纺织纤维知识

第四节蛋白质纤维的结构与性能
常用的蛋白质纤维有羊毛、蚕丝等，属于高级服装原料，其组成物质是蛋白质，羊毛角朊，蚕丝为丝朊
一、蛋白质纤维的大分子结构
蛋白质大分子的基本链节是α-氨基酸剩基，
蛋白质纤维可被碱溶液水解，水解最终产的物为α-氨基酸，
其中R代表许多化学结构的取代基。蛋白质大分子的基本组成元素是碳、氢、氧、氮、角朊中还含有硫。α氨基酸剩基依*肽键（又叫胜键）-CO-NH-连接成蛋白质大分子。
不同的R形成不同的α-氨基酸。朊类大分子的R基团由近百种α-氨基酸组成，羊毛主要有谷氨酸，醚氨酸等七种，丝朊主要有甘氨酸等4种，R基团中的羧基-COOH、氨基—NH2，肽键-CO-NH及酰氨酸上的二硫键-S-S-是蛋白质大分子的官能团，它们决定了蛋白质纤维的比较耐酸不耐碱的特性。80%硫酸溶液短时间常温下处理羊毛，几乎不受损伤，羊毛在稀酸中煮沸12天也无大损伤，但碱液使羊毛受严重损伤和破坏，碱液使羊毛变黄，含硫量降低以及部分溶解。主链和二硫键对碱比较敏感，丝朊比角朊好些，而蚕丝的耐酸性比羊毛差，蚕丝经冷酸处理后会增加光泽并产生“丝鸣”效应。可改善手感，但丝绸强度有所降低。
由于有大量亲水性基因-COOH、-HN2，蛋白质大分子吸湿性强，细羊毛是回潮率最大纤维，65%相对湿度，180斤羊毛可比干燥增重3～5斤。
羊毛大分子的聚合度576，蚕丝400左右。蛋白质大分子的柔曲性比纤维素大分子好。
蛋白质大分子有α型（螺旋型）和β型（直线状曲折链）两种形式，蚕丝基本上是β型，羊毛两者都有。在一定条件下极度拉伸纤维，可使螺旋链伸展成曲折链，去除外力后仍有可能回复，由于大分子间结合力，特别是二硫键的阻碍，使羊毛纤维在充分转到β前，纤维就被拉断，如果给以湿、热条件，使二硫键拆开，大分子结合力减弱，从α到β型的转变就充分，再回复到常湿条件时形成新的结合点，外力去除后不再回复，这一作用就是热定型，羊毛的这种性能叫热塑性。
羊毛和蚕丝由于蛋白质纤维中含有15～17%的氮，在燃烧过程中将它释放出来，抑制了纤维迅速燃烧，所以它的可燃性比纤维素纤维低。（天然阻燃）。
角朊和丝朊分子中的肽键是主键中的弱键，对日光作用比较敏感，蚕丝中还夹杂着某些受光促进老化物质Cu、Sn、W、Fe等，使蚕丝耐日光稳定性较差，日光照射引起角朊分子二硫键断裂，随之使其含硫量下降。
日光对光泽影响有两种看法，一种是漂白，一种是使羊毛发黄，据测试紫外线引起羊毛发黄，而波长长的光具有漂白作用，总之是会产生染色不均现象。
蛋白质纤维能给微生物提供养料，所以对微生物稳定性欠佳。
二、蛋白质纤维的超分子结构
由于羊毛和蚕丝大分子的化学与立体结构不同，导致它们的聚集态结构及纤维的性能均有所不同。
蛋白质大分子间依*分子间力，氢键和盐式键相结合，角朊大分子因有胱氨键，所以还依*二硫键相结合，形成网型造型式。
羊毛角朊分子中有较大的R其因，并有螺旋链，因此很难形成完整的三维结晶，其结晶度较小，取向度也低，蚕丝丝朊分子中的R基力较小，且为直线状曲线链，所以能形成完整的结晶，其结晶度比羊毛大，取向度也比羊毛高。
羊毛纤维的大分子结构作超分子结构决定了它的强度低、伸长大，弹性好、吸湿能力强、初始模量低等特性，蚕丝比之羊毛，强度和初始模量都高，其余较差些。
