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蚕丝纤维的结构蚕丝纤维是一种天然的、极其珍贵的纺织原料，它具有细腻柔软、光泽鲜明的特点，被誉为“纺织之王”。
蚕丝纤维的结构是如何形成的呢？蚕丝纤维的主要成分是蛋白质，其中含有大量的丝素。
蚕丝纤维的形成源于蚕蛹体内的丝腺，蚕蛹在结茧时，通过丝腺分泌出一种特殊的丝液，然后在空气中迅速凝固。
这种丝液中富含蛋白质，而且蛋白质分子之间有着特殊的结构。
蚕丝纤维的结构可以分为两个层次：微观层次和宏观层次。
在微观层次上，蚕丝纤维的蛋白质分子呈现出一种特殊的排列方式。
蚕丝纤维的丝素分子是由多个氨基酸组成的，这些氨基酸通过特殊的化学键连接在一起，形成了蛋白质链。
这些蛋白质链之间还存在着一些氢键和疏水作用力，使得丝素分子能够紧密地结合在一起。
在宏观层次上，蚕丝纤维呈现出一种层状结构。
蚕丝纤维的表面覆盖着一层薄膜，这是由丝素分子组成的，它能够保护纤维免受外界环境的侵害。
蚕丝纤维的内部是由多个纤维束组成的，这些纤维束又由许多纤维丝组成。
每个纤维丝都是由数百根丝素分子紧密地排列而成的，它们之间相互交织在一起，形成了一个坚韧、有弹性的结构。
蚕丝纤维的结构使得它具有许多优良的性能。
首先，蚕丝纤维非常柔软，具有良好的手感，能够给人一种舒适的触觉。
其次，蚕丝纤维具有很好的透气性和吸湿性，能够让皮肤保持干爽。
此外，蚕丝纤维还具有良好的保温性能和抗静电性能，能够有效地防止静电产生和积聚。
蚕丝纤维的结构之美不仅体现在其外观上，更体现在其独特的性能和用途上。
无论是用来制作高级服装、家居用品还是医疗材料，蚕丝纤维都能够展现出它的独特魅力。
它的结构之美，不仅源于科学技术的进步，更源于大自然的智慧和神奇。
让我们一起来欣赏蚕丝纤维的结构之美吧！。
浙江理工大学2009 —2010 学年第 2 学期《纺织材料学B 》期末试卷（ A ）卷班级：学号：姓名：本试卷满分100分。
考试时间2小时。
一、名词解释（每题2分，共20分）1、复合纤维2、溶液纺丝3、纤维的取向度4、吸湿等温线5、纤维的初始模量6、纤维的应力松弛7、纤维的双折射8、纱线的捻向9、织物风格10、织物的结构相二、填空题（每题1分，共15分）1、按纤维性能分类，芳纶纤维属于纤维。
2、锦纶6的化学名称为。
3、纤维的取向结构使纤维的力学性能、光学、热学性能、吸湿膨胀性等产生。
4、棉纤维的天然转曲是由于次生层中原纤排列而成。
5、细度为200D的锦纶6长丝纱，其细度为公支。
6、纤维从放湿达到的平衡回潮率在数值上总是从吸湿达到的平衡回潮率。
7、纤维的初始模量，则其制品比较柔软。
8、高于玻璃化温度时，纤维处于态。
9、纤维的性质对短纤纱中纤维的径向分布规律影响很大，当其他条件相同时，则长纤维优先向转移。
10、纤维间相互移动时，产生粘-滑现象的本质原因是。
11、羊毛出现毡缩的必要条件是。
12、捻度为60捻/10cm，粗细为25tex的纱线特克斯制捻系数为。
13、截面中平均根数为100根纤维的纱线极限不匀率为。
14、织缩率是表示纱线在织物内__ _ __。
15、经纱或纬纱采用不同纤维原料的纱线织成的织物称为____________。
三、选择题（每题1分，共20分）1、羊毛纤维是（）。
（1）单细胞纤维（2）非细胞组织纤维（3）多细胞纤维2、天然纤维中，取向度最高的是_____。
（1）棉（2）麻（3）毛3、浸润性好的纤维，水滴与纤维之间接触角。
（1）小（2）大（3）无关4、羊毛纤维经过拉伸后，大分子从α型转变为β型是属于。
