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1、34 广西纺织科技 2008年第 37卷第 2期 蚕丝纤维的服用性能及其多元化开发 周洪荣，徐长绘 (山东丝绸纺织职业学院，山东淄博 255300) 醜要】本文从蚕丝的组成和结构入手，总结了蚕丝纤维的特性及服用性能；通过蚕丝与其他合纤的性 能比较，指出蚕丝作为服用纤维存在的不足，并进一步提出了蚕丝纤维的多元化开发是提高其服用性能的重 要手段。 咲键词】蚕丝；服用性能；多元化开发 中图分类号： TS102.3TS104.53 文献标识码 ： B大量的纺织考古文物证明，蚕丝开发和利用迄 今已有 5000余年的历史。由于蚕丝具有独特的光 泽、良好的悬垂性、柔软滑爽的手感、优良的吸放湿 性及特有的卫生
2、保健等特点，一直为人们所青睐， 其作为高级服用材料的地位早已根深蒂固，是被世 人公认的 “ 纤维皇后 ” 。随着科学技术的进步和生活 水平的不断提高，人们对蚕丝织物的要求趋向于高 级、独特、个性、新颖等多元化，作为丝织品原料，蚕 丝纤维的多元化开发是增强其服用性能的重要手 段。 1蚕丝的组成及结构 国内外学者对蚕丝的结构进行了许多研究和 探讨，目前已经证实蚕丝主要是由两条丝素 Fibroin) 和周转覆盖的丝胶 Sericin) 两部 分组成 ，其 组成见表 1。 收稿日期 =2008- 1-31 作者简介：周洪荣 .女，山东丝绸纺织职业学院讲师，苏州大 学在读研宄生。 1.1丝素结构 丝素纵
3、向平直光滑成纤维状，富有光泽，截面 近似三角形，能产生特殊的反光和丝鸣效果，是蚕 丝织物的原材料。丝素是由 20种氨基酸组成的蛋 白质分子，其蛋白的聚集态结构被认为由结晶态和 无定形态两大部分组成，结晶度在 50%-60%。丝 素中极性侧基约占 29.5%,非极性占 70.5%，两者 比为 0.42,而丝胶中两者比为 2.91,因此丝胶易溶 于水而丝素不溶于水且具有一定强度 p。长期以来， 人们认为丝素分子是以 Gly Ala - Gly一 Ala一 Gly X-( X是包含 Ser残基的其他的氨基酸残 基）为链节的氨基酸聚合高分子单链。但近几年来 随着丝素蛋白分子生物学研究的进展，已经认识到
4、 丝素蛋白是由大 H链 ） /K L链）两个多肽链通过 二硫键缔合而成，H链是由结晶区和非结晶区段 交互排列构成，其亲水区域中存在的 2个 Cys残基表 1蚕丝的组成 1 成分 丝素 丝胶 蜡 碳水化合物 色素 灰分 含量 ) 70-80 20-30 0.4-0.8 1.24.6 0.2 0.7 2008年第 37卷第 2期 广西纺织科技 35 与 L链亲水区域中的 Cys残基通过极性基团的相 互作用而缔合在一起 3。随着对丝素结构研究的不 断深入，丝素作为结构蛋白其服用性能逐渐受到国 内外研究学者的重新审视并引起了人们的高度重 视，对其开发利用的研宄领域不断拓宽，研究层次 也不断深入。 1.
