉Na2S2O4）等在适宜条件下可用于蚕丝及其织物的漂白，但还原漂白的效果往往不如氧化漂白持久。59
39、（十）氧化剂和还原剂的作用（十）氧化剂和还原剂的作用o 还原剂还原剂对蚕丝的作用比氧化剂要弱弱得多： 在蚕丝织物加工中常用的一些还原剂，如保险粉、雕白粉以及二氧化硫脲、亚硫酸盐和酸性亚硫酸盐等，在正常工艺条件下，不会使纤维受到明显损伤。 因此在丝织物的拔染印花中，通常用还原剂作拔染剂。60（十一）蚕丝的染色性能（十一）蚕丝的染色性能-1 o 长期以来，蚕丝织物染色主要应用酸性染料和中性染料。 酸性染料色谱齐全，色光鲜艳，但其缺点是染色牢度差，特别是湿处理牢度差； 中性染料比酸性染料的染色牢度好，但其色谱中鲜艳色较少。o 活性染料活性染料是唯一能与蚕丝纤维以共价键结合的染料，当活性染料与蚕丝纤维
40、以共价键结合时，染色牢度好，且颜色鲜艳，用活性染料染色可以从根本上解决蚕丝织物的耐洗色牢度问题。61（十一）蚕丝的染色性能（十一）蚕丝的染色性能-2 o 活性染料活性染料不但可用碱性浴、中性浴、酸性浴染色，还可用先酸后碱法、先碱后酸法染色。o 含有多个活性基团的活性染料可在丝纤维非结晶区形成蛋白质大分子间的交联，故有提高折皱弹性、抑制泛黄的作用。62（十一）蚕丝的染色性能（十一）蚕丝的染色性能 -3o 活性染料正被逐步推广应用在蚕丝织物上，但仍然受到一些限制，突出的问题是： 染色的一次正确率仍不够高，改色困难。染色的一次正确率仍不够高，改色困难。共价键结合牢固，色牢度好，当色光不符时难以通过剥
41、色来纠正，染染色重演性差和改色困难色重演性差和改色困难是活性染料难以取代酸性染料、全面推广的主要原因。 研究发现：应用含一氯均三嗪一氯均三嗪和乙烯砜乙烯砜异双活性基结构的活性染料，可以使蚕丝上两大类重要的亲核基团均能充分发挥作用，并应用碳酸钠碳酸钠/碳酸氢钠碳酸氢钠体系控制染浴pH值稳定处在8-9的范围内，满足丝素亲核基团最佳活性区间的pH条件，可以使染料的固着率和染色的重演性均得以提高。63（十二）蚕丝的光泽、手感、丝鸣（十二）蚕丝的光泽、手感、丝鸣-1o 光泽：明亮而柔和光泽：明亮而柔和 原因：原因： 三角形横截面 多层次结构：微原纤原纤单丝（外层丝胶）茧丝 截面形状的多样化：越靠近茧层的
42、外层，丝素截面越呈等边三角形；越靠近茧层的内层，丝素截面越呈扁平三角形64（十二）蚕丝的光泽、手感、丝鸣（十二）蚕丝的光泽、手感、丝鸣-2o 手感：柔软、滑爽、一定的身骨手感：柔软、滑爽、一定的身骨 原因：原因： 纤度小：通常桑蚕茧丝细度2.4-3.2den 脱胶后丝纤维之间产生空隙，使组织结构疏松柔软； 脱胶后纤维表面光滑滑爽； 有良好的结晶和取向初模较高（接近于涤纶）有适度的刚性和身骨65（十二）蚕丝的光泽、手感、丝鸣（十二）蚕丝的光泽、手感、丝鸣-3o 丝鸣：丝鸣：干燥气候条件，手摸真丝绸面有拉手拉手感感；相互摩擦或撕裂时，由于使纤维震动而产生的一种优雅的声音优雅的声音。是人的大脑对音感
43、感和触感和触感的共合谐调感。 p 丝鸣是纤维之间粘、滑现象的一种表现： 动静摩擦系数之差动静摩擦系数之差是形成丝鸣的关键 纤维种类、织物结构、厚薄、纱线密度等也有关系p 皂碱法精练真丝绸不发生丝鸣，脱胶并经酸（醋酸、单宁酸）处理后才具有丝鸣。66（十二）蚕丝的光泽、手感、丝鸣（十二）蚕丝的光泽、手感、丝鸣-4p 其它纤维经过改性或丝鸣整理可以获得丝鸣感。主要是需要增加静摩擦系数，减小动摩擦系数。增加静摩擦系数，减小动摩擦系数。 例如：东丽公司的花瓣型三角形涤纶纤维每一个三角形头部有一微细沟槽微细沟槽，织物再经丝鸣剂整理后丝鸣效果尤其明显。67（十三）柞蚕丝的水渍、起毛（十三）柞蚕丝的水渍、起毛
