纤维化学与物理-第三章蛋白质纤维-羊毛

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
14
➢DFE:逆鳞片层方向
鳞片层的作用:
的摩擦系数与顺鳞片层 方➢采向用的化摩学擦方系法数破之坏差其。
①鳞片是角质化了的细胞,可以保护➢鳞羊可片毛以结内进构层行(组缩减绒织法加,)工或对和 抵抗外界机械、化学作用等的侵蚀防其。缩进加行工表。面树脂处理
②鳞片的排列具有方向性,前缘向着(纤加维法顶)端,,称形为成防缩加 一个突出物,因此羊毛纤维之间从工不。 同方向摩擦时,
粗长的羊毛:O皮质细胞较集中于毛干的中央, P皮质细胞呈环形分布于周围,因此很少卷曲 甚至没有卷曲。
23
3.髓质层(medulla)
Thin wall
由结构疏松、内部充有空气的薄膜细胞所组成,
彼此联系成网状。
Very large medulla
髓质层可以贯通整根羊毛纤维;有的具有不连续
的髓质层;细羊毛(如美利奴羊毛)中则几乎没
CMC脂质与蛋白质结合形成脂蛋白,能围绕羊毛纤维 形成一个连续的网状结构,对鳞片细胞之间、鳞片与皮 质细胞之间产生粘合作用,是鳞片和皮质细胞的重要粘 合剂。
CMC脂质与人表皮角质层脂质类同,主要组分为:脂酰 基鞘氨醇、胆固醇硫酸酯、胆固醇等。
当羊毛受到各种物理化学因素影响时,也会导致羊毛中 CMC含量的减少,结果导致鳞片细胞脱落,鳞片翘起。
➢ 鳞片表层 ➢ 鳞片外层 ➢ 鳞片内层
11
(1)鳞片表层
又称表皮细胞薄膜层,含量少,重量约占羊毛的0.1%, 厚度约3nm,却是羊毛结构研究的重点之一。
由动物细胞表面的原生质细胞膜转化而成,具有良好的 化学惰性,耐碱、氧化剂、还原剂和蛋白酶等。
根本原因在于其独特的化学结构: ➢ 表面呈整齐的单层类脂结构,且非极性基团外露,厚度
径、长度、卷曲以及起鳞程度等差异很大。
形态结构模型如P209图5-8所示。
7
三部分: ➢ 包覆在纤维外部的 鳞片层 ➢ 组成羊毛实体的皮 质层 ➢ 处于纤维中心的髓 质层
细羊毛无髓质层
各部分成分见P209表5 -3
8
1. 鳞片层(cuticle)
由角质化的扁平状细胞通过细胞间质粘连而成,是 羊毛纤维的外壳。
羊毛的多缩氨基酸以螺旋形式存在,属α-螺旋构象, 称为α-型角朊。平均每两个螺旋圈中含7个α-氨基酸 单元,螺旋周期约为0.51nm。在张力和湿热的条件下, 纤维伸长,大分子链伸直,可变成曲折的β-型角朊, 如果去掉张力,又可以回复到α-型。
20
皮质细胞一般分为两种:
O皮质细胞(正皮质细胞,ortho-cortical cell): 结构相对疏松
含量很少(占羊毛重量的3%~5%),但由 于CMC以网状结构存在于整个羊毛结构中, 是羊毛内部唯一连续的组织,因而对羊毛的 机械性能起着至关重要的作用。
26
CMC主要由三部分组成:
一是柔软的、易溶胀的细胞胶粘剂即细胞间 充填物(δ层),该部分有轻微交联的球状 蛋白;
二是类脂双分子结构(β层); 三是处于球状蛋白和类脂结构之间的耐化学
➢ 稀H2SO4浸渍→低温烘干→高温焙烘(酸液浓缩,使纤 维素脱水甚至炭化变焦脆)→通过机械作用粉碎除去
5
Sheep:
——Merino ——Leese cashmere
6
一、羊毛的形态结构
横截面:椭圆形(长短轴之比为1.1~1.3),
越细越接近圆形;
纵向:鳞片,卷曲 近似于椭圆柱状的形状,不同品种的羊毛直
可以细分为鳞片外A层和鳞片外B层:
➢ A层位于羊毛的外侧,具有很高的含硫量,胱氨酸残基的含 量约占35%(摩尔分数),即每三个氨基酸残基中就有一 个胱氨酸残基,因此难以膨化,是羊毛结构中含硫量最高 的部位。
➢ B层位于内侧,含硫量稍低,但仍比其他部位的高。
鳞片外层内的蛋白质分子肽链主要是以无定形形式存在,
30
二、羊毛的表观性状
1、密度 羊毛的密度(1.32g/cm3)低于棉纤维
(1.54g/cm3)、麻纤维、粘胶纤维和涤纶 (1.38 g/cm3),又有一定的卷曲度,所 以羊毛比棉和涤纶等更为蓬松、保暖。 各种纤维的密度如P114图3-1所示。
