第四章 蛋白质纤维.ppt

1、第四章 蛋白质纤维,羊毛、蚕丝,第四章 蛋白质纤维,第一节 蛋白质的基础知识 第二节 羊毛 第三节 蚕丝,本章要求掌握的内容,1、等电点的概念 2、羊毛的形态结构 3、羊毛的物理性质和化学性质 4、蚕丝的形态结构 5、蚕丝的物理性质和化学性质,第一节 蛋白质的基础知识,一、蛋白质的化学组成及分子结构 二、蛋白质的两性性质,一、蛋白质的化学组成及分子结构,1、元素组成 蛋白质是有机含氮高分子物，分子量很高，结构复杂，但是，组成蛋白质的元素并不很多。 主要元素：C、H、O、N 其他元素：S、P 微量元素：Fe、Cu、Zn、I,一、蛋白质的化学组成及分子结构概况,2. 氨基酸组成 蛋白质完全水解的最

2、终产物是氨基酸，因此蛋白质的基本组成单位是氨基酸。天然蛋白质中的氨基酸主要有20种左右，它们的共同特点都是-氨基酸，可用下列通式表示：,一、蛋白质的化学组成及分子结构概况,3、分子结构 蛋白质可看作是由氨基酸彼此通过氨基与羧基脱水缩合，以酰胺键连接起来的大分子 肽键：蛋白质分子中的酰胺键 肽：由肽键相连接的缩氨酸 多肽：多个肽键连接的缩氨酸 主链：多肽的长链 侧链：主链上的分支 蛋白质的初级结构：多肽链中的氨基酸排列顺序 蛋白质的高级结构：蛋白质分子的空间构象,一、蛋白质的化学组成及分子结构概况,一、蛋白质的化学组成及分子结构概况,4、副键的作用蛋白质分子的空间构象主要靠主链及侧链上的各种基团

3、间的相互作用形成，这些结合力统称为副键。 氢键：肽链中的亚氨基和羰基之间：盐键（又称离子键）：大分子侧基的酸性和碱性基团之间,一、蛋白质的化学组成及分子结构概况,4、副键的作用 二硫键： 本身属共价键，可存在于不同肽链之间或同一肽链之中：,二、蛋白质的两性性质,蛋白质分子中除末端的氨基与羧基外，侧链上还含有许多酸、碱性基团。因而，蛋白质具有既象酸又象碱一样的性能，是典型的两性高分子电解质。 蛋白质中所含的酸碱性基团如下：末端：-NH2，-COOH 侧基：-NH2，-COOH ，-OH ,二、蛋白质的两性性质,1、酸碱性条件下的电离平衡：其中“P“表示多肽链 由上式可以明显地看出，这三种状态之间

4、的关系，是由溶液的氢离子浓度决定的。,二、蛋白质的两性性质,2、等电点 蛋白质分子上所带的正负电荷数相等时的pH值 羊毛和蚕丝的等电点： 羊毛 4.24.8 蚕丝 3.55.2 等电点时的性质：蛋白质在等电状态时，呈现一系列特殊的也是极为重要的性质，如：溶胀、溶解度、渗透压、电泳以及电导率都最低； 染整加工时尽可能在等电点附近，以使损伤最小。,二、蛋白质的两性性质,3、最大吸酸值 pH值35，开始结合酸pH值1.31.8，结合酸量最大pH值小于0.8，过量吸酸，蛋白质开始水解pH值大于10，蛋白质水解破坏（很难测定吸碱值） 蛋白质上结合酸的碱性基团氨基：是主要吸酸基团亚氨基：pH很低时(0.8

5、)也能吸酸（属于过量吸酸） 最大吸酸值：概念：蛋白质结合酸的最大值 影响因素：蛋白质上的碱性基团的多少影响最大吸酸值 注意：可用最大吸酸值测定蛋白质上的氨基含量,二、蛋白质的两性性质,4、膜平衡原理 在不同pH介质中，纤维内部和外部的pH值不一致 纤维的表面具有类似半透膜性质 膜内体系：蛋白质分子上带有的离子与其中的溶液 膜外体系：纤维外面的溶液 膜内膜外溶液的分配系数：,二、蛋白质的两性性质,与蛋白质离子电荷相同的可迁移离子的浓度： 纤维内低于纤维外 与蛋白质离子电荷相反的可迁移离子的浓度： 纤维内高于纤维外 等电点以下： 蛋白质存在状态为 H3N+PCOOH H+外 H+内， pH外 pH