5、2丝胶 丝胶包覆在丝素外面，在茧丝中对丝素起到保 护和胶粘作用，主要成分为球状的丝胶蛋白，相对 分子质量为 1.4万 41.4万。丝胶的二级结构以无规 则卷曲为主，含部分 3 构象，分子空间结构松散、 无序 4。丝胶分子中极性侧链氨基酸占 74.16%,具 有较好的水溶性和吸水性，可在水中膨润溶解，使 蚕丝得以精炼脱胶达到柔软舒适的服用效果。 2蚕丝纤维的服用性能 2.1纤维的服用性能指标 随着科学的不断进步和发展，人们发现运用了 棉、麻、丝、毛等天然纤维，也发明创造了涤纶、锦 纶、腈纶等合成纤维及粘胶纤维、酪素纤维、金属纤 维等再生纤维，并确立了服用纤维材料的指标要 求，见表 2。 2.2蚕
6、丝纤维的特性及服用性能 2.2.1蚕丝纤维的外观性能 蚕丝纤维对光的反射量高，有一定的闪光效 果，能产生珍珠般的光泽，使人在视觉上产生舒适 感。同时蚕丝纤维及制品可压缩性大，结构疏松，剪 切模量较小而剪切临界角较大，摩擦系数高，丝素 纤维的结晶度达50% 40%， 有 适 度 的 刚 性 ， 使 蚕丝及制品手感柔软、滑爽、丰满或蓬松。另外蚕丝纤 维在悬垂性、染色性、自然感、衣料造型线和造型能 力等方面都因感觉和视觉效果优美而成为受消费 者青睐的服装材料。 2.2.2蚕丝纤维的舒适性能 蚕丝的导热系数为 O.O5-0.O55Wfm Q，介于 涤论（ 0.084)、锦给 （ 0.244 -0.33
7、7)与棉 （ 0.071 0.073)之间，是保温性良好的纤维材料 6，且蚕丝丝 素具有多孔结构，能很好地调节衣服内外的气 流、 湿度，吸、放湿性好，满足纤维服用的舒适性能要 求，是目前服用纤维中穿着舒适性最好的品种之 2.2.3蚕丝纤维的卫生保健性能 蚕丝是天然的蛋白质纤维，实验证明其有良好 的生物相融性，目前已经成功应用于外科手术缝 线、刨面保护膜、人造皮肤等医学领域。蚕丝中乙氨 酸的含量高达 42.8% ,乙氨酸能与紫外线进行光化 反应，因此真丝服装能阻挡和降低太阳光中紫外线 对人体的侵害，起到保护皮肤的作用。另外蚕丝的 蛋白质结构不易产生静电，不会吸附空气中的尘埃 和细菌，真丝服装经穿
8、着使用后，容易产生原纤化， 像扫帚、毛刷一样，可以起到清除人体表面细微污 垢和细菌的功能，防治皮肤搔痒症 p,因此有人称蚕 丝为 “ 保健性纤维 ”, 是难得的天然保健服装材料。 2.2.4蚕丝纤维的耐用性能 实验证明：蚕丝蛋白分子主键键能较高，分子 间聚合度、结晶度适中，因此与羊毛、棉、麻等天然 纤维一样，具有中度耐磨性，但强度高于羊毛。蚕丝 能够耐弱酸和弱碱，丝织物经醋酸处理变得更加柔 软，手感滑润，光泽更好。 3蚕丝纤维服用性能的局限性 蚕丝作为服用纤维具有上述的种种优点，但与 其他合成纤维比较也存在一定的局限性，这一点制 约了蚕丝纤维 服用的流行性。蚕丝纤维与部分合成 纤维性能的比较见
9、表 3。 从表中可知，锦纶的强度、伸度、耐光性、耐磨 性、耐疲劳性和热定型性等都比蚕丝纤维好，且洗 涤方便；涤纶的吸湿性、染色性、抗静电性、抗起球 性虽不如蚕丝，但其强度、伸度、耐光性、耐磨性、耐表 2纤维材料的服用性能指标 5 性能 指标 强度性能 拉伸强度、撕裂强度、顶裂强度、耐磨强度 形态稳定性能 弹性和塑性、收缩变形 物理化学性能 热传导、耐热性、耐光性、耐化学品性能 外观性能 抗皱、刚柔、悬垂、起球、色彩、光泽、染色牢度 保健、环保卫 含气性、透气性、保温性、吸湿性、吸水性、透湿性 生和生态性能 防蛀防霉、服装中甲醛、偶氮染料、有害金属、五氯 苯酚、羽毛羽绒中细菌含量指标 感官性能
