《纺织应用化学》课件-情景七：蛋白质纤维的加工化学

情景七

：

蛋白质纤维的加工化学项目

1：

蛋

白

质

的

组

成

和

结

构课程

名称

：

纺

织应

用化

学1

蛋白质的化学结构羧酸分子中烃基上的一个或几个氢原子被氨基取代的化合物叫做氨基酸。NH2CH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2H2H2HHOOC

C

C

C

COOHNH2NH2

H2

H2RC

C

COOHY

βaHCNH2 H2R

C

COOHβ

aHC赖氨酸（碱）谷氨酸（酸）NH2CH2COOH甘氨酸R1COOHaHCNH21

蛋白质的化学结构α

-氨基酸水解只生成α

-氨基酸的简单蛋白质

，如卵清蛋白、乳清蛋白、角蛋白、丝素蛋白。肽键和肽链氨基酸以肽键相互连接而成的长链—肽链。水解后

，

除生成α

-氨基酸外

，还生成非蛋白如糖类、核酸、含磷铁化合物等—结合蛋白质。α–氨基酸的性质α–氨基酸是无色晶体

，熔点较高

，大多数氨基酸易溶于水

，几乎不溶于非极性溶剂。四级结构是多条肽链按一定空间排列方式结合在一起形成的聚集体结构

，也就是说

仅由一条肽链直接形成的蛋白质不具有四级结构。在含有多条肽链的蛋白质中

，每

一条肽链是一个亚基

，

它们

各自具有二级和三级结构。一级结构指的是氨基酸残基*在蛋白质肽链中的排列顺序。

组成肽链的残基可

能包括20种常见氨基酸和2

种不常见氨基酸

，

它们的种类、数量及排列顺序的

多样性显示了蛋白质序列的多样性。三级结构是肽链在二级结构的基础上，

按照一定的空间结

构进一步形成的更

复杂的三维结构。2蛋白质的分子结构二级结构是肽链折鲁盘绕产生的有规

则的特定构象。2蛋白质的分子结构2蛋白质的分子结构等电点定义溶液的pH值调节到某一值

，蛋白质正、负离子所带电荷数相等

，此时中性的双极离子浓度达最大值

，这个pH值叫做等电点。水溶液中的平衡水溶液中有如下平衡：OH-等电点时蛋白质的性质蛋白质在等电点时

，很多性质发生变化。氨基酸以偶极离子（内盐）形式存在。3蛋白质的两性性质和等电点H2N

COOHCH+OH-R1CHR1CH

H+

COOHH3NH3NCOOR1情景七

：

蛋白质纤维的加工化学

项目

2：

蛋

白

质

纤

维

的

组

成

和

结

构主讲人

：2025

-

1

-

30课程名称

：

纺织应用化学1

羊毛—组成和结构羊毛纤维由三个主要层次组成

：鳞片层、

皮

质层和髓质层。鳞片层鳞片层位于羊毛纤维的最外层

，具有拒水和

防沾污的特性。皮质层皮质层是羊毛纤维的主体部分

