家蠶絲、野桑蠶絲及琥珀蠶絲的結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、我國(guó)野蠶資源豐富，是世界上最早利用野蠶資源的國(guó)家。野桑蠶是家蠶的祖先種，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇，形成了不同的地理種群。將家蠶和野桑蠶進(jìn)行雜交，獲得含有野桑蠶血緣的黃色家蠶絲。琥珀蠶絲具有天然色澤，吸濕性能和力學(xué)性能十分優(yōu)異。對(duì)纖維資源進(jìn)行基礎(chǔ)性研究是其得以廣泛應(yīng)用的重要前提，但目前對(duì)野桑蠶資源主要是關(guān)于生物學(xué)方面的研究，很少涉及纖維結(jié)構(gòu)與性能方面。琥珀蠶絲由于材料不易獲取，主要是印度在開(kāi)發(fā)利用。野桑蠶絲和琥珀蠶絲都是珍貴的野蠶絲資源。為更好

2、地開(kāi)發(fā)利用這些珍貴的綠色資源，本文以家蠶絲、帶有野桑蠶血緣的家蠶絲、野桑蠶絲以及琥珀蠶絲作為研究對(duì)象。對(duì)比分析了這四種蠶絲的外觀形貌、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、熱性能、力學(xué)性能。同時(shí)還研究了化學(xué)試劑處理、熱老化處理對(duì)黃色家蠶絲、野桑蠶絲以及琥珀蠶絲的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、熱性能、力學(xué)性能的影響。
　　研究結(jié)果表明：
　?。?）琥珀蠶繭形狀不規(guī)則，繅絲困難。桑蠶絲（家蠶絲、黃色家蠶絲及野桑蠶絲）的甘氨酸含量比丙氨酸高，琥珀蠶絲正好相反。家蠶絲的含膠率

3、最高，琥珀蠶絲最低，但吸濕性能優(yōu)異，天然色澤同時(shí)存在于絲膠和絲素中。
　?。?）四種蠶絲的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)都是以β-折疊結(jié)構(gòu)為主，同時(shí)還含有α-螺旋結(jié)構(gòu)和無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)。琥珀蠶絲具有草酸鈣晶體吸收峰，這與掃描電鏡觀察的結(jié)果一致。桑蠶絲和琥珀蠶絲的絲蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)差異大，相應(yīng)的晶態(tài)結(jié)構(gòu)也不同。其中桑蠶絲具有聚丙-甘氨酸序列吸收峰，琥珀蠶絲具有聚丙氨酸序列吸收峰，結(jié)晶度最高。
　?。?）琥珀蠶絲的熱穩(wěn)定性最好，熱分解溫度為378.4℃。家

4、蠶絲和黃色家蠶絲及野桑蠶絲的熱穩(wěn)定性比較接近，熱降解過(guò)程也比較相似。野桑蠶絲最細(xì)，琥珀蠶絲最粗。黃色家蠶絲斷裂強(qiáng)度最高，家蠶絲最低。琥珀蠶絲強(qiáng)度高，斷裂伸長(zhǎng)率和初始模量最好，表明琥珀蠶絲兼具強(qiáng)而柔韌的特點(diǎn)。
　?。?）隨著酸處理?xiàng)l件的加強(qiáng)，蠶絲的結(jié)晶度先增加后降低。黃色家蠶絲和野桑蠶絲的熱降解溫度先升高后降低，琥珀蠶絲的熱穩(wěn)定性基本不變。酸處理后蠶絲的斷裂強(qiáng)度逐漸降低，斷裂伸長(zhǎng)先增加后降低，高溫高濃度強(qiáng)酸對(duì)蠶絲力學(xué)性能影響極顯著。

5、
　?。?）堿處理后黃色家蠶絲、野桑蠶絲及琥珀蠶絲的結(jié)晶種類未發(fā)生改變，熱穩(wěn)定性大致呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。隨著處理?xiàng)l件的加強(qiáng)，黃色家蠶絲和野桑蠶絲的結(jié)晶度逐漸降低。堿液濃度和溫度對(duì)黃色家蠶絲和野桑蠶絲的強(qiáng)度有極顯著影響。相對(duì)于堿液濃度，溫度對(duì)琥珀蠶絲的破壞作用更大。
　?。?）氧化劑處理對(duì)蠶絲的結(jié)晶度和熱穩(wěn)定性影響較小。處理溫度升高，漂白作用增強(qiáng)。琥珀蠶絲可在60℃下被漂白，黃色家蠶絲和野桑蠶絲要在80℃下才被完全漂白。高溫高濃度氧

6、化劑處理后，黃色家蠶絲和野桑蠶絲的強(qiáng)度保持率在80%以上，琥珀蠶絲在90%以上。
　?。?）鈣鹽處理后，黃色家蠶絲和野桑蠶絲的結(jié)晶度與熱分解溫度都是先升高后降低。琥珀蠶絲的鈣鹽溶失率最小，結(jié)晶結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性基本不變。鈣鹽處理時(shí)間對(duì)琥珀蠶絲的強(qiáng)度影響不顯著，對(duì)黃色家蠶絲和野桑蠶絲的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)有極顯著影響。
　?。?）隨著熱處理?xiàng)l件的加強(qiáng)，蠶絲的結(jié)晶度先增加后降低，熱穩(wěn)定性逐漸降低。100℃熱處理對(duì)蠶絲的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)影響較

7、小，150℃熱處理對(duì)蠶絲拉伸性能影響極顯著。200℃處理后，黃色家蠶絲和野桑蠶絲的晶態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，結(jié)晶種類減少。熱處理5d后熱降解溫度分別降低20℃和15℃。200℃連續(xù)熱處理使蠶絲脆化和硬化，力學(xué)性能無(wú)法測(cè)試。
　　綜上可知，琥珀蠶絲性能更加優(yōu)異，化學(xué)試劑的耐受性和耐熱性能最好，黃色家蠶絲和野桑蠶絲對(duì)化學(xué)試劑和熱處理的耐受性能基本一致。本研究表明，馴化選擇對(duì)桑蠶絲的結(jié)構(gòu)和性能并未產(chǎn)生明顯的影響，而雜交育種對(duì)桑蠶絲部分性能具