因为胱氨酸含量过多,难以有效形成有序排列。
13
(3)鳞片内层
位于鳞片层的最内层,由含硫量很低的非角 质化蛋白质构成,其厚度在整个鳞片中的分 布也不均匀,细羊毛中其重量约占3.6% 。
鳞片内层中只含约3%(摩尔分数)的胱氨 酸残基,且极性氨基酸的含量相当丰富,所 以其化学性质活泼,易于被化学试剂、水等 膨润,可被蛋白酶消化。
由纺锤形细胞组成,其主要成分是由各种氨 基酸组成的角质蛋白(角朊),决定着羊毛 的主要物理、机械和化学性能。
皮质细胞长约80~130微米,粗约2~5微 米。
16
Leicester wool cortical cells
17
Cashmere down cortical cells
18
Goat guard hair cortical cells
得起生长过程中的风吹日晒,
位于鳞片表层之下,是一层较厚的蛋经白得质起一,般在氧整化个剂羊、还毛原鳞剂以
片中厚度分布并不均匀。
及酸碱的作用,性质远比皮质
层稳定,因此在羊毛的漂、染
主要由角质化蛋白质构成,细羊毛中等其过重程中量成约为总了重阻量挡各的种6试.4剂
%,结构坚硬难以被膨化,是羊毛鳞扩片散的的“主障要壁组”成。部分。
鳞片形状:如鱼鳞或瓦片一样,重叠覆盖 排列方式:定向,自由端均指向毛尖方向并包覆在
羊毛纤维的表面 鳞片大小:各种羊毛的鳞片基本相近,平均宽度约
28微米、长度约36微米、厚度约0.5~1微米。 鳞片覆盖密度:差异较大:一般细羊毛鳞片的可见
高度(鳞片暴露程度)低于粗羊毛, 其鳞片层的 总厚度则较粗羊毛的大。
P皮质细胞(副皮质细胞,para- cortical cell): 结构相对紧密
个别纤维中有时还含有介于两者之间的皮质细胞, 但较为少见。
不同总类的羊毛纤维,其O、P皮质细胞所占的比 例以及分布差异极大:美利奴羊毛具有双侧(边) 结构(double side structure);马海毛的O、P 皮质细胞呈轴向分布,O皮质细胞处于中心。
Many cells are short and fat. Some cells carry a ridged pattern
19
角朊是α-氨基酸缩合而成的链状大分子,大分子链间 形成各种副键(包括肽键),使角朊大分子形成网状结 构。这些副键的键能不一样,易被拆散和重建,所以羊 毛的角朊分子实际上是属于一种动态平衡的网状结构大 分子。
会产生定(异)向摩擦效应DFE,结合机械、水、
热、化学等的作用,会产生缩绒作用,过于激烈,
则导致羊毛毡化。
③影响纤维的光泽:细羊毛鳞片多属环状,呈漫反射,
光泽柔和暗淡;粗羊毛鳞片面积较大且光滑,光泽
明亮。
15
2. 皮质层(cortex)
由皮质细胞通过细胞间质粘连而成,是羊毛 纤维的重要组成部分,占羊毛总体积的75 %~90%。
度达25mm以上、宽度超过羊毛纤维1/3以上的叫做腔毛。
4、死毛: 除鳞片层外,几乎全是髓质层。纤维粗短刚直,脆弱
易断,色泽枯白,不易染色,没有纺织价值。
25
4.细胞膜复合体(CMC -cell membrane
complex )
指两相邻细胞的细胞膜原生质和细胞间质所 组成的整体,在羊毛的毛囊中形成,由活性 细胞的细胞膜和细胞间质演化而来。
✓ 皮质细胞中的多肽分子呈特殊规整排列,赋予了羊毛纤 维优良的机械力学性能,而原纤之间的空隙则有利于染 料溶液等进入细胞之间。
22
在羊毛的同一横截面上,O皮质细胞的含量高于 P皮质细胞。
细羊毛:两种皮质细胞分别聚集在毛干的两半 边,并且沿纤维轴向互相缠绕,O皮质细胞始终 位于羊毛卷曲波形的外侧,而P皮质细胞则位于 卷曲波形的内侧。O、P皮质细胞的双侧异构分 布结构(双侧结构)导致了羊毛纤维的天然卷 曲。(P213图5-10)
有髓质层。
➢ 髓质层愈多,愈硬,强度愈低,卷曲愈少,弹性愈低; ➢ 髓质层愈少,愈软,强度愈高,卷曲愈多,弹性愈高;
不同类型羊毛的髓质层形状如P213图5-11所示。 24
按毛纤维的组织结构分类:
1、 细绒毛(无髓毛)
弯曲多,细度均匀,d<30um, 制造精纺呢绒,羊毛衫。 平均细度为14-16um的细绒毛称为羊绒。
21