10、主观风格、客观风格 耐用性能 耐疲劳性 36 广西纺织科技 2008年第 37卷第 2期 疲劳性、热定型性等比蚕丝强。因此真丝织物与部 分合纤织物相比，耐用性稍差，不耐盐水侵蚀，不能 用碱性洗涤剂；耐光性差，过多的阳光会使蚕丝纤 维发黄变脆，增加了保养加工的难度。随着国内外 合成纤维的不断研宄创新，新合纤的舒适保健加工 已经达到甚至超过蚕丝的保健卫生标准 ，致使蚕丝 服用的流行和拓展受到了严重制约。 4蚕丝纤维的多元化开发 为了克服真丝织物易皱、容易泛黄、染色度较 差等缺点，进一步提高蚕丝纤维的服用价值，目前 开始采用变性和改性纤维，织物原料组分也呈多元 化趋势，蚕丝与其他原料混纺或交织的比例
11、不断加 大，新颖原料在丝织物中的应用得到强化，开发出 了包芯丝、变形丝等复合的生丝，并已成为其发展 的主要方向，蚕丝正以新面孔活跃在服装领域。 4.1蚕丝染色的改进研宄 由于蚕丝蛋白分子的结构特点，致使蚕丝纤维 容易染色，同时也易受光线、汗渍、微生物等影响而 褪色，为此生产企业改进了蚕丝染色工艺，开发了 新的蚕丝染料。董玮等利用烟酸、异烟酸、吡啶三 种叔胺类物质催化活性红 K- 2G对真丝绸的染色 反应，结果显示上染率、固色率较传统工艺均有提 高 9;最近开发的双活性基染料可与蚕丝纤维分子 中的氨基、羟基双结合，大大提高了蚕丝的皂洗牢 度。 为从根本上解决蚕丝染色上的不足，国内外的 专家开始致
12、力于彩色蚕 丝的开发研宄。目前，已有 基因调控使蚕吐彩色丝的报道。日本东京大学的 TakashiSakudoh等在最新的美国国家科学院院 刊次 PNAS)上发表了他们关于控制蚕吐黄色蚕丝 的最初的研究结果。他们认为：对蚕的色素传输系 统的了解，可以使通过基因调控来控制蚕丝的颜色 和色素比例成为可能。相信随着研宄的深入，当人 们掌握了控制家蚕吐多种颜色丝的方法后，我们的 丝绸就不再需要染色了，蚕丝的服用价值将会得到 空前的提高。 4.2蚕丝抗皱性的改良 为克服蚕丝织物容易起皱的缺点，目前已研宄 出蚕丝辐射接枝共聚改性技术 ，通过该技术在蚕丝 织物上辐射接枝特殊的丙烯酸酯类单体。这样，织 物既保留
13、了蚕丝的天然优良特性，又可以提高抗皱 效果和染色性能。 为进一步提高蚕丝的抗皱性，美国科内尔大学 的研宄人员正在研宄一种模拟和改善蚕丝的聚合 物，用蚕丝的分子链片段与合成的高聚物构成嵌段 高聚物结构，使形成的新材料有更高的拉伸强度和 伸缩性，从而在蚕丝分子结构基础上进行蚕丝抗皱 性的改良 1 。 4.3新型蚕丝织物的开发 4.3.1蚕丝与天然纤维 蚕丝与天然纤维麻、棉、羊毛等的混纺交织，既 拥有了蚕丝的光泽、滑爽，又兼具了麻、棉、羊毛的 自然风格，提高了产品的舒适保健性及品质档次。 目前已经开发了蚕丝和亚麻、棉、羊毛等天然纤维 交织的新品种。例如铜陵华源麻业有限公司采用丝 与亚麻、丝与苎麻交织
14、为原料，用不同的染色工艺 对丝和麻分别进行染色，开发了丝麻交织素色、提 花、提条面料，织物既具有丝的光泽、滑爽，又有麻 的吸湿、透气保健特性，大大拓展了蚕丝在女装、运 动服、休闲装等方面的应用领域。 4.3.2蚕丝与再生性纤维 蚕丝与大豆纤维、竹纤维、 Tencel、 Lyocell等交表 3蚕丝与合纤性能的比较 8 项目 蚕丝 涤纶 锦纶 晴纶 相对密度 1.37 1.38 1.14 1.15 强廣 cN/te? 26.5-95.3 39.7-48.5 39.7-57.3 28.2-44.1 伸度 ) 15-25 20-32 28-42 12-20 热收缩率 ) 5-40 8-22 1-2