，分为正皮质和偏皮质

，具有双边结构和天然卷曲的特征。1

羊毛—组成和结构羊毛纤维的层次结构髓质层性和强度较低

，

因为其薄膜细胞结构疏松，

内部充有空气。毛髓影响纤维品质

，

髓质多的羊毛纤维弹性l

细度及细度变化率

、

拉伸

性能

、

湿热收缩率

、

纤维

光泽是羊毛纤维的主要物

理性能。l

束强仪用于测试羊毛纤维

的拉伸性能，

包括断裂强

度

、

断裂伸长率

、

断裂比

功等指标。1

羊毛—

物理性质l

羊毛纤维的光泽可以

通过光泽

、

白度和黄

度等测试指标来表征。l

激光细度仪是测量羊

毛纤维细度及细度变

化率的重要工具。湿热收缩率是羊毛纤

维的

一个重要物理性

能指标。拉伸性能纤维光泽羊毛纤维的物理性能细度及细度变化率湿热收缩率l抗菌、抗紫外线整理。保健整理

改善手感和光泽。羊毛的拉细技术剥除鳞片层

，可防缩、耐

洗、抗起球。改善可纺性和染色性

，细

化羊毛并防缩。低温等离子体技术减少羊毛刺痒感

，改善手

感。蛋白酶处理1

羊毛—

改性技术羊毛丝光整理2、

医疗用品良好的吸液能力

，对人体无刺激

，病床褥、

急

救毯等

，透气、

吸湿、

保暖、

舒适。3、汽车内饰材料汽车地毯、

汽车坐垫等防潮减震、

抗污、

阻燃，

净化空气。1、

美容用品面膜材料、

粉扑纸、

洗脸按摩巾等羊毛与其他化纤制的羊毛墙布

，具有良好的透

气性

，

坚固、

阻燃。1

羊毛—

应用4、

装饰墙布蚕丝是高档的纺织原料

，被誉为

“纤维皇后”

，蚕丝具有较好的强力和伸长

，纤维细而柔软

，

富有弹性

，

吸湿性好

，特别是光泽

优雅美丽。

可作服装用、

装饰用、

填充物用原料（被子）

。蚕丝是天然蛋白质类纤维

，是自然界唯一可供纺织用的天然长丝，

其长度可直接提供织造。

我国是蚕丝的发源地（苏、

浙等）

。通

过

“丝绸之路”传向世界各国。2

蚕丝—简介目前我国是世界上最主要的天然丝产地。（一）按饲养方式（1）

家蚕丝

：也叫桑蚕丝，质量最好。（2）野蚕丝

：如柞蚕丝

，

蓖麻蚕丝等。（二）按产地中国种、

日本种、

欧洲种三个系统。（三）

按饲养季节春蚕丝、

夏蚕丝、

秋蚕丝。2

蚕丝—分类2

蚕丝—蚕的一生2

蚕丝—

层次结构

2

蚕丝—形态结构成分丝素丝胶蜡碳水化合物色素灰分含量(%)70~8020~300.4~0.81.2~1.60.20.7丝氨酸30.1天门冬氨酸16.8谷氨酸10.1甘氨酸8.8赖氨酸5.5甘氨酸46.53丙氨酸30.04丝氨酸8.69酪氨酸4.44在丝素中，所含主要氨基酸侧基小，因而使蚕丝分子结构较为简单，长链大2