44、 -1o 柞蚕丝具有许多优良的特性，如强度高，弹性好，吸湿、透气性均优于家蚕丝等。o 但长期以来，柞蚕丝织物存在着水渍、起毛、水渍、起毛、泛黄泛黄等缺点，而且柞蚕丝织物的染、印制品色泽也较萎暗色泽也较萎暗。68（十三）柞蚕丝的水渍、起毛（十三）柞蚕丝的水渍、起毛 -2o 水渍水渍（water stain），是指织物局部着水再干燥后，着水部位显现出与未着水部位因光泽截然不同而形成的斑渍。o 水渍印形成的原因： 纤维形态结构纤维形态结构：柞蚕丝由于截面比较扁平，织物局部遇水滴后，纤维因吸湿膨胀，改变了单纤维在纤维束或纺织品中的排列角度，当光照射到织物上时，就会形成反射上的差异，产生水渍印； 此外：
45、干缫丝比水缫丝严重，缩水率大的织物比缩水率小的织物严重，高温条件下烘干比自然晾干严重，厚重织物比轻薄织物严重。当服用时间延长，水渍现象随之减轻。p 水渍印产生后，若将织物全部入水浸渍，然后再均匀干燥，可使斑渍消失。p 采用热固性树脂处理织物，水渍印可有不同程度的克服。69（十二）柞蚕丝的水渍、起毛（十二）柞蚕丝的水渍、起毛 -3o 起毛起毛织物使用过程中表面呈现茸毛的现象。o 原因：柞蚕丝纤维横截面过于扁平横截面过于扁平；而且丝胶含量少，丝纤维的抱合力差抱合力差。70（十四）绢丝（十四）绢丝-1o 绢丝绢丝（spun silk），也称绢纱，属于纱线，是由下脚丝和不能缫丝的蚕茧、茧衣、蚕种场的削
46、口茧及丝织厂的回绵（回丝）等加工而成。o 绢丝的原料品位极低，但制成的绢丝却是高档丝织材料。 用家蚕丝屑料加工成的绢丝叫家蚕绢丝； 用柞蚕丝屑料加工成的绢丝叫柞绢丝； 此外，还有木薯绢丝、蓖麻绢丝等。71o 绢丝的化学组成和特性与其原料茧丝相似，但丝胶含量少些。o 由于在生产过程中丝纤维经受了一系列机械和化学的加工，使其在纱线结构上、物理性能上，都与生丝有所差别。 绢丝是由短纤维纺制而成，丝条形成一个多孔体系，其保温性和吸湿性优良，但强力不及长丝纤维。72（十五）丝素蛋白的其它用途（十五）丝素蛋白的其它用途o 丝素蛋白在生物整体、细胞和分子生物学三个水平的试验结果，表明丝素蛋白是安全可安全可靠
47、、具有良好生物亲和性的功能材料靠、具有良好生物亲和性的功能材料。o 丝素蛋白可以根据不同用途，制备成凝胶、凝胶、粉末、薄膜和纤维粉末、薄膜和纤维等形式，为丝素蛋白在食品工程、发酵工业、生物、医药、临床诊断，环境保护、精细化工等非纤维工业领域，提供了广阔的应用空间。73（十六）蚕蛹纤维（十六）蚕蛹纤维o 蚕蛹纤维蚕蛹纤维：从蚕蛹中提取蚕蛹蛋白，再对其进行化学改性，制成蛋白质纺丝液，与粘胶纺丝液共混后一起纺丝，得到含有蚕蛹蛋白的粘胶纤维长丝。o 蚕蛹蛋白粘胶纤维长丝的蛋白质集中于纤维表面，纤维的性能与蚕丝相近，且染色性、悬垂性优于蚕丝。o 纤维中蛋白质含量为1020，纤维强度为1316cN/tex
48、，伸长率为1525，回潮率为1015。o 是一种新型优质蛋白质复合纤维蛋白质复合纤维。74本节应了解和掌握以下知识点：o 蚕丝品种；蚕丝的形态结构（桑蚕丝和柞蚕丝的形态结构，多层丝胶理论）；丝素蛋白的近程结构（化学组成和分子结构：氨基酸组成特点和分子量）；丝素的远程结构（构象：反平行折叠结构）；丝素的聚集态结构；蚕丝的主要性能（吸湿性、力学性能，热性能，光氧化、光泛黄和光脆损，水和盐的作用，酸的作用，碱的作用，氧化剂和还原剂的作用，染色性能）；柞蚕丝的特性（水渍，起毛）；绢丝等 75 作业及思考题作业及思考题1.简要说明并描述桑蚕丝、柞蚕丝的形态结构。（补充-作业）2.与丝素相比，丝胶有什么结构特点？ （即P244第13题，或：请分析桑蚕丝素与丝胶的分子结构及超分子结构特点）4.请比较蚕丝纤维、羊毛纤维拉伸性能的异同，并分析造成差异的原因。 （即P244第14题）5.试比较蚕丝和羊毛纤维吸湿性大小，并分析其原因。 （补充-作业）6.试述蚕丝、羊毛纤维的耐酸性、耐碱性与耐光性。 （P244第15、16、18题）7.羊毛或蚕丝织物能否用NaClO进行漂白，为什么？（即P244第17题）8.什么叫蚕丝的盐缩？说明蚕丝纤维发生盐缩的基本原理。 （补充-思考题）