（1）构型改变（2）构象改变（3）超分子结构改变5、吸湿性小的纺织材料，。
（1）加工性能和服用性能好（2）强伸性能好（3）电绝缘性能好6、棉、麻等天然纤维素纤维随着回潮率的上升，其强度。
桑蚕丝和柞蚕丝组成结构对比及鉴别方法据考古发现，约在4700年前中国已利用蚕丝制做丝线、编织丝蚕茧蚕丝带和简单的丝织品。
商周时期用蚕丝织制罗、绫、纨、纱、绉、绮、锦、绣等丝织品。
蚕丝的品种视蚕或茧的品种而异，蚕分为家蚕与野蚕两类。
家蚕以桑叶为饲料，也称桑蚕。
桑蚕茧制成的丝称桑蚕丝，因为是在室内饲养的，所以也叫家蚕丝，桑蚕丝质量最好，是天然丝的主要来源，俗称真丝、厂丝。
野蚕有柞蚕、蓖麻蚕、天蚕、樟蚕和柳蚕等数种，有的可在室外放养，所食饲料亦各不相同，其中以在柞树上放养的柞蚕为主，柞蚕茧可制成柞蚕丝，是天然丝的第二来源。
其次还有天蚕茧可以缫制成天蚕丝，天蚕丝较为昂贵，可作为高档的绣花线。
其他野蚕结的茧不易缫丝，一般切成段纤维用作绢纺原料或拉制丝绵。
由于野蚕丝中可以用长丝形式作为丝织原料的只有柞蚕丝，因此一般把桑蚕丝和柞蚕丝成为天然丝的两大部分，而其中又以桑蚕丝为主。
蚕丝的结构和组成1形态结构横截面：近似三角形纵向：表面光滑，粗细均匀，少数地方有粗细变化，光泽强而不刺眼。
茧丝（茧层之丝）：纵向有许多异状的颣结，造成外观毛糙。
生丝（缫丝之丝）：比茧丝要光滑、均匀熟丝（全脱胶之丝）：表面光滑，粗细均匀，少数地方有慈溪变化，光泽强而柔和。
2蚕丝的物质组成每一根茧丝都是由两种主要物质——丝素与丝胶组成，丝素是纤维的主体，丝胶包覆在丝素外面起保护作用。
其次还有少量的蜡质和脂肪，可以保护茧丝免受大气的侵蚀，此外还包含少量的色素和灰分等。
△一般桑蚕丝和柞蚕丝的物质组成情况3蚕丝的化学组成蚕丝是蛋白质纤维，是一种天然含氮的高分子化合物。
蚕丝中含有97%以上动物蛋白以及人体必需的18种氨基酸。
桑蚕丝和柞蚕丝的区分❂桑蚕丝桑蚕产自南方，是人工家养的。
养殖及处理技术成熟，桑蚕所吐之丝全长可达1000米以上。
丝质光滑，手感细腻，柔软贴身，色泽典雅，是高档服装面料的首选。
由于从栽桑养蚕至缫丝织绸的生产过程中未受到污染，又因其为蛋白质纤维，含有对人体极具营养价值的18种氨基酸，对皮肤有保养滋润作用，且属多孔性物质，透气性好，吸湿性极佳——蚕丝的吸湿性是纯棉的1.5倍，从而被世人誉为“纤维皇后”。
蚕丝的分子结构蚕丝的分子结构是一种极为复杂的结构，为有机大分子结构。
它是一种自然发生的聚酯纤维，主要由含有氨基酸的有机物质聚酯分子和空气构成。
几千年前，在中国，人们就开始利用蚕丝来制作生活用品，目前它仍然被广泛用于服装、食品、医药、农业化学和军事等领域。
蚕丝的分子结构称为"聚酯头"，由若干氨基酸（常见的有丝氨酸、谷氨酸和酪氨酸）组成，形成“聚酯型”结构。
蚕丝从低到高排序有：纯棉、针织物、牛仔布、羊毛、毛线、涤纶纤维、奢华毛线、人造丝、真丝。
它们的细度越高，分子结构越复杂，价格也越高。
蚕丝分子结构是由极小的有机物质聚集而成的，有足够的空气结构空隙。
这使得它们留有足够的水分，可以在温湿度稳定的条件下保持，使用的时候不易吸湿变脏，耐穿起衣服也能十分柔软，可以享受到舒适的触感。
它不仅有较强的弹性，耐磨性强，还可以用来制作服装拉链扣子，贴衬裤子，衬托服装线条。
此外，由于蚕丝的分子结构中密度较小，存在大量气体。
当穿着蚕丝服装的时候，皮肤的温度更低，可以很好的保持舒适温度、快速吸湿，使人们感到清凉凉快，有良好的穿衣舒适感。
