2.2.2.1　毛发纤维

天然蛋白质纤维简介

毛发纤维的分类是依据动物的名称进行的。纺织用毛发纤维最主要的是绵羊毛，通常称作羊毛，除绵羊外的其他动物毛发纤维统称为特种动物毛。毛发纤维的命名简单明了，以“动物名称+毛或绒”来进行命名，如兔毛、山羊绒等，这里毛是指动物皮肤上较长和粗硬的毛发，绒则是动物为御寒在长毛下长出的更为细软的毛发，更为细短，具有季节性。毛发纤维的主要成分是角蛋白，也称为角朊，因此毛发纤维是一种天然蛋白质纤维。不同于植物纤维的单细胞特性，毛发纤维是由多种细胞组合而成的。

毛纤维的角蛋白是由多种氨基酸缩合而成，在氨基酸构成中，含硫的胱氨酸占有很大的比例，这是毛纤维和丝纤维重要的不同之处。胱氨酸在毛纤维结构中具有重要作用，它能够交联相邻的蛋白质大分子形成网状结构，从而赋予毛纤维优良的弹性。

（1）绵羊毛（羊毛）

细度是区分羊毛品质的首要指标，由于毛纤维具有越细越圆的特性，因此毛纤维的细度简单地采用直径来表达。我国把直径在8～30μm的称为细绒毛，无髓质层，富于卷曲，其中20μm及以下的称为超细毛；直径在30～52.5μm的称为粗绒毛，无髓质层，卷曲略少；直径为52.5～75μm的称为刚毛，有髓质层，卷曲少，纤维粗直；直径大于75μm的称为发毛，有很大髓质层，纤维粗长，无卷曲，在一个毛丛中经常突出于毛丛顶端，形成毛辫。因此，羊毛越粗，髓腔越容易发生而且越大。在羊种改良的过程中，羊毛会出现断续的髓腔，纤维粗细也不匀，这种毛称为两型毛。从羊毛的质地均匀性角度来看，一只羊身上的毛都是同一种粗细类型的，叫作同质毛；如果兼含有绒毛、发毛、两型毛等不同类型的毛，则称为异质毛。

毛纤维横截面具有明显的层次结构，从外向内分为鳞片层、皮质层和髓质层，如图2.9所示。绒毛是无髓质层的。鳞片层由片状细胞连续层叠构成，鳞片的上端伸出毛干的部分永远指向毛尖，这称为鳞片的指向性。由于鳞片的突出，存在着逆鳞片摩擦因数大于顺鳞片摩擦因数的独特现象，这称为毛纤维的定向摩擦效应。鳞片对羊毛毛干形成保护层，而且会影响羊毛的光泽、手感、缩绒等特性，缩绒性也称毡化性，其本质原因是羊毛表面鳞片的指向性和羊毛的高弹性。皮质层是羊毛的主要组成部分，一般由正皮质和偏皮质两种皮质细胞组成，通常是双侧分布，是羊毛卷曲的本质原因；在其他毛纤维中正、偏皮质细胞还会呈现海岛型或皮芯型的分布，则不会形成卷曲。髓质层又称髓腔，结构松散，含有色素和较大的气孔，几乎无强度。髓腔越大，羊毛的品质和纺用价值越低。

图2.9　粗羊毛的层次结构

毛纤维的染色是在酸性环境中进行的，因此，毛纤维对酸的耐受能力远高于碱，即使低浓度的碱也会造成毛纤维的损伤。毛纤维对氯极为敏感，氯会造成鳞片的降解，因此，有色毛纤维的漂白不使用含氯漂白剂，通常采用过氧化氢。毛纤维对日光也较为敏感，日光中的紫外线会导致角蛋白大分子降解，导致白色的毛纤维发黄。一些含硫的还原剂可以切断毛纤维胱氨酸中的双硫键，使毛纤维溶解。