蚕丝—组成RH2N

COOHHC水溶性球蛋白纤维状蛋白质量百分

含量地位极性侧基水溶性丝素70-80%主体29.5%有限膨润（结晶度

50%）丝胶20-30%保护胶黏74.2%膨润溶解2

蚕丝—组成接枝改性化学引发烯类单体接枝聚合共混改性蚕丝

-腈纶共混纤维

，

吸湿性

、

耐光性和耐化学试剂互补。2

蚕丝—

改性目前已经制成的人工器官有心脏

（

1953年首次用于人体）

、

肾（

1945年开始用于临床）

、皮肤、骨骼、

肝、肺、

喉、

眼。

丝素制造

人工器官的热点集中在人造皮肤上。

已经有暂时性皮肤替代物应用于烧酶的固定化载体物理或化学方法将酶固定在载体

，对热、

酸、

碱的稳定性更好

，易分离、

回收利用。

丝素蛋白固定化载体：

丝素纤

维、

丝素粉末和丝素膜。丝素蛋白作为良好的细胞生长介质

，能促进细

胞的生长和繁殖。

丝素

蛋白用作透析膜和隐形眼镜材料。研究最多的是酶传感器，丝素膜作为优良的酶固定剂。2

蚕丝—

应用纺织支撑材料人工器官生物传感器伤的临床治疗。情景七

：

蛋白质纤维的加工化学

项目

3：

蛋

白

质

纤

维

化

学

加

工主讲人

：2025

-

1

-

30课程名称

：

纺织应用化学原毛中含有大量羊毛脂、羊毛汗、矿物质、砂土、草杂等杂质

，根本不能直接用于纺织。为了使其呈现出原有的洁白、松散、柔软、弹性优良等特性

，以保证梳毛、纺纱、织造、染整等工序的顺利进行

，必须对原毛加以洗涤和炭化等加工。采用合成洗涤剂

，利用机械与化学相结合的方法去除原毛中的羊毛

脂、羊汗和粘附的砂土等杂质

，获得较为纯净的羊毛纤维（洗净毛）

的工艺过程。1

羊毛的化学加工—

洗毛羊毛加工的目的羊毛原毛的组成洗毛工艺过程洗毛的原理第三阶段污垢的转移阶段

，将羊毛上的污垢转移到洗液

中

，并稳定地悬浮在洗

液中而不再回到羊毛上，

以防止羊毛再度被沾污。第

一

阶段润湿羊毛

，使洗液渗透到污垢与羊毛之间联系

较弱的部位，

降低它们

之间的结合力—

引力脱松阶段。第二阶段污垢与羊毛表面脱离，并转移到洗液中—污垢脱离阶段。1

羊毛的化学加工—

洗毛

碱性洗毛定义所谓碱性洗毛是指羊毛在pH值8.5～9.5的洗液中进行洗涤

，利用羊毛脂中的脂肪酸与碱发生皂化反应

，生成羊毛脂皂起到助洗作用。

碱性洗毛应用对象油脂含量高

，砂土少

，如澳大利亚美利奴细羊毛。

现代洗毛方法目前较多使用合成洗涤剂加碱的碱性洗毛方法。1

羊毛的化学加工—

洗毛防止油污再度沾污羊毛纤维。食盐（NaCl）

的作用用于软化硬水

，提高洗涤效果。

三聚磷酸钠的作用具有皂化作用

，

能够提供一定

的洗涤效果。包括烷基磺酸钠、

烷基苯磺酸

钠等

，

用于洗涤过程。1

羊毛的化学加工—

洗毛碱（Na2CO3）

的作用元明粉（Na2SO4）

的作用通过双电层作用稳定洗涤下来

的油污。洗涤剂的成分常用的表面活性剂有非离子表面活性剂

（如月桂醇聚氧乙烯

醚）、

阴离子表面活

性剂（如烷基磺酸钠、

烷基苯磺酸钠）

等。油脂含量低，

土杂含量高的羊毛，

如国产

改良细羊毛，

需要酸性洗毛法处理。为了避免损伤羊毛

，常在洗槽中加入适量

的乙酸和硫酸进行中

和

，

以阻止洗液的碱

性进

一

步加强，

维持

洗液中一定的pH值。1

羊毛的化学加工—

洗毛02洗毛过程将硫酸铵加入洗毛加料作用槽中

，

与残留的纯碱发生复分解反应

，

生成硫酸钠、氨水和二氧化碳。01铵碱洗毛法对象适用于油脂含量低

，

土杂含量高的羊毛

，

例如国产改良细羊毛。作用效果硫酸钠促进洗涤剂作用，氨水去除皂化物

，

二氧化

碳起到松散羊毛和除去杂

质的作用

，从而洗净羊毛。1

羊毛的化学加工—

洗毛Na2

CO3

+

(NH4

)2

SO4

Na2

SO4

+

NH3

个+CO2

个03对象

：油脂含量低

，

土杂含量高

，如国产改良细羊毛过程：

由于洗毛液已呈碱性

