关于蚕丝介绍

[拼音]：cansi

[外文]：silk

一种蛋白质纤维，由熟蚕结茧时分泌的绢丝液凝固而成，是天然高分子材料之一。常见的蚕丝有家蚕丝、柞蚕丝、蓖麻蚕丝等。中国是世界上最早生产和利用蚕丝的国家，约在4700年前已开始利用蚕丝，公元前1600～前 770年的商周时期已能用蚕丝织制绫、罗等织品。中国产的生丝在国际上享有盛誉。

组成

蚕丝的主要成分是丝素和丝胶，次要成分有茧丝蜡、碳水化合物、色素和无机物等，它们大部分分布在丝胶层中。家蚕丝中丝素约占70％～80％，丝胶约占20％～30％。丝素和丝胶均为蛋白质，丝素是纤维状蛋白质，丝胶是球状蛋白质。蚕丝蛋白质的组成中已发现有18种α-氨基酸(见氨基酸)。在丝素和丝胶中，各种α-氨基酸的含量很不相同，也因蚕的品种、性别、生长季节以及地区因素的不同而稍有变化。丝素的氨基酸组成主要是乙氨酸、丙氨酸、丝氨酸和酪氨酸，这四种氨基酸占家蚕丝素中氨基酸总量的90％以上。丝胶的氨基酸组成主要是乙氨酸、丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸和天冬氨酸，含亲水侧基的氨基酸占80％以上。

结构

家蚕丝素的分子链有大量有规序列的链段，在溶液中分子链并无有序结构。家蚕丝素的分子量约为3.7×105，它可能是由一个分子量为3.0×105和两个或三个分子量为 2～3×104的亚单元所组成。丝素在溶液中的均方根半径约 150纳米。丝胶分子链的氨基酸序列结构，迄今尚未测定，分子量数值大体上可分为105和104两个级别，一般认为105级的丝胶分子是104级的亚单元分子链的聚集体。

丝胶分子链的主要形态是无规线团，部分是分子链伸直的β-结构，结晶度一般较低。β-结构的含量和结晶度均随丝胶在茧丝中的层次和吐丝结茧时的环境而异，也随烘茧、贮茧条件而改变。丝胶以层状结构（一般认为3～4层）包覆于丝素外围，愈是外层的丝胶，含亲水侧基的氨基酸含量愈高，β-结构愈少，结晶度愈低，在热水中的溶胀和溶解性愈好。

丝素是蚕丝纤维的主体，每根茧丝由两根丝素纤维经丝胶粘合而成。丝素纤维的截面近似于三角形(图1)。

一根丝素纤维约由100根原纤构成，原纤的平均直径约1微米，而原纤则由直径约10纳米的微原纤和微孔隙构成。微原纤是丝素分子链的聚集体。家蚕丝素的结晶度约40％～45％，晶区由-乙-丙-乙-乙-和-乙-丙-乙-丝-等氨基酸的有规序列链段平行堆砌而成，分子链的其他氨基酸残基的无规序列链段构成非晶区。晶区结构有两种形式，一是丝素β型，分子链最大限度地伸直，两个相邻分子链逆向平行堆砌，以氢键联结形成片层，由许多片层叠置而形成三维的晶区结构，称逆平行链折叠层(图2)。

晶胞尺寸：a0＝0.944纳米(层内分子间方向)，b0＝0.697纳米(纤维轴亦即分子链方向)，c0＝0.920纳米(层间方向)。另一种是丝素α型，分子链呈螺旋构象，其中螺距较一般蛋白质常见的 α-螺旋为大。丝素α型是亚稳结构；用湿处理、热处理、稀酸或强极性有机溶剂处理，螺旋部分发生不可逆的构象变化，分子链伸直成为稳定的β型结构。

物理－力学性质

蚕丝有良好的力学性质，拉伸断裂强度可达 3.4～4.0克力/旦（旦为9000米长纤维的克重量），断裂伸长为15％～25％。一根茧丝的直径前后不均匀，直径小的丝素分子链的取向度高，丝的结晶度、模量也高。家蚕丝的比热容在天然纤维中是最高的，约1.38焦耳/(克·度)；绝热性能好。短时间加热至110℃，对丝的品质无损害。精制后的蚕丝或丝织物相互摩擦时会发出清晰的特有声响，称为丝鸣。蚕丝截面呈三角形，使它具有柔和的光泽和滑爽丰满的手感。干燥的蚕丝是良绝缘体。丝素的非晶区具有许多亲水基团和微孔隙，使蚕丝有良好的吸湿、散湿性能，在20℃和65％相对湿度下平衡回潮率可达11％。丝绸也易染色。丝素在热水中只溶胀而不溶解，而丝胶由于亲水基团多，大部分是非晶态的，可以在热水中溶解，这种性能使蚕茧能制得生丝。

化学性质

丝素对弱酸较稳定，在强酸中发生水解，对碱的抵抗力更弱。丝素在锂、锶、钡的氯化物、溴化物、碘化物、硫氰酸盐以及氯化锌的浓溶液中能无限溶胀成为粘稠溶液，也溶于铜乙二胺溶液和碱性铜甘油溶液中。丝素对氧化剂很敏感，在漂白生丝或丝织物时不能使用含氯的氧化剂；相反，还原剂对丝素能起保护作用。丝素吸收波长为275纳米附近的紫外线后会变黄，并使强伸度下降。丝胶分子链的化学性质活泼，可用交联剂使链间形成桥键，丝胶就不再溶解，称为丝胶的固化。蚕丝的树脂整理可采用合成树脂涂层包覆和接枝聚合。

参考书目

1. 苏州丝绸工学院、浙江丝绸工学院:《制丝化学》，纺织工业出版社，北京，1979。

参考文章

• 蚕丝牛毛成语辞典
• 蚕丝之战是怎么回事中国史