蚕丝(silk)是指由蚕分泌的黏液所形成的纤维。蚕丝有家蚕丝和野蚕丝两类。家蚕在室内饲养,以桑树叶为饲料,吐出的丝称为桑蚕丝或家蚕丝(俗称真丝)(bombyx mori silk);野蚕在野外饲养,野蚕丝又有柞蚕丝、木薯蚕丝、蓖麻蚕丝、樟蚕丝等之分。蚕丝中以桑蚕丝的产量最高,应用最广,其次是柞蚕丝(tussah silk)。我国是蚕丝的发源地,蚕丝产区极广,主要分布于江苏、浙江、四川、广东和山东等省。目前我国已成为世界上最主要的蚕丝生产国,无论是规模还是产量均居世界前列。我国的丝绸产品很早就通过著名的丝绸之路远销世界各地,在国际上享有盛誉。
蚕丝是高档的纺织原料,被誉为“纤维皇后”,它是天然纤维中唯一的长纤维,其长度适宜直接织造。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。蚕丝制品风格各异,可轻薄如纱,可厚实如绒。丝织物除供衣着外,织制的各种装饰品如窗帘、头巾、被面、裱装等更是名贵华丽。在工业上还可以作为降落伞、人造血管、电气绝缘品等材料。
(一)蚕丝的化学组成
蚕丝主要由丝素和包覆在丝素外的丝胶组成,此外还有少量的蜡质、脂肪和灰分等。这些物质的含量并不固定,常随蚕丝的品种及饲养情况而变化,这些物质的性质及含量对蚕丝的性质及后序加工有一定影响。一般桑蚕丝和柞蚕丝的物质组成情况见表1-9。
表1-9 蚕丝的组成
在这些组成物质中,丝素是制丝织绸的主要物质,丝胶以及其他成分在最后均需除去。因为丝胶有保护丝素的作用,因而在实际生产中一般织物都要到最后染色和整理时才脱去丝胶。根据需要也可以先脱胶再织绸,所以生产上有生织和熟织之分。
(二)蚕丝的聚集态结构
蚕丝和羊毛一样都是天然蛋白质纤维,组成其大分子的基本单位是α-氨基酸。蚕丝的化学结构和羊毛的化学结构有许多相同和相似之处,因而它们具有一些共同的特性,如丝朊蛋白质具有蛋白质的共性(两性性质)。但由于蛋白质的种类,每一种氨基酸的含量并不一样,所以各种蛋白质在结构上有差异,在性能上也有差异。丝朊蛋白质分子结构的特点是不含硫或含少量的硫(少量的硫主要存在于丝胶中)。蚕丝中蛋白质大分子间仅依靠范德瓦尔斯力、氢键、疏水键和盐式键相结合,而基本无二硫键。丝朊大分子的R 基团较小,而且为直线状的曲折链,所以能够形成较完整的结晶,它的结晶度比羊毛大,取向度比羊毛高。
图1-11 蚕丝的截面结构图
(三)蚕丝的形态结构
蚕丝是蚕体内的丝液经吐丝口吐出后凝固而成的纤维,也称为茧丝。每一根茧丝由两条平行单丝组成,它的主体是丝素(亦称丝朊、丝质),基本组成是蛋白质,其性质与氨基酸的种类以及这些分子的结晶等聚集态结构有关,丝素的外面被丝胶包围。蚕丝的横截面略呈三角形,三边相差不大,角略圆钝,如图1-11 所示。(www.xing528.com)
(四)蚕丝的性能
1.表观性状
(1)长度。从蚕茧上缫取的茧丝长度很长,经缫丝数根合并后的生丝不需要纺纱即可织造。蚕丝的长度与蚕的品种有关。我国春茧的茧丝长一般在900 ~1200m,夏秋茧的茧丝长一般在650~900m,柞蚕茧的茧丝长平均为800m,长的在1000m 以上,短的在400m 以下。
