新大纺织材料学教案04天然蛋白质纤维.doc

第四章 天然蛋白质纤维教学目标：1、了解羊毛的基本知识，熟悉羊毛纤维的主要性能，了解羊毛的主要性能与纺纱工艺及成纱质量的关系，了解羊毛主要性能的测试，了解特种动物毛绒纤维及其主要特征2、了解蚕丝的种类，蚕丝的特征、主要性能及其应用情况，了解蚕丝的品质评定方法教学重点与难点：1、教学重点天然蛋白质纤维的特性和主要性能学习建议通过观察实物样品和显微镜标样，从宏观和微观两方面观察认识纤维；通过记忆和理解，掌握纤维的主要特性；结合实验课学习，掌握主要性质的测试方法，熟悉有关国家标准第一节 毛纤维wool一、羊毛概述羊毛为角蛋白物质，分为高硫角蛋白、存在于羊毛的无序和基质部分；低硫角蛋白，存在于原纤有序结构中，为典型的a螺旋角蛋白分子羊毛截面为圆形或椭圆形，外向内分为鳞片层、皮质层和髓质层 毛是指主体支撑的毛发较长和粗硬，绒是簇生的纤维较短和细软二、. 羊毛纤维的结构特征1．羊毛纤维的组成 羊毛纤维的基本组成是α氨基酸螺旋大分子，α氨基酸是哺乳动物组织的基本组成羊毛角蛋白大分子的构成及相互链接作用如图2-11所示，是多交联的结构，尤其是二硫键(－S－S－) 图2-11 角蛋白大分子的构成及分子间作用2．羊毛纤维的组织结构羊毛纤维是多细胞结构体，有两类细胞：鳞片细胞和皮质细胞。

每一个鳞片是一个细胞，称为表皮细胞(cuticle cell)，由细胞间质CMC(cell membrane complex)粘结组合成羊毛表面的连续覆盖层皮质细胞(cortex cell)有正皮质(ortho-cortex)细胞和副皮质(para-cortex)细胞之分羊毛的髓质层 图2-12 羊毛纤维各层次结构综合示意图 3．羊毛的鳞片鳞片为角质化细胞，在成形后失去了细胞核和原生质，形成为死细胞组织的角质薄片图2-13 羊毛鳞片表层膜结构示意图4．羊毛的皮质细胞由于正、副皮质的结构差异，导致一刚一柔，一伸一缩，是羊毛的整体外观形态呈弯曲状正皮质位于弯曲的外侧；副皮质位于弯曲的内侧图2-14 羊毛纤维的天然卷曲5．细胞间质 (CMC)图2-15 羊毛纤维的细胞间质三、我国绵羊的分类及其品种纺织用毛纤维最主要的是绵羊毛，通常称作羊毛，或者称毛纤维绵羊毛按细度和长度可分为超细毛、细毛（18 ~ 27mm，长<12cm）、半细毛（25 ~ 37mm，长<15cm）、粗毛（20 ~ 70mm，为异质毛）和长毛（>36mm，长15~ 30cm）按羊种品系可分为改良毛与土种毛两大类。

美利奴羊 哈萨克羊 按羊毛的分级可分为支数毛和级数毛按羊毛质地均匀性分有同质毛和异质毛按颜色分为本色毛和彩色羊毛四、我国进口羊毛的种类和品质1、澳大利亚羊毛2、新西兰羊毛2、 拉圭羊毛3、 阿根廷羊毛4、 俄罗斯羊毛五、我国羊毛的分等（又称商业分等）我国的绵羊毛收购标准，现在执行的是1993年4月发布的GB1523—93《绵羊毛》新的国家标准同质毛分为：细羊毛特等、细羊毛一等、细羊毛二等、半细羊毛特等、半细羊毛一等、半细羊毛二等；基本同质毛分为改良羊毛一等；异质毛分为分为改良羊毛二等羊毛的工业分级：a无髓毛（绒毛） b两型毛 c粗毛 d死毛以往工业分级是根据羊毛的物理指标和外观形态分为支数毛和级数毛两大类支数毛属异质毛，其物理指标有平均线密度、线密度离散、粗腔毛率、油汗高度和毛丛长度；级数毛属基本同质毛和异质毛，其物理指标有平均线密度、粗腔毛率六、羊毛的主要性能1、化学性质在羊毛分子结构中含有大量的碱性和酸性侧基因此毛纤维具有既呈酸性又呈碱性的两性性质2、羊毛的线密度羊毛的线密度指标：平均直径品质支数：羊毛的品质支数表示平均直径在某一范围内的羊毛线密度指标。

