第五章天然长丝纤维.

第五章天然长丝纤维一、丝绸历史史前时代——种桑、养蚕、取丝、织帛；甲骨文中，已有“桑”、“蚕”、“丝”、“帛”等字样；殷商时代（公元前14~11世纪）墓葬中多次发现用玉刻的蚕；司马迁《史记》：“古史相传，黄帝元妃嫘祖，教民养蚕”；杨雄《蜀王本纪》：“蜀之先名蚕丛，教民养蚕”。1975～1978年在浙江余姚河姆渡村的新石器时代遗址(公元前4000多年)，发现一批纺织用的工具和牙质盅形器。这件盅形器周围用阴纹雕刻着类似蠕动的蚕的图形，配以编织花纹。1927年在山西夏县西阴村的仰韶文化遗址（公元前5000～前3000年）发现半截蚕茧。蚕茧被锋利的工具切去一半，说明当时人类与蚕茧有接触。二、蚕丝和蚕茧的形成蚕丝纤维含有亲水性较强的活性基团；蚕丝对碱的作用比较敏感，在PH值9.5~10、95~100C的碱性溶液中丝胶可以很快溶解；碱对丝素有显著的水解作用，丝织物染整加工中用醋酸处理；蚕丝是蛋白质，菌酶都对其发生作用，贮存不善会霉烂，强力下降，局部霉斑；蚕丝长期光照会发黄发脆。发脆----光能氧化作用使丝纤维分子断裂，使强力下降。蚕的种类蚕：家蚕、野蚕•SilkProductionCultivationofthesilkworm三、蚕丝纤维的形态结构p110Naturalsilkwormsilkconsistsofacorestructuralproteincalledsilkfbroin(SF)whichiscoatedwithaglue-likeproteincalledsericin.Theidenti.cationofcontaminating.蚕丝由丝蛋白质（Fibroin）与丝胶（Sericin）两种蛋白质合成，称为RawSilk.Fibroin具有19％亲水基侧键，Sericin具有76％亲水基侧键，所以碱处理很容易溶解Sericin。蚕丝的特点光泽手感吸湿性外观…丝胶包覆在丝素纤维的四周，作用：p111（1）保护剂，保护丝素纤维不受纺织加工的机械侵害。（2）集束剂，用于对蚕丝长丝纱进行集束加工。（3）形状记忆剂，锁藏施加到丝素纤维上的变形，并在需要时再将它释放。几种蚕丝的组分丝素丝胶脂腊、色素无机物桑蚕丝70～8020～300.6～1.00.7～1.7柞蚕丝79.6～81.311.9～15.60.9～1.41.5～2.3蓖麻蚕丝80.215.531.532.73丝素：18种氨基酸侧链小的乙氨酸和丙氨酸和含量特别多，其次是丝氨酸和酪氨酸。茧丝纤维的结构(p111)蚕丝主链是多缩氨酸,也称肽链。大分子的单基是α-氨基酸的剩基。剩基之间由酰胺键联结。丝胶是线型肽链弯曲盘绕而成的球状蛋白质，它含有较多的极性氨基酸,水溶性较好。丝素是纤维状蛋白质，大分子链为线形曲折链。大分子排列较为规整紧密,结晶度较高，取向度比较好。丝素内结晶区和非结晶区交替分布，由贯穿两部分的连接分子连接起来。结晶区内主要聚集了由乙氨酸、丙氨酸和丝氨酸剩基所组成的分子链段。非结晶区内集中了侧基庞大、带有活泼基团的氨基酸剩基，一般的化学反应大多发生在这一区内。蚕丝的超分子结构特征如下结晶度约50%大分子排列紧密空隙小取向度高晶区大分子构象：β构象，反平行排列丝素蛋白的氨基酸组成及含量乙氨酸丙氨酸丝氨酸酪氨酸胱氨酸桑蚕丝42.832.414.711.8柞蚕丝23.650.511.38.8说明侧基小，结构整齐易泛黄无二硫键丝素的分子量聚合度：400～500氨基酸单元分子量：55,000～150,000丝素大分子特点：空间构象为线形，肽链伸直侧基较小，结构较整齐，易产生结晶含较多羟基，易泛黄一、蛋白质的化学组成及分子结构概况1.元素组成有机含氮高分子物，分子量很高，结构复杂。主要元素：C、H、O、N其他元素：S、P微量元素：Fe、Cu、Zn、I2.氨基酸组成蛋白质完全水解最终产物是氨基酸。