蚕丝的分子结构拥有卓越的耐磨性，经久耐用性，加上防尘，保暖，防静电和防紫外线的特性，越来越受到人们的喜爱和青睐。
它们也被广泛应用于各种视听设备，是十分宝贵的一种自然资源。
因此，蚕丝的分子结构是一种高度复杂的有机结构，它的各种特性被应用于生活的方方面面，使用的人们能享受到极高的实用性。
它的独特美感和舒适感将会继续吸引着更多的人去赞美它，帮助更多的人们在家和办公室里戴着一件蚕丝衬衫，或者穿着一件蚕丝衬衣，在这四季更换服装为他们带来更多的乐趣！。
桑蚕丝的纤维结构与性能分析桑蚕丝是一种天然纤维，以其独特的结构和优良的性能而闻名于世。
本文将对桑蚕丝的纤维结构和性能进行分析，探讨其在纺织和材料领域中的应用前景。
首先，让我们了解一下桑蚕丝的纤维结构。
桑蚕丝是由桑蚕的腺体分泌物组成的，其主要成分是由二聚体组成的丝胶蛋白，这些丝胶蛋白通过丝腺分泌出来后，在接触空气中迅速凝固形成纤维。
桑蚕丝的纤维由内外两层结构组成，内层被称为纺丝液层，外层被称为纤维膜层。
纺丝液层由无规则排布的丝胶蛋白纳米纤维构成，而纤维膜层则是由有序排列的纤维蛋白构成。
这种双层结构赋予了桑蚕丝优异的力学性能和稳定性。
接下来，我们将对桑蚕丝的性能进行分析。
桑蚕丝具有很高的强度和韧性，比强度和比模量分别是钢的6倍和木材的2倍。
这使得桑蚕丝成为一种理想的纺织材料，可以用于制作高质量的衣物和织品。
此外，桑蚕丝还具有优异的吸湿性和透气性，使得穿着桑蚕丝制成的衣物舒适而且不易产生静电。
桑蚕丝还具有良好的染色性能，可以在染色过程中吸收染料并保持色牢度。
此外，桑蚕丝还具有较低的密度和较好的耐腐蚀性能，使其在航空航天和医疗器械等领域中有广泛的应用前景。
桑蚕丝的纤维结构和性能使其成为一种多功能材料，适用于各种领域的应用。
在纺织领域，桑蚕丝被广泛应用于高档面料、丝巾和内衣等制品。
由于其优异的机械性能和良好的弯曲性能，桑蚕丝也被应用于医疗领域，例如制作人工血管和缝合线等。
此外，桑蚕丝还具有良好的生物相容性，使其在组织工程中有潜在的应用价值。
此外，桑蚕丝还可以用于制作高性能的复合材料，在航空航天领域和汽车制造业中有广泛的应用前景。
然而，尽管桑蚕丝具有许多优异的性能和应用前景，但也存在一些问题和挑战。
首先，桑蚕丝的生产过程相对复杂，需要大量的人工操作和时间。
此外，桑蚕丝的生产过程还涉及到桑蚕的养殖和桑树的种植等问题，对环境和资源的需求较大。
此外，由于桑蚕丝是一种天然纤维，其生产量较低，价格相对较高。
这些问题限制了桑蚕丝的规模化应用以及普及度。
纤维的取向度分布
纤维的取向度分布是指纤维在材料中的分布情况和方向，对材料
的性能和力学行为具有重要影响。
纤维的取向度分布可以通过各种分
析方法来进行研究和测量，包括X射线衍射、电子显微镜和拉曼光谱
等技术。
在复合材料领域，纤维的取向度分布直接影响材料的力学性能和
应用效果。
如果纤维的取向度分布均匀，材料的强度和刚度会更加均匀，从而提高材料的整体性能。
相反，如果纤维的取向度分布不均匀，可能导致材料在受力时出现局部应力集中，从而降低材料的承载能力。
针对纤维的取向度分布不均匀问题，研究人员可以通过优化材料
的制备工艺、改变纤维的布局方式和优化应力分布等方法来改善材料
的性能。
同时，还可以利用计算机模拟和数值分析方法来预测纤维的
取向度分布对材料性能的影响，为材料设计和工程应用提供理论指导。
总之，纤维的取向度分布是影响复合材料性能的重要因素，研究
纤维的取向度分布对于优化材料性能、提高材料工程应用效果具有重
要意义。
通过深入研究纤维的取向度分布规律，可以为材料设计和制