(2)细度。桑蚕茧丝的线密度约为2.8~3.9dtex (2.5~3.5 旦),脱胶后单根丝素的线密度小于茧丝的一半;柞蚕茧丝略粗,一般为5.6dtex (5 旦)左右。而生丝的线密度则根据茧丝的粗细和缫丝时茧的粒数而定。例如计划缫制22.2/24.4dtex (20/22 旦)生丝时,若茧丝的平均线密度为3.3dtex (3 旦)时,则需用7 粒茧,即合并成7 根茧丝,若用2.86dtex (2.6旦)的茧丝则需采用8 粒茧缫丝。22.2/24.4dtex (20/22 旦)生丝,实际线密度为23.1dtex(21 旦)左右,工厂习惯用粗细的两个限度数字来表示生丝的线密度。
2.力学性能
(1)强度和伸长率。蚕丝的强度和伸长率在天然纤维中是比较优良的,它的强度比羊毛大3 倍,一般干断裂强度为2.6~3.5cN/dtex,蚕丝的断裂伸长率略低于羊毛,一般在15%~25%。生丝,特别是精练丝弹性优良,手感柔软。柞蚕丝的强度与桑蚕丝相近,但它的断裂伸长率较大,一般在20%以上。蚕丝的强度和断裂伸长率还与蚕丝中的含水率有关,吸湿后,桑蚕丝的强度下降,柞蚕丝的强度上升,而断裂伸长率明显增加。
(2)吸湿性。蚕丝的吸湿能力较强。在一般大气条件下,回潮率可达9%~13%。由于丝胶的吸湿能力大于丝素,因此精练丝吸湿能力略低于生丝。柞蚕丝在同样条件下,回潮率要高于桑蚕丝。
(3)蚕丝的触感和光泽。蚕丝纤维平滑而富有弹性,因此具有优良的触感。特别是生丝精练后,用手抚摸,感觉丝纤维既光滑柔软,又有身骨。蚕丝,特别是精练丝,具有其他纤维所不能比拟的优雅而美丽的光泽,这种光泽一般称为丝光。这种特殊的光泽主要是单丝的三角形截面以及茧丝的层状结构所形成的。丝绸因其美丽的光泽而高雅华丽。
(4)丝鸣。生丝精练后,置于酸性溶液中处理一下,放在一起用力摩擦时,即会产生一种悦耳的声响,称为丝鸣。丝鸣与丝绸风格有密切关系。丝鸣对鉴别真丝绸和仿丝绸具有一定的参考价值。
3.蚕丝的化学性质 由蚕丝的化学结构可知,蚕丝是两性化合物,即在一定条件下既能和酸作用又能和碱作用。两性性质的指标主要是等电点。桑蚕丝素蛋白质的等电点pH 值为2~3,丝胶蛋白质等电点pH 值为3.8~4.2。蚕丝的两性性质对丝纤维及丝织物的精练和染色都有影响。由于蚕丝的两性性质,酸和碱都会促使丝素纤维水解,其水解的程度随酸碱的种类、浓度、温度以及作用时间不同而异。在生丝中,丝胶较丝素反应剧烈。柞蚕丝对酸碱的抵抗能力比桑蚕丝强。
蚕丝对酸的抵抗能力较强,但比羊毛差些。强无机酸的稀溶液,在常温下,对蚕丝无明显破坏,在高温情况下,可引起光泽、手感变差,强度、伸长率降低。当无机酸浓度提高后,丝素膨胀、溶解呈淡黄色的黏稠物,弱无机酸及有机酸对生丝无明显破坏作用。
蚕丝的耐碱性较差,即使在常温下,强碱的稀溶液也可引起丝素蛋白质的水解。碱溶液的浓度越大、温度越高,其水解越快。弱碱液如碳酸氢钠、碱性肥皂液等在短时间内只能溶解丝胶,不会破坏丝素,但长时间煮沸,将引起丝素缓慢的水解。
蚕丝对氧化剂作用比较敏感,特别是在高温下长期处理会使蚕丝彻底破坏,还原剂对蚕丝无破坏作用。
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