O皮质细胞:由直径为100-300nm 甚至2µm左右的大 原纤组成,结构较疏松;含硫量较P皮质细胞的低,吸 湿性较强,对碱性染料的亲和力较强,易于染色,对酶 和一些化学试剂的反应活泼性也较高。
P皮质细胞:由直径为20~50nm的微原纤直接组成, 结构较紧密;含硫量较高,对化学试剂的反应性稍差, 对酸性染料的亲和力相对较强。
原毛不能直接用来纺织,必须经过初步加工
(选毛、开毛、洗毛、炭化等),才能获得较
为纯净的羊毛纤维。
4
羊毛的初加工:
选毛:按原毛品质加以区别分类,如把羊肩、背、 腿、尾、头等处毛分开
开毛:利用开毛机使其松散,并除去部分泥沙、尘 土
洗毛:除去羊毛脂和羊毛汗为主,同时也去除泥沙、 粘土等
炭化:用H2SO4除去植物性杂质
2、两型毛:粗细不太均匀,d=30~52.5um,介于有髓毛和 无髓毛之间,有断断续续的髓质层,适合中档呢绒。
3、发毛,粗羊毛(有髓毛——连续髓质层)
细刚毛:卷曲甚少,粗直,光泽强,d=52.5~75um;制 造长毛绒织物的优良原料。
粗刚毛:纤维粗直,无弯曲,长度较长,d>75um;手感 粗硬,无卷曲,有耐压缩弹性,适合制造地毯。髓质层连续长
省,现有南非、土耳其、美国三大产地,是长羊毛)
兔毛 骆驼毛(绒) 牦牛毛(绒)等
3
羊毛通常是指绵羊毛,产量占纺织纤维的5%左右。
原毛:从羊身上剪下的毛
原毛组成:
➢ 羊毛纤维 占40%~70%
➢ 杂质:羊脂、羊汗、泥沙、污物及草籽、草屑 等。
净毛率:羊毛纤维在原毛中的含量百分率,随 羊毛品种和羊的生长环境等不同有很大变化
第三章 蛋白质纤维
3.2 羊毛纤维 P208-225
一、羊毛的形态结构 二、羊毛的表观性状 三、羊毛的近程结构(化学组成、分子结构) 四、羊毛的远程结构(构象) 五、羊毛的聚集态结构 六、羊毛纤维的性能
1
使用羊毛的历史:新石器时代,公元前3000~4000年 羊毛的特性:光泽柔和,手感丰满而富有弹性,悬垂性
28
(2)β层:
β层具有双分子层脂膜的结构特征,约占羊 毛重量的1.5%,可以部分溶解于甲酸和有 机溶剂中。
(3)惰性膜层:
角质化蛋白质,具有较好的化学稳定性。
29
CMC是羊毛除鳞片表层以外的内部脂质,脂质分布范 围占整个毛干纤维的57%,是羊毛的主要结构脂质, 占羊毛质量分数的5%~7%,在鳞片和皮质细胞之间 的CMC厚约28nm。
约为0.9nm 。主要成分为18-甲基二十酸和二十酸, 与羊毛鳞片表层的蛋白之间以酯键和硫酯键结合。
➢ 类脂层之下为蛋白层,该蛋白层在肽链间除有二硫键交 联外,还存在酰胺键交联(据估计,鳞片表层中50% 的赖氨酸和谷氨酸残基形成了酰胺键交联),因此耐化
12
学性能较强。
(2)鳞片外层:
胱氨酸以大量-S-S-形式存在, 致使A层微结构十分致密、坚 硬,有保护毛干的作用,能经
蛋白层,即惰性膜层。
27
(1)δ层:
主要由非角质化蛋白质构成。在构成此类蛋 白质的氨基酸残基中,胱氨酸残基含量极低, 而甘氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸等带有疏水性 侧基的氨基酸残基含量最高。
δ层的性质柔软,易于膨化,是CMC中较为 薄弱的部分,其厚度约15nm,但各处不一, 细胞间的空隙均被其充填。
良好,吸湿透气,穿着舒适保暖,不易沾污,抗皱性较好, 耐磨性优良
羊毛的用途:精纺或粗纺的高级面料;家纺及装饰用品;
工业用呢等
➢ 最高档的纺织纤维之一
2
天然动物毛包括:
羊毛 (绵羊毛:主产地澳大利亚、俄罗斯、新西兰、
中国、阿根廷)
山羊绒 (开司米 Cashmere) 马海毛 (安哥拉山羊毛,原产于土耳其的安哥所拉
9
鳞片排列的密度和鳞片伸出羊毛表面的程度, 对羊毛光泽和表面性质影响较大。
➢ 细羊毛鳞片排列紧密,呈环状覆盖,伸出端 较突出,呈漫反射,光泽柔和;
➢ 粗羊毛鳞片排列较疏,呈瓦片状或龟裂状覆 盖,摩擦系数大,并有优良的缩绒性,同时 鳞片面积较大而且光滑,光泽比细羊毛明亮。
10
鳞片层约占羊毛总量的10%,结构十分 复杂(如P210图5-9所示),分为:
相关文档
最新文档