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文|tiya
关注传奇号的各位看观中少不了蚕学科研圈的大神、蚕桑产业的大牛,大家精通蚕丝和蚕宝宝的各个领域,今天,传奇君从绢纺学的角度梳理一下蚕丝的重要化学性质,如能对你有所启发,那就最好不过啦~
1、两性性质和等电点
蚕丝纤维由氨基酸组成,虽然丝纤维蛋白分子量比氨基酸大得多,但也有游离的氨基与羧基,所以也两性性质和等电点。
丝纤维蛋白能既能与酸反应、也能与碱反应生成相应的盐,这种同时具有酸碱两种性质的特性就叫做两性性质。
在氨基酸内部酸性羧基和碱性氨基可以相互作用生成偶极离子,偶极离子整体来说是不带电的稳定状态。但当溶液pH值变大或变小时,氨基酸则会带正电荷或负电荷存在,如果将溶液的pH值调整到某一个值,使溶液中正、负离子浓度相等,这个溶液的pH值就成为该氨基酸的等电点。
经测试,桑蚕丝素蛋白的等电点为2~3,丝胶蛋白为3.8~4.5;柞蚕滴胶蛋白的等电点为4.2。因此,蚕丝蛋白在水中一般呈酸性电离,因为水的pH值在6~7,大于其等电点。
丝素纤维在等电点时具有一系列特殊性质:膨胀溶解性能最差、在电场中移动速度最小、稳定性好,这种性质对脱胶工艺非常有用。
2. 水的作用
一般条件下丝纤维并不溶于水,却又极强的吸湿性能。丝纤维吸湿后增重可达自身重量的30%,丝胶的吸湿性比丝素更强。这为蚕丝制作成蚕丝用品(丝织品、蚕丝被等)的舒适性,以及丝胶应用于美容行业起保湿功效提供了保障。
3. 酸碱的作用
酸和碱都对丝纤维起作用,起作用的程度视酸、碱的种类、溶液的pH值及电解质总浓度、温度和作用时间等而有所不同。
丝素对酸碱反应的稳定性比丝胶强。丝素在强无机酸的稀溶液中加热,并无显著破坏,但丝的光泽、手感、强力伸度均有所降低,长时间浸泡丝素会溶解,加热后溶解更迅速。弱无机酸的作用要弱得多。
将丝素在浓酸种短时间浸泡,立即水洗,长度会收缩30~40%,这种现象叫酸缩,用于织物的缩皱处理。在弱无机酸的习容液中处理也会略有收缩,还可增加光泽和绢鸣。
相比之下丝素对碱更为敏感。碱类中以氢氧化钠的作用最为激烈,即使是稀溶液也对桑蚕丝有侵蚀作用,碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠次之,但它们的浓溶液也能溶解丝素,在精练原料是一般采用碳酸钠和硅酸钠。
4. 盐的作用
盐类对丝素的作用主要是膨润溶解,在一定条件下也能产生类似酸缩的盐缩现象。盐类中,以氯化物的影响最具有实际应用的意义,因为它与衣着的汗牢度有关。另外,一些特殊盐类如铜氨溶液、铜乙二胺溶液等可使丝纤维很快溶解,对研究丝素性质以及制造再生丝有着重要意义。
5. 氧化剂与还原剂的作用
丝纤维对氧化剂很敏感,因此在精炼的漂白过程中对氧化剂的选择要慎重,否则会影响丝的强力。对柞蚕丝漂白时更应注意,过硼酸钠比较稳定、经济,常用于柞蚕丝的漂白。
还原剂对丝素起保护作用,能抑制丝素的氧化过程,所以在生产中漂白桑蚕丝时,常用低亚硫酸钠(俗称保险粉)等还原剂进行保护。
6. 微生物的作用
丝纤维有时会霉烂变质,这是由于微生物分泌蛋白水解酶的作用,酶能够催化蚕丝蛋白水解。
7、呈色反应
丝纤维能与一些药剂生成特定的颜色,这些颜色反应一部分是由于肽链所引起,另一部分是由于组成蚕丝蛋白的氨基酸特殊官能团引起。
紫红色——双缩脲反应:具有两个以上肽键的化合物在碱性溶液中与硫酸铜作用生成紫红色络合物。
金黄色——丝素苦脂红反应:苦脂红试剂是由苦味酸、胭脂红的铵盐混合而成,当pH在9.5~11时,经它处理的丝素呈现金黄色。
红色——丝胶苦脂红反应:丝胶经苦脂红溶液处理后呈现红色。精练脱胶时可根据颜色反应来判断脱胶的程度。
8、丝胶溶液的凝胶
丝胶溶液在一定条件下可以转变成具有弹性的成为凝胶的半固体状态,这种现象叫做凝胶作用。
通过X射线和电子显微镜的测试证明,凝胶具有网状结构,网状结构中由溶液包含在内,但也有溶剂分子和丝胶分子的极性集团相结合,从而使整个溶液失去流动性。
与丝胶溶液不同,在凝胶的网状结构中,水被包围里面,水是分散相,丝胶蛋白是连续项。可推测凝胶形成的条件是:溶胶要有一定的浓度、较低的温度和较长时间的静止。蚕丝凝胶可应用于医疗、美容等领域,造福人们。
传奇君梳理了蚕丝的化学性质,不小心发现了这么多蚕丝的优点,我们一起,用蚕丝制品为我们的生活上色吧!
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