亚麻纤维截面形态_天然丝纤维蚕丝

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我国是蚕丝的发源地。近年来，对出土文物的考古研究指出，蚕丝在我国已有六千多年的历史。柞蚕丝也起源于我国，根据历史记载，已有三千多年的历史。远在汉、唐时代，我国的丝绸就畅销于中亚和欧洲各国，在世界上享有盛名。
蚕丝是高级的纺织原料，有较好的强伸度，纤维细而柔软，平滑，富有弹性，光泽好，吸湿性好。采用不同组织结构，丝织物可以轻薄似纱，也可厚实丰满。丝织物除供衣用外，还可以做日用品及装饰品，在工业及国防上也有重要用途。柞蚕丝具有坚牢，富有弹性，滑挺等优点。柞蚕丝绸在我国丝绸产品中占有重要的地位。

图1 蚕丝

一、蚕丝的组成及结构

蚕丝纤维主要是由丝素和丝胶两种蛋白质组成的，主要组成元素为C、H、0、N。丝素蛋白质呈纤维状，不溶于水，在桑蚕丝中占70％～80％。丝胶为球形蛋白质，较易溶于水，占20％~30％，柞蚕丝中丝素约占85％，丝胶含量少些，约占1％。除此以外，蚕丝中还含有少量色素、矿物质(灰分)、蜡质、碳水化合物等，它们主要分布在丝胶中。蚕丝的大分了是由多种α-氨基酸剩基以酰胺键联结构成的长键大分子，又称肽链。在丝素中，乙氨酸、丙氨酸、丝氨酸和酪氨酸含量约占90％以上。其中乙氨酸和丙氨酸含量约占70％，含侧基小，因而使蚕丝分子结构较为简单。长链大分子的规整性好，呈β-折叠形状，有较高的结晶性，如图2所示。

图2丝素肽链间配置情况柞蚕丝与桑蚕丝略有差异，桑蚕丝中乙氨酸含量多于丙氨酸。而柞蚕丝中丙氨酸含量多于乙氨酸。此外，柞蚕丝中含有较多支链的二氨基酸，如天冬门酸、精氨酸等，使其分子结构规整性差，结晶性也较差。

二、蚕丝的形成和形态结构

(一)蚕丝的形成桑蚕丝是由蚕体内绢丝腺分泌出的丝液凝固而成的。绢丝腺是透明的管状器官，左右各一条。分别位于食管下面蚕体两侧。呈细而弯曲状，在蚕的头部内两管合并为一根吐丝管。如图3所示，绢丝腺分为叶丝口 4、前部输丝管3、中部贮丝部2和后面最长的泌丝部1，绢丝腺各部分的长度比例为1：2：6。泌丝部分泌出丝素和丝胶。丝胶包覆在丝素周围，起保护丝素的作用。贮丝部2分泌出色素，使丝胶染色。丝素、丝胶一起并人输丝管。左右两条绢丝腺在头部合并，由吐丝口将丝液叶出体外。丝液由输丝管分泌出的酸性反应物质的作用而凝固成丝。

