安科院纺织材料学课件02天然蛋白质纤维

第二章天然蛋白质纤维第一节毛一、羊毛的形态结构（外形、结构分层、特点）（一）毛被形态：毛丛导向毛—较粗，毛囊深簇生毛—较细，围饶导向毛。同质毛：导向毛细，与簇生毛细度、长度差异小。毛丛内纤维粗细长短差异小。质量好异质毛：导向毛与簇生毛细度、长度差异大，质量差。（二）纤维形态和结构截面形态：截面呈圆形或椭圆形纵向形态：表面覆盖有鳞片层。具有天然卷曲。截面结构：羊毛纤维截面由外向内分为三层：图A、表皮层：又称鳞片层，由片状角细胞构成。决定纤维的表面光泽和表面性质，对纤维起保护作用。鳞片排列形式有环状、瓦状、龟裂状图B、皮质层：有稍扁的角元细胞构成。决定纤维的物理化学性质。皮质细胞有两种：正皮质细胞、偏皮质细胞正、偏皮质细胞在纤维中分布形式有：“双侧结构”和“皮芯结构”。C、髓质层：由结构松散和充满空气的胞壁细胞组成。它的存在影响纤维强力、弹性和卷曲。二、羊毛的分类1、按纤维组织结构分：1）绒毛：细绒毛和粗绒毛2）两型毛3）粗毛4）发毛5）死毛2、按毛被上纤维种类分：同质毛异质毛3、按取毛方式分套毛、散毛、抓毛4、按剪毛季节分春毛、秋毛、府、伏毛5、按羊毛种类分图细羊毛：纤维细，平均直径在25um以下，长度可达120mm，卷曲多，品质优，光泽柔和，是精纺呢绒的最好原料。具有良好的缩绒性，也是呢面丰满紧密的粗纺呢绒的优良面料。半细羊毛：兼有细羊毛和粗毛的特征，平均直径25~37μm，长度150mm，是粗纺呢绒和绒线的原料。粗羊毛：纤维粗，卷曲少，光泽强。是毛毯，地毯的原料。长羊毛：羊毛长度在150~300mm，平均直径36μm，光泽明亮，卷曲少，可制作长毛绒织物、衬里、毛毯等。

三、羊毛的分子结构和化学性质（一）分子结构及特性图1、羊毛纤维大分子由20多种不同α

氨基酸剩基构成。分子结构中以—CONH—为主价键。

2、大分子呈α螺旋卷曲型长链分子。受拉伸时可过渡到β伸展型。3、大分子侧基有羟基、羧基、氨基等，大分子间形成氢键、盐式键、二硫键等。4、分子侧基中有酸性和碱性基团，是两性物质。5、二硫键使羊毛大分子空间结构稳定，有助于纤维变形后的恢复。（二）化学性质1、与酸作用：低温强酸或低浓度强酸对纤维无明显损伤。

H2SO4浓度温度时间结果

5%常温长时间无影响

80%常温短时间影响不大

80%100℃10分钟全部溶解高温、高浓度强酸对羊毛有损伤。有机酸对羊毛作用缓和。2、与碱作用：使盐式键断开，多缩氨酸键减短，胱氨酸水解

NaOH浓度温度时间结果

0.5%60℃20分钟P↓50%5%100℃10分钟全部溶解四、羊毛纤维特有性质（一）卷曲性质1、卷曲强弱：1、平波2、衡波3、浅波4、常波5、深波6、密波7、折线波羊毛卷曲形状2、卷曲指标：卷曲数：单位长度上具有的卷曲数。卷曲度：卷曲所占弧度。（二）摩擦性能和缩绒性1、摩擦性能纤维表面鳞片的存在使纤维具有定向摩擦效应。摩擦效应δ：

μs—顺向摩擦系数；μa—逆向摩擦系数鳞片度d：2、缩绒性：缩绒性：当羊毛在热湿条件及化学试剂作用下，经外力揉搓挤压，纤维发生相互间滑移，纠缠，咬合，使织物收缩形成紧密的毡片，这种现象称为缩绒。影响缩绒的因素：内因：摩擦效应：δ↑

，d↑

缩绒性越强天然卷曲：卷曲使纤维交叉穿插，有利缩绒。回缩弹性：弹性好，有利缩绒。缩绒处理：工业上常利用缩绒性对毛织品进行缩绒处理，处理后产品紧密厚实，表面有一层毛绒，手感丰满，保暖性提高。防缩绒处理：为避免缩绒现象，采用破坏羊毛鳞片或填平鳞片的方法，使纤维表面光滑，以避免缩绒发生防缩措施：氧化法：树脂法：外因：温湿度化学试剂外力作用（三）羊毛纤维的热定型羊毛纤维在一定的湿度、温度和外力作用下，经一段时间，使其形状稳定下来，称为羊毛的热定型。毛纤维

大分子伸长（α型β型）外力热水，蒸汽大分子间交联键拆散和重建外力去除（Β型α型）分子链伸展位移、交键重建分子链不能恢复定型五、羊毛纤维的工艺性质（一）细度1、细度表示方法平均直径、公制支数、品质支数品质支数：羊毛的平均直径在某一范围内的羊毛细度。品质支数60以上为支数毛，品质支数低于60属于级数毛。2、细度测量显微镜投影测量法气流仪法3、细度与纺织品性能关系1）细度与纺纱支数关系2）细度、细度不匀与纱线理论不匀率关系(二）长度

