蚕丝包括桑蚕丝和柞蚕丝等，本节仅介绍产量最高、应用最广的桑蚕丝。
（一）蚕丝的形态结构
一根蚕丝由两根平行的单丝（丝素）组成，外包丝胶。两根单丝的横截面像两个底边平行的三角形，三边相差不大，角略圆钝，如图1-8所示。脱胶后的蚕丝纵向为光滑表面。
蚕丝除含主成分丝素和丝胶外，还含有色素、蜡质、无机物等少量杂质，其组成比例如表1-9所示。
图1-8 桑蚕丝的截面形态
表1-9 桑蚕丝的组成
（二）丝素的结构和性质
1.丝素的组成与结构
丝素的基本结构单元是氨基酸，每一个大分子链上平均含有400～500个氨基酸残基。桑蚕丝丝素主要由乙氨酸、丙氨酸和丝氨酸组成，乙氨酸和丙氨酸约占总量的70%。丝素的分子链由两部分嵌段连接而成，一部分主要由乙氨酸、丙氨酸和丝氨酸残基组成，这些氨基酸侧链较小，结构简单，分子链整齐而紧密排列，形成许多氢键，组成结晶区。另一部分含有酪氨酸、麸氨酸、精氨酸等侧链较大而复杂的氨基酸残基，由于侧链的阻碍作用，在结构中形成松散的无定形区，并暴露很多活泼基团。
丝素的分子链（又称多肽链）含有许多—CONH—键结构，肽链在结晶区几乎是完全展直的，侧链间距离在0.7nm左右，属于β-型构象，结构如图1-9所示。大分子主链中—CONH—基反复出现，因而相邻大分子链间氢键数很多，使丝素分子间引力比一般天然纤维大。丝素的微结构可用“缨状原纤结构”模型表示（图1-3）。丝素的多肽链整齐排列的部位形成结晶性原纤，链间有氢键联结（图中以横短线表示）。多肽链可以穿过一个结晶原纤进入无规则的松散排列无定形区，并有可能再参加到另一个原纤中，形成多肽链连续网状结构。无定形区对丝素性质起着主导作用，因为化学反应、力学伸长、弹性等都与这一部分密切相关。
2.丝素的性质
（1）吸湿性。丝的吸湿性比较高，在标准状态下（20℃，相对湿度65%），丝素的吸湿率在9%以上，含有丝胶的桑蚕丝吸湿率为10%～11%。丝胶比丝素的吸湿性高。
（2）耐热性。练熟丝（脱胶丝）有较高的耐热性，加热到100℃时，丝内水分大量散失，但强度不受影响，在120℃放置2h，所含水分全部放出，成为无水分的干燥丝，伸长略有降低，但强力尚无变化。
图1-9 β-螺旋结构示意图
丝的热传导性很低，保暖性比棉、麻和羊毛好。
（3）溶胀和溶解性。丝素吸收水分后发生溶胀，并表现出各向异性，如在18℃水中，丝素直径可增加16%～18%，而长度仅增加1.2%。丝素在水中仅能溶胀，不能溶解，水只能进入丝素的无定形区。
盐类对丝素的溶胀能力和溶解能力相差很大。在氯化钠、硝酸钠的稀溶液中，丝素只发生有限溶胀；而在浓溶液中会发生无限溶胀而使丝素溶解。氯化锌、硝酸镁等浓溶液可进入丝素的结晶区，由于丝素大分子间交联很少，主要以氢键和范德瓦尔斯力相互作用，当结晶区被破坏后，丝素发生无限溶胀成为黏稠溶液。一般铁、铝、钙、铬等金属盐对丝素的溶胀作用并不显著，但被丝素吸收后会起到增重作用，因此这些金属盐可作为丝的增重整理剂，增重后的丝强度有所降低，手感发硬。
（4）酸的作用。丝素是两性物质，既含有酸性基（—COOH），又含有碱性基（—NH2），可同时离解成为两性离子，酸性略强，等电点为pH3.5～5.2，在等电点以下能够结合一定量的酸而无损于多肽链，因此对酸具有一定的抵抗能力，属于较耐酸的纤维，抗酸性比棉强，但比羊毛差。耐酸的程度取决于酸的种类、浓度、温度、处理时间及电解质的种类和浓度。
有机酸不会使丝素脆损和溶解，稀溶液被丝吸收后，还能长期保存，增加丝重并能增加丝的光泽和赋予丝鸣，以单宁酸的效果最为显著。但在有机酸溶液中高温沸煮，则丝纤维会受到损伤，并失去光泽。(www.xing528.com)