6、内,二、蛋白质的两性性质,羊毛的酸滴定曲线：从图中可以看出，溶液中盐的浓度越高时，所得到的滴定曲线形状，越接近于内滴定曲线（即蛋白质结合酸或结合碱量对纤维内PH值所做的曲线）。在某一PH值，有盐存在时，结合酸量较无盐存在时为大。,第二节 羊毛,一、羊毛的形态结构及分类 二、羊毛的化学组成与分子结构 三、羊毛的超分子结构四、羊毛的主要机械性能 五、羊毛的主要化学性质,一、羊毛的形态结构及分类,1、形态结构 截面：接近圆形 纵向：鳞片 三个组成部分 鳞片层 皮质层 髓质层,一、羊毛的形态结构,鳞片层 外壳 组成：片状角质细胞 根部附着于毛干，梢部则伸出毛干表面 细羊毛鳞片可见高度低于粗羊毛 细羊毛

7、鳞片层厚度大于粗羊毛,一、羊毛的形态结构,皮质层 主体 决定性质 组成：纺锤型皮质细胞，分为O皮质细胞和P皮质细胞两种。 O皮质细胞：含S低，易于染色，位于羊毛卷曲波形的外侧 P皮质细胞：位于羊毛卷曲波形的内侧 双侧结构：O、P细胞的双侧异构分布,一、羊毛的形态结构,髓质层 组成：薄膜细胞 结构疏松、内部充有空气 细胞之间联系很弱 髓质多，则弹性和强度较低,2、羊毛分类,细绒毛：直径52.5m，有连续的髓质层 两型毛:52.5m 直径 30m,有断续的髓质层 死毛：除鳞片层外，几乎全为髓质层,二、羊毛的化学组成与分子结构,组成：C、N、O、N、S 副键：氢键、盐键和二硫键 含硫量 直径大，含硫

8、量少 鳞片皮质层髓质层 P皮质细胞O皮质细胞 结构：由大量-氨基酸以一定顺序首尾连结而形成的多肽。 低硫蛋白质的多肽链具有-螺旋构象 高硫蛋白质的多肽链是无规卷曲的,三、羊毛的超分子结构,低硫蛋白质的多肽链,三、羊毛的超分子结构,低硫蛋白质的多肽链,四、羊毛的主要机械性能,1、拉伸与回复性能 断裂强力不高，断裂延伸率高，断裂功较大,四、羊毛的主要机械性能,拉伸与回复性能 断裂强力不高，断裂延伸率高，断裂功较大 温湿度对拉伸性能的影响 相对湿度，初始模量、屈服应力、断裂强力，断裂延伸度 温度，初始模量、屈服应力、断裂强力，断裂延伸度 回复性能与聚集态结构有关 卷曲，螺旋构象：可由-构象转为-构象

9、 二硫键：阻止分子链间相对滑移,四、羊毛的主要机械性质,2、羊毛可塑性 概念：指羊毛在湿热条件下，可使其内应力迅速衰减，并右按外力作用改变现有形态，再经冷却或烘干使形态保持下来。 效果：过缩、暂定、永定 应用：毛织物的定形（煮呢、蒸呢、电压和定幅烘燥等）,四、羊毛的主要机械性质,3、羊毛的缩绒性 概念：指羊毛在湿热条件下经外力的反复作用，纤维之间互相穿插纠缠，纤维集合体逐渐收缩变得紧密。 应用：缩绒或缩呢 原因：顺鳞片方向和逆鳞片方向的摩擦片不同。,五、羊毛的主要化学性质,1、水的作用 良好的吸湿性：相对湿度6080%，回潮率可达1418% 异性溶胀条件激烈，肽键水解，纤维失重，机械性能恶化,

10、五、羊毛的主要化学性质,2、酸的作用 比较稳定，可用强酸性染料 抑制羧基电离并与游离的氨基结合，拆散盐键，使纤维强度降低 肽键不同程度的水解,五、羊毛的主要化学性质,3、碱的作用 具有较大的破坏作用 拆散盐键，催化水解 影响因素： 碱的种类和浓度：烧碱最强烈 作用温度和时间 电解质的总浓度 促进二硫键的分解和新交联键的建立，提高羊毛形态的稳定性,五、羊毛的主要化学性质,4、氧化剂的作用 羊毛对氧化剂敏感 因素： 氧化剂种类和浓度 溶液PH值：最主要因素 处理温度和时间 铜镍等金属离子：催化作用 不易氯漂，可用H2O2并严格控制条件,五、羊毛的主要化学性质,5、还原剂的作用 破坏二硫键，碱性介质尤为严重 6、卤素的作用 特别强烈的破坏作用 截面膨胀，强度、延伸度下降，纤维泛黄 光泽增强，对染料吸附能力提高 缩绒性大大降低 工业应用：增强地毯光泽，防毡整理等,五、羊毛的主要化学性质,7、光氧化作用 日光的照射对羊毛有破坏作用 绵羊背部的毛尖发黄，手感粗糙，弹性下降 紫外线作用下，二硫键发生氧化和水解 在天然纤维中，羊毛还是最耐晒的纤维,作业,P117 1 2 3 4 5,其它节请点击下列链接,第三节 蚕丝,