羊毛线密度与纺纱及成纱品质的关系：线密度与毛织物的品质和风格的关系：3、羊毛纤维的长度毛丛长度；伸直长度长毛纺纱系统中毛纤维长度要在9cm以上，粗梳毛纺系统中毛纤维长度可在5.5cm以上4、羊毛的卷曲及其测定5、羊毛的摩擦性能和缩绒性（1）羊毛的摩擦性能（2）羊毛的缩绒性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6、羊毛纤维的强度、伸度7、羊毛纤维的油脂含量脂汗由脂蜡和汗质两部分组成一般细羊毛含的油脂多，粗羊毛和土种毛含的油脂少我国细羊毛的油脂含量10%~20%，土种毛含量在3%~7%；澳大利亚细羊毛含量在14%~25%七、羊毛改性技术的应用 ·无氯化或低氯化学改性处理技术通过改性处理让羊毛纤维表面鳞片剥落，从而改善了纤维的表面性能，使羊毛变的柔软、光滑，且纤维细度有所降低这中技术能够提高羊毛的可纺支数，制成的产品具有手感好、光泽柔和、抗起球及较好的染色性能等，并可达到防缩机可洗要求 ·低温等离子体处理技术利用低温等离子体处理对羊毛表面产生刻蚀作用，降低羊毛细度、增加纤维间的抱和力，从而提高可纺支数(相当于羊毛等级提高一档以上)。

这种技术能够改善可纺性(纺纱断头可减少20％以上)，并可应用于兔毛等特种动物纤维 ·生物酶处理技术应用生物酶可对羊毛纤维进行剥鳞减量处理对于改善毛织物手感、光泽和染色性能以及防起球有显著效果，如经过适当的预处理还可达到防毡缩的要求该技术不会造成环境污染，有良好的发展前景 ·高收缩羊毛改性技术这种技术以高弹作为重点，日东洋纺公司已成功地将此种羊毛商品化其加工方法是在制条阶段，将拉伸状态下定形的-未经定形的羊毛纤维以65／35的比例混合成专，然后纺制成纱，最后进行热水松弛处理，利用未收缩羊毛在纱支中构成弧形弯曲而产生高回弹纱 ·羊毛拉伸技术将羊毛纤维进行变性处理，然后采用机械拉伸方法将其拉长(约增加50％)、变细(细度减少11．20％)，最后施加定形处理使其形态耐久应用该方法可将中等细度长毛加工成超细、超长羊毛，极大提高羊毛使用价由于在牵伸阶段发生羊毛纤维间的相互摩擦与挤压，从而使羊毛纤维的截面由原先圆形化为多棱角形，与此同时纤维直径也变细了3～4μm 第二节 其他动物（特种动物）纤维简介一、山羊绒山羊绒是山羊的绒毛，通过抓、梳获得，称抓毛山羊绒又叫“开士米”或克什米尔（Cashmere）。

山羊绒颜色有白、紫、青色，我国紫色较多山羊绒无髓质，强伸性、弹性都优于相同细度的绵羊毛二、马海毛马海毛（Mohair）是土耳其安哥拉山羊毛的音译商品名称南非、土耳其和美国为马海毛的三大产地马海毛的世界年产量约3万吨马海毛是异质毛马海毛的细度约10μm ~ 90μm，长度约12cm ~ 26cm马海毛的特点是直、长、有丝光三、兔毛用于纺织的兔毛主要为普通兔毛和安哥拉兔毛安哥拉兔毛为长毛兔毛，有不同品系兔毛有5 ~ 30μm的绒毛（约占90%）与30 ~ 100μm的粗毛（10%）两类纤维，绒毛的平均直径约11.5~15.9μm绒毛与粗毛都有发达的髓腔，为多腔多节结构，所以比重轻、吸湿性好，但强度低兔毛密度小，纤维细软、制品蓬松、轻质兔毛表面光滑、少卷曲，所以光泽强，但鳞片厚度较低、纹路倾斜，且表面存在类滑石粉状物质，故摩擦系数小、抱合力差、易落毛，纺纱性能差 四、骆驼绒骆驼绒是从骆驼身上自然脱落或梳绒采集获得骆驼身上的外层毛粗而坚韧，称为骆驼毛，在外层粗毛之下有细短柔软的绒毛，称为骆驼绒五、绵羊绒绵羊绒是土种粗绵羊毛（包括裘用绵羊）异质毛被中的底层绒毛六、羊驼毛羊驼毛强力较高，断裂伸长率大，加工中断头率低。