15、Ti4 Q 320 255460 215-20 染色性 A 0 A 耐光性 X 0 A X 耐磨性 X 0 0 0 耐疲劳性 X A 0 X 抗静电性 0 X X X 洗可穿性 X 0 A X 热定型性 X 0 0 0 抗起球性 0 X X 0 阻燃性 X X X X 注：表中表示好； A表示较好；俵示差 2008年第 37卷第 2期 广西纺织科技 37 织形成的面料，既保持 了丝绸的光泽、飘逸、凉爽的 特点，又能发挥大豆纤维的滑糯亲肤、竹纤维的挺 括抗皱、Tencel的细腻飘逸以及 Lyocell较好的强 度、开纤性等优点，拓展了丝绸在高档产品中的开 发领域。 4.3.3 蚕丝与功能性纤维
16、蚕丝与 Coolmax/Lycra包缠形成的复合丝具有 良好的吸湿排汗性、细腻精致的外观、光泽柔亮、良 好的弹性和透气性，改善了丝绸产品穿着舒适、保 形的双重要求。蚕丝与高支精纺牛奶纤维交织，使 织物既具有柔软、滑爽、舒适等特性，又具有一定的 抗菌、保湿、护肤等保健性，满足了人们对穿着舒适 性、 美观性的追求，符合保健、健康的潮流。 4.3.4蚕丝的多组分纤维 蚕丝与毛、棉、粘胶多组分织成的提花面料，充 分发挥了每种原料的特性，集多种原料的优越性为 一体，面料用丝毛作底布，棉和人丝交错成花，组织 结构细致而简约，色系和谐，手感丰满，适用于女 装、休闲装等应用领域。 蚕丝纤维作为天然纤维的典型代
17、表，其服用性 能一直以来倍受人们关注，但由于其织物的易皱、 褪色、泛黄等不足严重制约了真丝绸产品服用价值 的提升。目前，相关部门及各纺织企业正从纺织加 工、印染整理等工艺上加以改进，从多角度进行蚕 丝纤维的多元 化开发来克服上述不足，大大提高了 真丝绸产品的市场竞争力。 参考文献 1上海市丝绸工业公司 .丝绸染整手册 M.北 京：纺织工业出版社， 1982. 2 杨新菊 .桑蚕丝蛋白结构的 STM研宄 J.真 空科学与技术 .1994,14 5) : 15- 17. 3 志村宪助 .蚕丝蛋白的分子生物学 J.蚕业 科学 .1996, 2? 1) : 56. 4 陈华等 .蚕丝丝胶蛋白的结构、性
18、能及利用 P1.功能高分子学报 2001： 3) : 344- 348. 5 朱松文 .服装材料 f(第 3版） M.北京：中 国纺织出版社 ,2005,45. 6 周璐英，吕逸华 .现代服装材料学 M.北京： 中国纺织出版社 ,2000,12- 13. 7 宋润霞译 .真丝内衣对皮肤搔氧症的功效 J国外丝绸， 199$ 6) : 27-29. 8 周宏湘 .真丝绸染整新技术 M.北京：中国 纺织出版社， 1997.1: 11. 9 董玮等 .叔胺类化合物与 K型活性染料的反 应性能研宄及其在真丝染色上的应用 J.印染助 剂， 2007 7) : 25-26. 10俞加林等 .丝纤维变性及其产
19、品开发 J.丝 绸，200$ 10) : 45-46.(上接第 33页）家蚕的基因重链中就有了蜘蛛牵 引丝的基因。牵引丝即蜘蛛网的支撑丝，如伞骨部 分，是蜘蛛丝中强度、弹性最好的部分。这些理念分 析可为蚕丝与蜘蛛丝在纺织乃至工业上的应用提 供一定的技术基础，为它们的广泛发展前景提供必 要的科学依据。 参考文献： 1姚穆，周锦芳等 .纺织材料学 _.中国纺织出 版社， 2003,4. 2 江锡夏 .仿蜘蛛丝的研宄与开发 A.庞志其 . 21世纪信息技术生态纺织品国际研讨会论文集 .北 京 :北京科学技术学会 ,2003.234- 236. 3 HEINEMNN.IC蜘蛛丝蛋白的生物制造技术 及纤维加工 J.国外纺织技术 ,2000,1网 12) : 2-4. 4藩志娟，张长胜等 .大腹园蛛丝的形态结构 J.材料科学与工程 ,200$ 4).