丝素对弱的无机酸（如磷酸、亚硫酸）比较稳定，但易溶解于盐酸、硫酸、硝酸等强酸溶液中，即使在较低温度下也能溶解，若浓度适中，室温下浸酸1～2min后立即水洗，丝的强度不受影响，而丝的长度可产生30%左右的强烈收缩，这种作用称为酸缩，常被用来制作绉纹丝织品。
酸浴中添加盐会增加酸对丝的损伤，如甲酸中含有一定量的氯化钙，在室温下可使丝素溶解。由此看来使用硬水进行丝的染整加工是非常不利的。
（5）碱的作用。丝素的耐碱性很差，但比羊毛的耐碱性要好，尤其在室温下，丝素对碱较为稳定。丝在碱液中发生水解，碱起催化作用，多缩氨酸分子链水解后生成膘、胨、肽等产物，甚至水解成氨基酸。
碱的种类不同，对丝的水解催化能力也不同，氢氧化钠作用最为强烈，氨水、碳酸钠的作用较弱，碳酸氢钠、硼砂、硅酸钠、肥皂等弱碱性介质无损于丝素，只能溶解丝胶，因此是生丝的精练剂。
碱液温度对丝素的水解影响很大，如10%的苛性钠溶液，若温度低于10℃，对丝素无明显损伤，高于10℃，就能使丝素溶解，溶解的速率随着温度的提高而加快。碱液中存在中性盐，对丝素的破坏作用加剧。
（6）氧化剂和还原剂的作用。氧化剂容易使丝素分子中的肽键断裂，严重者可使丝素完全分解。所以在丝纤维漂白时，要注意氧化剂的选择以及对浓度、温度、pH、时间等条件的控制。含氯氧化剂对丝素作用时，不仅有氧化作用，还伴随有氯化反应，破坏作用很大，且生成氯胺类有色物质，达不到漂白目的。次氯酸钠的氯化反应如下：
生成的酮酸极不稳定，会进一步分解，使肽链断裂。因此，丝的漂白应避免使用含氯氧化剂。生产上常采用过氧化氢作为漂白剂，不过也应注意，漂浴pH越高，对丝素的损伤也越强烈。
一般的还原剂对丝素作用很弱，没有明显损伤，常用保险粉、雕白粉、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等还原剂对丝素进行漂白脱色。但还原漂白的效果往往不如氧化漂白的效果持久。
（三）丝胶的结构和性质
1.丝胶的组成
丝胶是一种容易变性的蛋白质，它的氨基酸组成与丝素相仿，但各氨基酸含量有明显不同。在丝胶中乙氨酸、丙氨酸的含量少，而丝氨酸的含量很高，约占34%，苏氨酸约占9%，此外，二羧基和二氨基氨基酸的含量都比丝素中的含量高。这些亲水基团的存在，增加了丝胶的吸湿性和水溶性。
2.丝胶的性质
丝胶结构中的支化程度比丝素高，支链的极性基团含量比较高，分子链的排列不够规整，分子间作用力较小，因此丝胶的吸湿性比丝素高。丝胶在水溶液中会发生溶胀，一般在温度低于60℃时，水分子只能进入无定形区，出现有限溶胀，温度高于60℃，溶胀作用剧烈，水分子进入部分结晶区，丝胶的溶解度迅速增加，但在100℃以下的水中，只能做到部分脱胶。在100℃沸水中处理，10min内约有40%的丝胶溶解，沸煮2h，又溶解40%～50%，最后10%～20%的丝胶最难溶解，沸煮5～6h才能达到完全脱胶。
丝胶和丝素与羊毛一样，具有两性性质，酸性略大于碱性，等电点为3.9～4.3。丝胶也能结合一定量的酸或碱，但当溶液pH＜2.5或pH＞9时，多缩氨酸键可能水解，结晶区被拆散，丝胶的溶解度迅速增加，尤其在碱性溶液中作用更为强烈。生产上常采用弱碱性溶液进行生丝脱胶，温度可降到95℃以下，在30min内可完全脱胶。
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