与羊毛相比，羊驼毛长度较长，15~40cm，细度偏粗，20~30μm，不适合纺高支纱羊驼毛表面的鳞片贴伏、鳞片边缘光滑，卷曲少、卷曲率低，顺、逆鳞片摩擦系数较羊毛小，所以，羊驼毛富有光泽、有丝光感，抱合力小、防毡缩性较羊毛好羊驼毛的洗净率高达90％以上，不需洗毛直接应用七、牦牛绒与牦牛毛牦牛绒(毛)大多是黑色、褐色，少量白色从牦牛剪下来的毛被中有粗毛和绒毛，绒毛有很高的纺用价值牦牛绒由鳞片层与皮质层组成，髓质层极少牦牛绒鳞片呈环状，边缘整齐，紧贴于毛干上有无规则卷曲，缩绒性与抱合力较小牦牛绒平均直径约20μm，平均长度30mm ~ 40mm牦牛绒的断裂强力在4.4 cN左右，高于山羊绒、驼绒、兔毛第三节 天然丝纤维（silk）命名即该植物名+蚕丝构成有家蚕丝和野蚕丝之分桑蚕为家养，是最大宗的丝纤维；野蚕丝的主要代表为柞蚕丝一、蚕丝的组成及分子结构不溶性蛋白质——丝朊由丝素和丝胶组成，它们都是蛋白质丝素不容于水桑蚕丝丝素占70%—80%，柞蚕丝丝素占85%二、蚕丝的形成和形态结构1．桑蚕丝桑蚕又称家蚕，由桑蚕茧缫得的丝称为桑蚕丝桑蚕茧由外向内分为茧衣、茧层和蛹衬三部分其中茧层可用来做丝织原料，茧衣与蛹衬因细而脆弱，只能用做绢纺原料。

一根蚕丝由两根平行的单丝（丝素），外包丝胶构成单丝截面呈三角形表1-1 桑蚕茧丝的工艺性质参数表指标春蚕茧秋蚕茧茧丝长(m)1000 ~ 1400850 ~ 950茧丝量(g)0.22 ~ 0.480.2 ~ 0.4茧层率(%)鲜：18 ~ 24；干：48 ~ 51缫丝率(%)71 ~ 85缫折(kg)220 ~ 280解舒长：500 ~ 900m；率：65 ~ 80%2．柞蚕丝柞蚕在国外称中国柞蚕由柞蚕茧所缫制的丝称柞蚕丝柞蚕生长在野外的柞树(即栎树)上柞蚕茧丝的平均细度为6.16dtex(5.6旦)，比桑蚕茧粗柞蚕茧的春茧为淡黄褐色，秋茧为黄褐色，而且外层较内层颜色深柞蚕丝的横截面形状为锐三角形，更为扁平呈楔状桑蚕丝 柞蚕丝图 两种蚕丝截面形态对比表 柞蚕茧丝的工艺性质参数表指标春茧秋茧茧丝长(m)约600700 ~ 1000茧丝量(g)0.24 ~ 0.280.42 ~ 0.58干茧层率(%)6 ~ 11缫丝率(%)60 ~ 66缫折(kg)1340 ~ 1450解舒长：360 ~ 490m；率：30 ~ 50%桑蚕蛹及茧 柞蚕丝及其产品3．蜘蛛丝蜘蛛与蚕一样，属于节肢动物，蜘蛛是八条腿的蛛形纲成虫。

蜘蛛丝呈金黄色、透明，它的横截面呈圆形蜘蛛丝的平均直径为6.9μm，大约是蚕丝的一半，是典型的超细、高性能天然纤维，与其它天然纤维和化学纤维的对比见表表 蜘蛛丝与部分纤维的性能对比纤维密度模量强度韧度断裂伸长率(g/cm3)(GPa)(GPa)(MJ/m3)(%)蜘蛛丝1.3101.116027锦纶661.150.958018Kevlar491.41303.6503蚕丝1.370.67018羊毛1.30.50.26050钢丝7.82001.561资料：百万只野生蜘蛛的蛛丝纺出金色布料　工人们在加工金色的蛛丝 用野生蜘蛛的蛛丝织成的。