天然蛋白质中氨基酸主要有20种左右，它们共同特点都是α-氨基酸，可用下列通式表示：蛋白质纤维（补充）蚕丝主要氨基酸组成：氨基酸组成含量乙氨酸42.8丙氨酸32.4丝氨酸羟基氨基酸14.7酪氨酸芳香族氨基酸11.8形态结构纤维截面纵向其他桑蚕丝三角形三边相同、角略钝圆光滑、均匀的棒状洁白柞蚕丝较扁平、锐角三角形或楔形有一定的卷曲和条纹有气孔有色素3.分子结构概述由氨基酸彼此通过氨基与羧基脱水缩合，以酰胺键连接起来的大分子一些概念主链：多肽的长链侧链：主链上的分支肽：由肽键相连接的缩氨酸多肽：多个肽键连接的缩氨酸肽键：蛋白质分子中的酰胺键初级结构：氨基酸排列顺序高级结构：空间构象分子间的作用力空间构象主要靠主链及侧链上的各种基团间的相互作用氢键、盐键、二硫键和疏水键等维系：氢键：主要存在于肽链中的亚氨基和羰基之间：盐键（又称离子键）：多肽中的酸性和碱性基团，在适当条件下可形成盐键，如末端或侧基上的羧基和氨基在一定条件下形成：二、蛋白质的两性性质和膜平衡1.两性性质蛋白质分子中除末端的氨基与羧基外，侧链上还含有许多酸、碱性基团。因而，蛋白质具有既象酸又象碱一样的性能，是典型的两性高分子电解质。蛋白质中所含的酸碱性基团如下：末端：-NH2，-COOH侧基：-NH2，-COOH，-OH…酸碱性条件下的电离平衡：2.等电点概念:蛋白质上正负电荷数相等时的pH值羊毛和蚕丝的等电点：羊毛4.2～4.8蚕丝3.5～5.2染整加工时尽可能在等电点附近，以使损伤最小.四、蚕茧和蚕丝的主要性状茧丝的形成p128---131“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”——蚕蛹桑蚕：经过卵、幼虫、蛹、蛾四个形态；幼虫期：孵化吃桑叶到吐丝作茧：20-28天；吐丝结茧：约3天；化蛹：1-2天；成蛾：10-15天；化蛾当日产卵，再经10天左右孵化出下一代蚁蚕。大约40-60天桑蚕完成一个世代。•Fourbasicstagesofdevelopment蚕卵宽约1毫米，厚约0.5毫米。一只雌蛾可产400~500粒蚕卵，1700~2000粒蚕卵，重约1克。蚁蚕孵化出来时象蚂蚁，叫蚁蚕。从卵壳中爬出来后，经过2~3小时就会进食桑叶。蚕的眠性从蚁蚕到吐丝结茧共蜕皮4次。具有眠性是蚕的生长特性之一，眠性是蚕的遗传性状。目前我国饲养的蚕属四眠性品种。蚕龄从蚁蚕到第一次蜕皮为第一龄；眠起后进入第二龄；------熟蚕蚕到了五龄末期，变成叶绿色；寻找营茧场所，称为熟蚕。结茧四个过程：1、结茧网。2、结茧衣。3结茧层。4、蛹衬。•GradecocoonsWildcocoonsReelingofsilk（filature缫丝）TreadletypereelingmachineMulti-endstypereelingmachine•-Thefilamentsfromfourormorecocoonsareheldtogethertoformastrandofyarn.野蚕丝辽宁省柞蚕茧产量占全国产量的70％以上。以桑蚕丝为原料，将若干根茧丝抱合胶着缫制而成的长丝，又称真丝。机器缫制的丝称为厂丝，白茧缫的丝称为白厂丝。用简易机械和工艺，以次茧为原料缫制的丝称为土丝。经精练脱胶后的丝，称为熟丝。而未精练的丝，则叫作生丝。原料茧的工艺性能WholecocoonweightRatioofcocoonshellRawsilkpercentageofcocoonshellWeightofcocoonfilament茧丝量即指一粒茧所缫得的丝量。茧丝量的多少决定于全茧量、茧层率和茧层缫丝率。茧丝量一般春茧约为0.22～0.48克，夏秋茧约为0.2～0.4克。100(%)全茧量茧层量茧层率100(%)茧层量丝量茧层缫丝率100茧层率光茧量生丝重量100(%)茧量丝量出丝率一般干茧出丝率，春茧为35～42%，夏秋茧为26～34%；鲜茧出丝率为12～19%。缫折指耗用茧量对缫得丝量的百分比：100(%)丝量茧量缫折习惯上，缫折指缫制100公斤生丝所耗用蚕茧的公斤数。通常用“公斤”表示。如缫制100公斤生丝耗用270公斤蚕茧，则称缫折为270公斤。