备提供科学依据，推动复合材料领域的发展和进步。
第26卷第1期2005年2月纺 织 学 报Journal of T extile Research V ol.26,N o.1Feb.,2005新型蚕丝材料的纤维取向结构胡凤霞1,张健2,盛家镛3(11安徽农业大学轻纺工程与艺术学院,安徽合肥 230036;21安徽出入境检验检疫局,安徽合肥 230061;31苏州大学材料工程学院,江苏苏州 215021)摘 要 采用X 射线衍射分析法、双折射法、声速模量法等测试方法,研究了新型蚕丝材料与普通生丝的取向结构,探索了蚕丝纤维取向结构差异对其力学性能的影响,为研制开发优质蚕丝材料奠定理论基础。
关键词 新型蚕丝材料;聚集态结构;取向度;取向结构中图分类号:TS 102133 文献标识码:A 文章编号:025329721(2005)0120033203Orientation structure of ne w silk materialsH U Feng 2xia 1,ZH ANGJian 2,SHE NGJia 2y ong3(11College o f Light 2textile Engineering and Art ,Anhui Agricultural Univer sity ,H e fei ,Anhui 230036,China ;21Anhui Entry 2exit Inspection and Quarantine Bureau ,H e fei ,Anhui 230061,China ;31School o f Material Engineering ,Soochow Univer sity ,Suzhou ,Jiangsu 215021,China )Abstract Investgated the orientation degree of the new silk materials and raw silk by X 2ray diffraction method ,double refraction method and s onic m odulus method.S tudied the in fluence of orientation structure of different silk materials on the mechanical properties in order to develop high 2quality new silk materials.K ey w ords new silk materials ;aggregation structure ;orientation degree ;orientation structure基金项目:国家自然科学基金资助项目(59673007);安徽省教育厅自然科学基金资助项目(2003kj118)作者简介:胡凤霞(1970-),女,汉,讲师,硕士。
主要从事纺织新材料的研究与教学工作。
蚕丝作为高档的天然蛋白质长丝纤维,其织物的质地轻柔飘逸,具有优雅的光泽,滑爽的触感,良好的透气性能及优良的服用舒适性,历来受到人们的青睐。
但另一方面蚕丝制品也存在着易缩、易皱、缺乏弹性等缺陷。
为了改善蚕丝纤维的性能,国内外研究人员通过对生丝进行各种形式的物理和化学加工,赋予蚕丝材料新特征、新功能。
研制蚕丝新材料的目的是在不损害蚕丝固有优异特性的条件下,改善某些性能缺陷,并赋予新功能,使蚕丝制品实现功能化、多样化。