自然长度：毛丛长度伸直长度：除去卷曲后伸直的长度。较长的羊毛适宜精纺毛纱系统精纺系统：L≥70mm

长毛纺系统：L>90mm短的羊毛适宜粗纺毛纱系统粗纺系统：L≥55mm1、长度的测试毛丛长度：检测原毛长度。机测法长度：对毛条和工艺净毛采用梳片式长度分析仪利

用排图法测羊毛长度。手摆法测长度：用手将羊毛整理成一端齐整的纤维束，在黑

绒板上排列成纤维长度分布图，用作图法求

纤维长度指标。图2、羊毛长度对纺纱工艺及毛织物品质的影响较长的羊毛适宜精纺毛纱系统精纺系统：L≥70mm

长毛纺系统：L>90mm短的羊毛适宜粗纺毛纱系统粗纺系统：L≥55mm六、特种毛纤维1、山羊绒（Cashmere)：羊绒，是紧贴山羊表皮生长的浓密细软

的绒毛。平均细度14~16um，长50mm，强度，伸长度弹性都大于同细度的其他动物毛。纤维纤细，柔软有弹性，光泽柔和，集轻，暖，软，滑于一身，是毛纺原料中十分名贵的品种。2、马海毛（Mohair)：是安哥拉山羊毛。纤维较粗长，卷曲少

强度大，弹性足，光泽强。马海毛制品不易沾染杂质

洗涤后不易毡缩，耐磨损性能好。马海毛初剪毛和幼羊毛质量优。3、兔毛（Rabbithair)：纺织工业用的兔毛主要是长毛兔所产之

毛，由绒毛和粗毛组成，细绒12~14um，粗毛48um左

右。兔毛具有软，轻，保暖性优异等优点，但卷曲少

强度较底，易掉毛。4，牦牛毛（Yahhair）：主要产于我国西藏，青海等地区。分为

粗毛和绒毛。绒毛很细，柔软，滑腻，弹性好，保暖

性好。5，骆驼毛（Camelhair）：骆驼有单峰和双峰驼两种，单峰驼毛

较少，短且粗，很少使用。双峰驼的毛轻，保暖性好

强度大，具有独特的驼色光泽。6，驼马毛（Vicuna）：驼马是南美高原的一种野生动物。驼马毛

平均直径13.2um，是动物毛中最细的。具有柔软，光

泽好，弹性好等优点。是纺织纤维中最昂贵的一种。7，羊驼毛（Alpaca）：羊驼属骆驼科，主要产于秘鲁，粗细毛混

杂，平均直径22~30um，细毛长50mm，粗毛长

200mm。洋驼毛比马海毛更细，更柔软，且富有光泽

手感滑腻。第二节蚕丝蚕的分类：家蚕：桑蚕图

野蚕：柞蚕、蓖麻蚕、柳蚕、樗蚕、天蚕等图一、蚕丝的形成和形态结构：1、蚕茧的形成：蚕丝是蚕的腺体分泌物凝固形成的长丝。每根茧丝都是由丝素和丝胶两部分组成。茧丝是由两根单丝平行粘合而成。中心是丝素，外包丝胶。2、茧的结构茧衣：丝缕凌乱，细，强度低，丝胶含量多，不能缫丝。茧层：丝缕排列整齐有规则，细度均匀，有强度和弹性。蛹衣：结构松散，丝缕细，丝胶含量低，不能缫丝。2、茧丝的结构形态茧丝是由两条平行的单丝组成，单丝内部为丝素，包覆

在它四周的是一层非纤维状的丝胶。横截面形态：桑蚕丝截面近似半椭圆形或三角形。

柞蚕丝截面为钝三角形。

纵向形态：桑蚕丝较平直光滑，柞蚕丝纵向有条纹。二、茧的工艺加工（缫丝）缫丝：从蚕茧上抽出丝缕的工艺称缫丝。缫丝工艺过程：蚕茧→

混茧、剥茧、选茧→

煮茧→

缫丝→

复摇→

整理→

绞丝（生丝）。图缫丝：图索绪、理绪→

添绪接绪→

集绪→

捻鞘→

卷饶、干燥根据缫丝设备，工艺和蚕茧质量，桑蚕丝分为：

厂丝：用完善的机械设备和工艺缫制成的丝。柔软纯净，光洁

鲜亮。土丝：手工方法缫丝。丝粗细不匀，糙节多。双宫丝：双宫茧缫制出的丝。纤维较粗，不均匀，糙节多。光

较差。绢丝：缫丝后的废丝及下脚蚕茧，经绢纺工艺制成的丝。光泽

柔和表面均匀，强度高，伸长度好。三、茧丝分子结构和化学性质（一）分子结构：图1、大分子由多种α-

氨基酸剩基以构成—CONH—构成长链大分子。2、长链大分子构象呈伸展的β型，排列成折叠状平面。3、大分子侧基小，带有羟基。分子间产生氢键，形成稳定的结晶结构。（二）化学性质：1、对弱酸和稀酸有一定抵抗力，对浓酸、强酸会发生溶解现象2、对碱敏感，在碱液中膨化溶解。3、不耐盐。四、生丝的结构和性能（一）生丝结构（二）生丝细度和均匀度生丝细度用旦数（纤度）表示

旦数：9000米长的纤维具有的质量克数。（三）性能1、触感柔软。桑蚕丝手感干滑凉爽，柞蚕丝干爽温暖。2、吸湿性较强（WK=11%）。染色性能好，色彩鲜艳。3、具有较好的强度，延伸性和弹性。4、耐酸不耐碱。不耐盐水侵蚀。5、耐光性较差（天然纤维中最差）6、熨烫温度160~180℃。（蒸气，垫布）7、易被虫蛀，也易生霉中国羊毛的毛丛形态：1~5新疆细羊毛、6.吉林细羊毛7.内蒙改良羊毛；8.