•Cocoonfilamentlength茧丝长是指一粒茧所缫得的丝长。供试茧粒数定粒生丝总长茧丝长)()(mm•Reelability茧的解舒是指缫丝时茧层丝缕顺序离解的难易程度。SizecurveofcocoonfilamentSizedeviationofcocoonfilamentSizedifferenceofcocoonfilament•Thesizeofcocoonfilament茧丝线密度p15特克斯tex旦尼儿D一般春茧为2.8～3.3旦，夏秋茧2.0～2.7旦。•Knotofcocoonfilament茧丝的形态丝素:纤维蛋白丝胶:球状蛋白丝素:72-81%丝胶:19-28%reel缫丝，丝框cocoon茧，蚕茧unwound退绕filature缫丝、缫丝机guide导丝器hand-reeledsilk手缫生丝，土丝reeledsilk绞丝throwing捻丝brin单丝thrownsilk加捻丝线bave茧丝tramsilk纬丝singlesilk缫制的生丝grenadine紧捻丝线plyyarn合股线crepe绉丝，绉线chiffon雪纺绸，薄绢degumming脱胶sericin丝胶gum胶wastesilk废丝schappesilk绢丝weightedsilk加重丝绸weighting增重weightingagent加重剂，增重剂cultivatedsilk家蚕丝，桑蚕丝GlossaryofTechnicalTermstannin丹宁酸，鞣酸scorching焦化fibroin丝心蛋白scroop丝鸣，绢鸣chemise女工无袖衬衣suture缝合线necktie领带orientalrug东方地毯lining衬里，衬料organzine经丝，加捻生丝蚕丝物理性质化学性质引张强力(g/D)干燥3.4～4.0酸的影响热硫酸，浓无机酸分解其它酸抗性较羊毛小。湿润2.1～2.8干湿强力比（％）70碱的影响高温浓碱损害。稀碱可除丝胶。伸度（％）干燥15～25伸度（％）湿润27～33其它化学药品的影响以过氧化物或次亚硫酸气漂白。伸长恢复率(％)（拉长3％）54～55(8％)杨氏系数g/D50～100溶剂影响一般溶剂皆不溶。kg/m㎡650～1200比重1.33～1.45染色性亲染性高。盐基性、直接、酸、铬媒染瓮Indigo染料可染。水分率(％)公定水分率11.0标准状态(20℃65％RH)9其他36～39(100％RH)虫霉影响抗虫性比棉弱，易受虫害抗霉性大。耐候性质（日光的影响）劣日下60日强度减低55％140日强度减低65％耐旋光性弱热的影响235℃分解256～275℃燃烧330℃发火导电性电气不良导电蚕丝100%桑蚕丝.桑蚕丝绵桑蚕丝100%桑蚕丝纤维100%桑蚕丝纤维桑蚕丝蚕丝纤维及织物真丝缎桑蚕丝围巾真丝缎桑蚕丝被天蚕丝印花面料天蚕丝汗布野蚕丝黄双面植绒布天蚕丝棱形织物野蚕丝蛋白质(补充）（一）蛋白质分子的化学组成蛋白质的基本单位氨基酸氨基酸20种它们结构的共同特点：含有氨基的有机酸。或碱性的氨基酸性的羧基侧链两性化合物两性电解质（主要元素：CHON；少量的S）（二）蛋白质的分子结构由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排列顺序，以特定的化学键方式连接，从而组成蛋白质的基本结构。肽键肽键蛋白质分子是由许多氨基酸分子通过肽键，依次缩合而形成多肽链。侧链侧链侧链侧链主链★蛋白质的四级结构模型1.蛋白质的一级结构多肽链中氨基酸的种类，数目和排列顺序。（主键：肽键；副键：二硫键）2.蛋白质的二级结构在一级结构的基础上，借氢键在氨基酸残基之间连接，使多肽链成为螺旋或折叠的结构。（氢键）•a-螺旋：肽链以右手螺旋盘绕而成的空心筒状构象。•ß-折叠片层：一条肽链回折而成的平行排列构象。可分为三型：a-螺旋ß-折叠片层a-螺旋ß-折叠片层3.蛋白质的三级结构在二级结构的基础上再行折叠。（氢键，酯键，离子键，疏水键）★蛋白质的一、二、三级结构都是单条多肽链的变化。只