三、蛋白质的形态结构
1、羊毛纤维的形态结构（2000）
羊毛纤维的纵面呈鳞片状，断面近似圆形。
羊毛纤维由外向里由表皮层、皮质层和髓质层。三部分组成。（细羊毛无髓质层）
表皮层是由片状角朊细胞组成，犹如鱼鳞，又叫鳞片层。一般认为由原纤组成毛纤维皮质层角朊的“纺锤状”细胞。皮质层中一般有两种皮质细胞组成，一种是结构较疏松的正皮质，另一种是结构较紧密的偏皮质，在细羊毛中两者各占一半，形成双侧结构。并在长度方向上不断转换位置，由于两种皮质层的紧密程度不同，形成了羊毛的卷曲，正皮质处于卷曲弧形的外侧，而偏皮质处于卷曲的内侧。（天然卷曲）
正皮质的结晶区较小，含硫量较小，对化学试剂的反应灵活，吸湿性高，吸湿膨胀率大，力学性能较柔软，偏皮质结晶区较大，含硫量较多，对化学试剂的反应性稍差，吸湿性小，吸湿膨胀小，在湿热等影响下，可使羊毛产生可逆的自卷曲效应。这对于羊毛织物的弹性是有利的，这一特征，正在化纤产品中加以仿效。
●缩绒：羊毛在湿热及化学试剂作用下，经机械外力反复挤压，纤维集合体逐渐收缩紧密，并相互穿插纠缠，交编毡化，这一性能，称为羊毛的缩绒性。
毛织物整理过程，经过缩绒工艺（又称缩呢），织物长度收缩，厚度和紧度增加，表面露出一层绒毛，可收到外观优美，手感丰厚柔软，保暖性良好的效果。
利用羊毛的缩绒性，把松散的短纤维结合成具有一定和机械强度，一定形状，一定密度的毡片，这一作用称为毡合，毡帽，毡靴等都是通过毡合制成的。
当毛织物散纤维受外力时，纤维之间相互移动，由于表面鳞片作用，具有定向磨擦效应。纤维始终保持根端向前里蠕动伸展，时而回缩恢复，形成相对移动，有利于纤维纠缠，导致集体密集。羊毛的双侧结构，使纤维具有稳定性空间卷曲，卷曲导致纤维根端无规地向前蠕动，这些无规松动爬行的纤维交*穿插，形成空间致密交偏体，羊毛的缩绒性是纤维各项性能的综合反映，定向摩擦效应，高度恢复弹性和卷曲是缩绒的内在原因。较细的羊毛，摩擦效应大，毡合性能好。
湿温度，化学试剂及外力作用，是促进羊毛缩绒的外因。缩绒分酸性及碱性两种，常用的方法是碱性，如皂液，PH值8-9，温度35～45℃。
缩绒使毛织物具有独特风格，显示了羊毛的优良特性，另一方面，缩绒使毛织物在穿着中容易产生尺寸收缩及变形。这种收缩及变形并非一次完成，每当织物洗涤时，收缩继续发生，只是收缩比例逐渐减小，在洗涤中，揉搓，水、温度及洗涤剂等都促进了羊毛的缩绒。绒线针织物在穿用过程中，汗渍和受磨擦较多的部位，易产生毡合，起毛，起球，等现象，影响了穿用舒适性及美观。大多数精纺毛织物，经染整工艺，要求纹路清晰，形状稳定，这些都要求减少羊毛的缩绒性。
羊毛防缩处理有两种方法，氧化法，又称降解法，树酯法，又称添加法，主要原理是破坏其鳞片，形变鳞片形状。
2、马海毛（mohair）
安哥拉山羊毛，纤维粗、长、光泽好，外观华丽。
3、羊绒、山羊绒
有“软黄金”之称，2.6元/克。一只山羊抓绒量仅为150～250克，纤维柔软，滑糯，细腻，丰满。
试样：羊绒，15-16微米好的羊毛17微米以上。

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