20世纪90年代国内成功研制了家蚕膨松丝、膨体弹力蚕丝、记忆生丝等新型蚕丝,由于其制造工艺与常规加工工艺有所不同,使这些新型蚕丝材料显示出了蚕丝纤维特殊的新功能。
本文对蚕丝新材料的微观结构进行了研究,纤维材料总是来源于众多高分子链的聚集,在聚集体中分子链之间的排列与堆砌的聚集态结构对其性能起着极其重要的作用,蚕丝纤维的聚集态结构包括结晶结构、非晶结构和取向结构,特别是取向结构,可使蚕丝材料的力学性能发生显著变化。
因此,本文着重研究各种蚕丝新材料与普通生丝的取向结构差异,探索不同蚕丝新材料的取向结构差异对丝纤维性能的影响,以期为研制优质蚕丝新材料奠定理论基础。
1 实验部分111 材 料家蚕膨松丝,记忆生丝,膨体弹力蚕丝,普通生丝。
112 测试方法1.2.1 X 射线衍射分析 日本理学2037型X 射线衍射仪,从丝素的X 射线衍射强度对方位角的分布曲线[沿(120)弧],先求出其半峰宽(H ),再由公式计算结晶区的取向度(f )。
1.2.2 声速值测定 S OM 2Ⅱ声速仪,增益为3,每个丝样随机从50绞丝中取5绞丝样进行测试,丝样分别在40cm 和20cm 处测得声速传递所需时间,然后按公式计算声速值与取向因子。
1.2.3 双折射测定 采用偏光显微镜的色那蒙补偿法测定丝纤维的双折射,观察丝纤维出现明暗相间的干涉条纹数(n ),然后测定补偿角(θ)与纤维直径(d ),按牵伸计算出双折射率(Δn )与取向度(f )[1]。
1.2.4 力学性能测定 参照生丝检验方法进行。
2 结果与分析由于蚕丝的丝素高聚物具有几种不同的取向单位(大分子链、链段、结晶区等),可用不同的方法测得。
采用光学双折射法测得丝素纤维小尺寸单元的取向,该方法只反映链段取向;用声速法测得的是纤维大尺寸单元的取向,即为纤维大分子链的整体取向;采用X 射线衍射法测得的是丝素纤维结晶区取向。
211 丝素大分子链的链段取向结构新型蚕丝材料由于加工工艺不同,会引起分子形态的改变和大分子链的伸长或卷曲,它们的取向度也会发生变化。
除了加工工艺外,丝纤维的线密度不同对其取向度亦有一定影响,表1为用双折射法测得不同线密度家蚕膨松丝与普遍生丝的取向度。
由表1可以看出,随着丝纤维的线密度增加,其 表1 蚕丝材料在不同温湿度环境下的取向度温湿度环境双折射率Δn 取向度f Π%普通生丝家蚕膨松丝膨体弹力蚕丝普通生丝家蚕膨松丝膨体弹力蚕丝低湿环境相对湿度为50%(20℃)010595620105767501057689871598418284184多湿环境相对湿度为75%(20℃)010591130105687801057215861938316484114高湿环境相对湿度为95%(20℃)010588470105592001056672861548212483134高温饱和蒸汽处理015h 010585300105343701056013861077815882137高湿饱和蒸汽处理1h010583040105176401055698851747611281191取向度亦增加,这是因为线密度增加,缫丝时粒附数增多,缫丝张力和抱合力也相应增大,大分子链沿纤维轴向有序排列的程度也增加。
蚕丝纤维材料在不同温湿度环境下其双折射率、取向度亦会发生变化(见表2)。