，

因此可以不加入纯碱食盐或元明粉

，只使

用合成洗涤剂进行洗毛

，这样不仅不会损伤羊毛

，

而且还可以增强洗涤

效果。

在洗毛时

，应掌握洗液的pH值为6～7

，洗液的温度可适当提高到50℃~60℃。洗涤剂

：烷基磺酸钠或对甲氧基脂肪胺苯磺酸钠的洗毛效果最好。1

羊毛的化学加工—

洗毛中性洗毛法312一般采用4～5槽联用除去羊毛脂、

羊汗和砂土杂质1

羊毛的化学加工—

洗毛开松、

除杂,把块状原毛开松

，

除去大量砂土杂质。洗涤开松除杂烘干漂洗浸渍清洗轧水1

羊毛的化学加工—

洗毛1

羊毛的化学加工—

洗毛洗毛废液的利用：

洗毛废液经过提取羊毛脂、

除去污垢杂质羊毛脂可做润滑剂、

防冻剂、

高级工业产品的特殊整理试剂和制做农药的渗透剂。

医疗用的烧伤、

烫伤药膏等。精制的羊毛脂可用作发膏、

香皂、

香脂配料等化妆品和制做后再行回用。定义：

用化学方法结合机械处理去除羊毛中植物性纤维素物质的工艺过程。原理：

根据羊毛耐酸而植物质不耐酸的特性

，

把含有植物质的羊毛浸渍于稀硫酸液中

，

除去多余酸液后烘干和高温烘烤

，

使植物质的主要成分纤维素在浓缩

的酸液作用下脱水成焦黑的脆性炭质。

这样就极易用机械压碎成粉末而去除。草籽植物性纤维素

炭化草叶1

羊毛的化学加工—

炭化羊毛原毛•

含草净毛

→

浸酸

→

轧酸

→

烘干和焙烘

→

轧炭和除炭

→

中和

→

烘干

→

炭化净毛炭化方法有散毛炭化、

毛条炭化、

匹炭化和碎呢炭化等多种。1

羊毛的化学加工—

炭化炭化工艺：羊毛纤维结构基础皮质层：

决定物理化学性质

，含赋予颜色的色

素；羊毛纤维由鳞片层、

皮

质层和髓质层构成。髓质层：

影响保暖与强

度

，细羊毛髓质层不连续或无

，粗羊毛较发达。鳞片层：

保护内部结构

并影响摩擦性能；1

羊毛的化学加工—染色（

1）

吸附羊毛纤维投入染浴后

，

因羊毛表面带负电

，对带正电染

料有静电引力

，染料分子借

助布朗运动从染液向纤维表面扩散并吸附。（3）

固着染料分子与羊毛纤维通过离子键、

氢键、

范德华力等结

合稳定在纤维内

，如酸性染

料与羊毛氨基形成离子键。纤维表面染料分子克服阻力向内部扩散

，纤维内部浓度差促使染料均匀分布

，扩散速率受温度、

染液浓度、

纤维结构等影响。染色化学

原理1

羊毛的化学加工—染色（2）

扩散将羊毛纤维投入含上述组分的染浴中。缓慢升温至沸

，保温染色一定时间。硫酸提供酸性环境

，促进染料与羊毛结合；

元明粉起缓染作用，

防止染色不匀。酸性染料x%（对纤维重），

98%硫酸

2%

-4%（调节

pH值至2

-4）

，结晶元明粉

10%

-20%

，浴比

1:(20

-

30)。匀染性好

，色泽鲜艳

，但对羊毛损伤大

，湿处理牢度差。适用于浅色、对牢度要求不高的羊毛织物。1

羊毛的化学加工—染色化学防缩原理化学防缩方法旨在破坏羊毛鳞片结构或在其表面形成覆盖层

，

以消除定向摩擦效应。

常用的氯化法

，是利用含氯试剂（如次氯

酸钠、

二氯异氰尿酸钠等）

与羊毛鳞片中

的胱氨酸残基发生反应。

氯原子取代胱氨

酸中的硫原子

，将胱氨酸转化为磺基丙氨

酸

，从而破坏鳞片的结构

，使羊毛表面变

得光滑

，

降低定向摩擦效应。树脂整理法是在羊毛表面沉积一层连续的树脂薄膜

，填充鳞片间的空隙

，

阻止纤维相互纠缠

，达到防缩目的。羊毛缩绒性根源羊毛独特的鳞片结构是缩绒性的关键。

鳞片呈鱼鳞状或瓦片状覆盖在羊毛表面

，其

根部附着于纤维

，梢部向外张开。

当羊毛

受到外力揉搓时

，

由于鳞片的定向摩擦效

应

，纤维顺鳞片方向移动容易

，逆鳞片方

向移动困难

，导致纤维纠缠、

毡并

，最终

引发羊毛织物收缩变形。1

羊毛的化学加工—

防缩氯化处理前处理浸轧氯化液

：将洗净的羊毛浸入含氯试剂配制的氯化液中

，控制好氯化液浓度（如有效氯含量

1

-

3g/L）

、

pH