纤维化学与物理-第三章蛋白质纤维-羊毛.ppt

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 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 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 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 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。 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 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 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。 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。 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。 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。 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： 鳞片表层 鳞片外层 鳞片内层 （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），因此耐化学性能较强。 （2）鳞片外层： 位于鳞片表层之下，是一层较厚的蛋白质，在整个羊毛鳞片中厚度分布并不均匀。 主要由角质化蛋白质构成，细羊毛中其重量约总重量的6.4％，结构坚硬难以被膨化，是羊毛鳞片的主要组成部分。 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，因为胱氨酸含量过多，难以有效形成有序排列。 （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。 鳞片层的作用： ①鳞片是角质化了的细胞，可以保护羊毛内层组织，抵抗外界机械、化学作用等的侵蚀。 ②鳞片的排列具有方向性，前缘向着纤维顶端，形成一个突出物，因此羊毛纤维之间从不同方向摩擦时，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