（2）山羊绒

山羊绒又叫开司米（cashmere），因原产于克什米尔地区而得名。山羊多生长在高原地区，为了适应剧烈的气候变化，全身长有粗长的外层毛被和底层的细软绒毛，以防风雪严寒和雨水侵入。山羊绒是山羊的绒毛，通过抓、梳获得，称抓毛。从山羊身上抓取下来的原绒由绒毛、刚毛、两型毛组成，通过分梳去除刚毛和两型毛而得到分梳山羊绒。中国、伊朗、蒙古国、阿富汗为山羊绒主要产地，我国主要产于西北、内蒙古、西藏、辽宁、山西、河南、河北和山东等省区。山羊绒颜色有白、紫、青色。山羊绒平均细度大多在14～16μm，细度不匀率较小，约20%，平均长度35～45mm，短绒率18%～20%，无髓腔，强伸性、弹性都优于相同细度的绵羊毛。鳞片大而稀，紧贴于毛干，手感柔软滑糯。山羊绒纯纺难度较高、价格昂贵，易起球、毡缩，通常与80～100支细羊毛混纺使用，制作的羊绒衫具有细、轻、柔软、保暖性好等优良特性，近年来也开发出了精纺的机织西服羊绒面料。

（3）马海毛

马海毛（mohair）是土耳其安哥拉山羊毛的音译商品名称。马海毛的特点是直、长、有丝光。南非、土耳其和美国为马海毛的三大产地。马海毛是异质毛，含油量低，细度10～90μm，长度12～26cm。马海毛的皮质层几乎都是由正皮质细胞组成，中心有少量偏皮质细胞，纤维很少卷曲，鳞片平阔、紧贴于毛干并且很少重叠，使纤维表面光滑，光泽强。马海毛强度高，具有良好的弹性，不易收缩，也难毡缩，容易洗涤。

马海毛主要用来制作提花毛毯，马海毛提花毛毯极有特色，以坚牢耐磨、丝样光泽和图案美丽著称。马海毛也与绵羊毛、棉、化纤混纺制作衣料，如顺毛大衣呢、银枪大衣呢等。

（4）兔毛

用于纺织的兔毛主要为安哥拉长毛种兔毛。中国的安哥拉品系兔叫中国白兔，我国兔毛年收购量占世界总产量的90%左右，出口量世界第一。兔毛中含有约90%直径为5～30μm的绒毛与约10%直径为30～100μm的刚毛，绒毛直径大多数集中在13～20μm，平均直径在11.5～15.9μm。兔毛平均长度一般为25～45mm。绒毛与刚毛都有发达的髓腔，为多腔多节结构，所以比重轻、吸湿性好，但强度低。制品具有轻、软、暖、吸湿性好的特点。兔毛表面光滑、少卷曲，所以光泽强，但鳞片厚度较低、纹路倾斜，且表面存在类滑石粉状物质，故摩擦系数小、抱合力差、易落毛，纺纱性能差。兔毛含油脂较低，为0.6%～0.7%，通常不需洗毛。兔毛纯纺必须添加特殊和毛油，或经等离子体或酸处理来增加抱合力。此外，可与羊毛或其他纤维混纺加工，回避抱合力差的缺陷，制成针织品、毛线、高级大衣呢、花呢等。

（5）骆驼绒

骆驼绒是从骆驼身上自然脱落或梳绒采集获得的。骆驼身上的外层毛粗而坚韧，称为骆驼毛，在外层粗毛之下有细短柔软的绒毛，称为骆驼绒。我国是双峰骆驼的主要生存地，双峰骆驼的含绒量高达70%以上。骆驼绒的平均直径为14～23μm，平均长度为40～135mm。骆驼绒带有天然的杏黄、棕褐等颜色，鳞片边缘较光滑，不易毡缩。骆驼毛可做衣服衬絮，具有优良的保暖性，骆驼绒可织制高级服用织物和毛毯，也可做衣服衬絮或被子的内填充絮料，御寒保暖性很好。(www.daowen.com)

除了以上介绍的这些毛发纤维外，用于纺织工业的其他动物毛发还有牦牛绒、牦牛毛、藏羚羊绒、羊驼毛、貂绒、貂毛、狐绒、狐毛、貉绒、貉毛、马鬃以及禽类（如鸭、鹅、鸡）的羽绒等。藏羚羊属国家一级保护的濒危野生动物，禁止猎杀，藏羚羊绒禁止销售。