表2 双折射法测得不同线密度家蚕膨松丝与普通生丝的取向度线密度Πdtex双折射率Δn取向度f Π%家蚕膨松丝普通生丝家蚕膨松丝普通生丝16010561360105700482155831832301056579010570458312083189310105674501057296831458412646010569280105757983172841687001056817010577138315584187 由表2可见,相同温度下随着湿度的增加,蚕丝纤维的双折射率、取向度降低,这是由于水分子进入丝纤维分子内部,破坏了分子间的作用力,使Δn 降低。
高温高湿条件下处理的丝纤维取向度下降程度加剧,并且随着处理时间延长,其取向度下降程度会更大,这是由于丝纤维处于无张力状态,受饱和蒸汽作用,水分子的数量增多,运动速度加快,能更大程度地破坏多肽链之间的氢键、范德华力,使纤维分子发生溶胀,结构松弛,因此导致取向度大大降低。
212 丝素大分子链的整体取向结构不同的蚕丝新材料中,其声速值与取向因子会存在差异,而这种差异的存在主要是大分子具有多种运动单元和多种方式,当缫制加工的工艺发生变化,就会发生微布朗运动,引起分子形态的改变,导致大分子链的伸长或卷曲,所以造成蚕丝新材料中大分子链沿纤维轴向取向度的不同[4]。
对于同一种蚕丝材料,由于缫制丝线密度的不同而使材料中大分子链的声速取向结构亦存在差异(见表3)。
由表3可知,蚕丝材料的大分子链取向度随着线密度的增加而增加,且家蚕膨松丝的取向因子比普通生丝要低,但其取向因子随线密度的变化率却比普通生丝要大,这是由于家蚕膨松丝中大分子链沿着纤维轴向排列整齐程度比普通生丝要差,因此随线密度的加大,受到的拉伸力增大,使其大分子链的取向度能较大幅度地增加。
表3 不同线密度家蚕膨松丝与普通生丝的取向因子线密度Πdtex声速值C Π(km ・s -1)取向因子取向因子的变化率Π%家蚕膨松丝普通生丝家蚕膨松丝普通生丝家蚕膨松丝普通生丝1621883132017426018066--23219731370175830181231117014631310331390176780181451187016446311331480178170182402190114070314031610181560183645142214043【 】纺织学报2005年 第1期213 丝素晶区取向度不同蚕丝新材料用X射线衍射法测出的丝素晶区取向度见表4。
表4 X射线衍射法测出不同蚕丝新材料的丝素结晶区取向度蚕丝材料半峰宽HΠ(°)丝素结晶区取向度fΠ%普通生丝221787142家蚕膨松丝251286105记忆生丝251885173膨体弹力蚕丝261285148 由表4可见,X射线衍射法测出不同蚕丝新材料的丝素结晶区取向度大小排列顺序是普通生丝最大,其次是家蚕膨松丝、记忆生丝,膨体弹力蚕丝的丝素结晶区取向度最小。
这与用双折射法、声速模量法测得的各种蚕丝新材料取向度大小的变化趋势是基本一致的。
214 取向结构对力学性能的影响家蚕膨松丝、记忆生丝、膨体弹力蚕丝的取向度测定结果均比普通生丝要低,同时这3种蚕丝新材料的取向结构亦存在差异,必然对其力学性能构成影响(见表5)表5 蚕丝新材料的力学性能蚕丝材料断裂强度Π(cN・dtex-1)伸长率Π%初始模量Π(cN・dtex-1)普通蚕丝3149191686133家蚕膨松丝3121221441153记忆生丝2131121520123膨体弹力蚕丝2139171010140 由表5中可见,这3种蚕丝新材料的断裂强度和初始模量都比普通生丝要低,这主要是由其内在结构因素不同所引起的,尤其是丝纤维的取向结构影响较大。
普通生丝有较多丝素大分子排列在平行于纤维轴的方向上,因而可以有较多大分子来承受较大的断裂应力,蚕丝新材料较普通生丝取向度低,只有部分分子在纤维轴向承受外力,因而造成断裂强度偏低。