图3桑蚕绢丝腺图图4桑蚕丝的截面形态(二)茧层的构成蚕老熟后停止食叶，开始上簇叶丝结茧。茧的表面包围着不规则的茧丝，丝细而脆弱，称为茧衣。茧衣里面是茧层，茧层结构较紧密，茧丝排列重叠规则，粗细均匀，形成10多层重叠密集的薄丝层，是组成茧层的主要部分，约占全部丝量的70%~80％。薄丝层由丝胶胶着，其间存在有许多微小的空隙，使茧层具有一定的通气性与透水性。最里层茧丝纤度最细，结构松散，叫蛹衬。茧层可缫丝。茧衣、蛹衬因丝细向脆弱不能缫丝，只能用做纺原料。茧层主要成分是丝素和丝胶，一般丝素占72％~81％，丝胶占19％~28％。由于茧层内外部位不同，丝素与丝胶的比例也不同，外层丝胶比例较大，特别是茧衣的丝胶含量更高，而中层丝胶含量较少。其他物质有蜡类物质、酪类物质、色素及矿物质等，约占3％。(三)茧丝的形态结构茧丝是由两根单丝平行粘合而成的，中心是丝素，外围为丝胶。茧丝的横截面形状呈半椭圆形或略成三角形。三角形的高度，从茧的外层到内层逐渐降低，因此，自茧层外层、中层至内层，茧丝横截面从圆钝渐趋扁平，如图37所示。包覆在丝素外面的丝胶结构，由于对热水溶解性的差异，一般把它分为溶解度大的丝胶和溶解度小的丝胶。茧丝的粗细用纤度(又称条份，即旦数)表示。纤度因蚕的品种、饲养条件不同而有差异。一粒茧上的茧丝纤度也有差异，一般外层较粗，中层最粗，内层最细。内层纤度比外层细约40％~60％。在光学显微镜下观察。可以发现茧丝上有很多异状的根节，如环辐、小糠辐、茸状辐、毛羽等，这是由于蚕叶丝结茧时温度变化、簇架振动、吐丝不规则等造成的。这些粒节的存在，不仅影响生丝的净度，同时使其在缫丝过程中容易切断，降低了生丝的匀度。生丝是由数根茧丝依靠丝胶粘合构成的。粘合的均匀程度，影响生丝结构的均匀性。生丝的外观结构包括横截面结构和纵向结构。生丝的横截面结构是不均一的。没有特定的形状，有近似三角形、四角形、多角形、椭圆形等。据测定，大部分生丝的横截面呈椭圆形，约占65％~73％，呈不规则圆形的占26％~18％，呈扁平形的约占9％。生丝的截面形状与缫丝速度、丝鞘长度有关。一般在缫制21旦生丝时。以7~8粒茧较好，在缫制14旦生丝时，以5~7粒为宜。21旦生丝横截面如图5所示。

图5 21旦生丝的横截面生丝的纵向结构和茧丝相似。由于经过煮茧、缫丝等工艺，促使丝胶分布均匀，又由于茧丝的并合作用，生丝比茧丝光滑而均匀。茧丝沿长度方向的排列情况，比短纤维纺成纱的形态要简单得多。因为缫成一根生丝的茧粒少、茧丝长，加上丝胶的作用，茧丝一经粘合，位置就被固定下来。茧丝在生丝中的位置变化是比较显著的、一根茧丝在生丝截面中的分布，时而在截面外部，时而在截面内部，以不规则的圆锥螺旋线排列。而且有轻微的曲折状。茧丝之间互相扭转，彼此靠紧又重新分散。这是由于缫丝过程屮新茧替换。茧子位置变化和茧子翻动张力变化所造成的。在显微镜下观察生丝，丝素呈透明状，丝胶呈黑色。由于茧丝在生丝中位置的变化，因此观察到明暗线条的数目与位置都不断变化。丝条纵向有各种疵点，如糙粒、环节、丝胶块、裂纹等，这些都会影响丝绸的外观。柞蚕丝和桑蚕丝一样，也是由蚕体的绢丝腺所集储的丝胶和丝素，通过吐丝口而分泌出来的物质。柞蚕的绢丝腺分为前、中、后三部分。后部丝腺较粗，它的直径和长度远远超过中部丝腺，成为占全部丝腺的主要部分，迂回曲折地分布在消化管腹面的两侧。中部丝腺向前逐渐变粗。柞蚕结茧时，都做有茧柄，以便把茧子缠骁在柞树枝条上，防止茧子坠落。在茧柄下部留有细小的出蛾孔，这里的茧丝结构疏松，煮漂时易造成“破口茧”，给缫丝造成困难。柞蚕丝是由两根丝素合并组成的，丝素周围附有很多丝胶颗粒。柞蚕丝横截面基本与桑蚕丝相同，只是更为扁平，一般长径约为65μm，短径约为12μm，长径约为短径的5~6倍，越向内层，长短径差异越大，形态越为扁平，如图6所示。柞蚕丝内部有毛细孔，这些毛细孔越靠近纤维屮心越粗，靠近纤维表面的较细。