2.2.2.2　丝纤维（腺分泌物）

丝纤维是昆虫腺体分泌的蛋白质溶液从细孔中挤出后在空气中拉伸干燥而成的蛋白质纤维，这也是人工制作纤维的灵感来源。丝纤维是由蛋白质溶液固化而成，故而不含有任何的细胞结构。丝纤维最大宗的是家蚕丝，也称为桑蚕丝。野蚕丝的主要代表为柞蚕丝，另还有天蚕丝、蓖麻蚕丝等小品种。桑蚕丝发源于中国，已有六千多年历史；柞蚕丝也起源于中国，有三千多年的历史。中国的丝绸在世界上享有盛名。

（1）桑蚕丝

蚕茧丝是由两根单丝平行黏合而成，各自中心是丝素，外围是丝胶，横截面形状略呈三角形，如图2.10所示。丝素和丝胶是两种不同性质的蛋白质，丝胶的外层为无定形态，可溶于热水；丝素则结晶度较高，由微原纤构成，不溶于热水。桑蚕茧由外向内分为茧衣、茧层和蛹衬三部分，茧层可用来做丝织原料，茧衣与蛹衬的丝因细而脆弱，只能用做绢纺原料。

图2.10　茧丝横截面示意图

由于茧丝很细，强度较低，且各段粗细差异过大，需要数根茧丝依靠丝胶黏合制成一条粗细比较均匀的复合体长丝（生丝），才有实用价值，这个过程称为缫丝。

蚕丝加工过程中的茧衣、蛹衬、挽手、疵茧废丝等虽然不能制成生丝，但可以通过脱胶、切断、梳理后成为纤维条，采用短纤维纺纱的加工方法制成细纱，这个过程称为绢纺。绢纺纱结构紧密，条干均匀，外观洁净，光泽好，适于织造轻薄型高档绢绸。绢纺工艺中的落棉可以制成较粗的绢纺纱，是织造柔软、保暖性好的内衣的原料。

桑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，穿着舒适。采用不同组织结构，丝织物可以轻薄似纱，也可厚实丰满。丝织物除供衣着外，还可作日用及装饰品，在工业、医疗及国防上也有重要用途。

蚕丝的耐光性较差，在日光暴晒下，蚕丝容易泛黄，因日光中紫外线易使蚕丝中酪氨酸、色氨酸的残基氧化裂解，致使蚕丝强度显著下降。因此，蚕丝织物洗涤后忌暴晒，应阴干。

（2）柞蚕丝

柞蚕生长在野外的柞树（即栎树）上，柞蚕茧丝比桑蚕茧丝粗。柞蚕茧的春茧为淡黄褐色，秋茧为黄褐色，而且外层较内层颜色深。柞蚕丝的横截面形状为扁平的三角形，与桑蚕丝的横截面比较如图2.11所示。

柞蚕丝是高贵的天然纤维，一般用于织造中厚型纺织品。用它织造的丝织品具有其他纤维所没有的天然淡黄色和珠宝光泽，而且平滑挺爽，坚牢耐用，吸湿性强，水分挥发迅速，湿牢度高。

图2.11　桑蚕丝和柞蚕丝的截面形态

（3）蜘蛛丝

蜘蛛丝的功能是为蜘蛛提供支撑和捕获猎物。蜘蛛丝横截面呈圆形，平均直径为6.9μm，约是蚕丝的一半，是典型的超细、高性能天然纤维，蜘蛛丝的耐紫外线性好、耐热性好、强度高、韧性好、断裂能高、质地轻，是制造防弹衣、降落伞、外科手术缝合线的理想材料。但蜘蛛是肉食动物，不喜群居，相互之间残杀，规模化生产困难极大，无法大量获得蜘蛛丝。世界各国科学家对蜘蛛丝的化学组成、结构以及蜘蛛丝蛋白基因组成进行了深入的研究，以期研制出人工制造的蜘蛛丝，但还未获得大的进展。