Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Строение и свойства шерстяного волокна



Шерсть относится к природным белковым волокнам и является продук­том жизнедеятельности животных, образуя их волосяной покров, который служит для защиты животного от негативного воздействия окружающей сре- ' ды. В текстильной промышленности наибольшее использование получила шерсть овец, меньшее - козья, кроличья и верблюжья. Шерсть имеет непре­взойденные теплоизоляционные, упруго-эластические и эстетические свой­ства.

Гидролитическое расщепление под действием растворов кислот и ще­лочей показало, что шерсть главным образом построена из остатков 23 раз­личных а-аминокислот, соединенных между собой, согласно исследованиям А.Я.Данилевского и Э.Фишера полипептидной связью . Аминокислоты выделенные из белков, за исключением глицина, являются оптически актив­ными, так как содержат асимметрический атом углерода.

Полипептидная цепь кератина шерсти образуется повторением группи­ровок ... — HN-CH-CO-NH-CH-CO- . ..; на концах ее расположены

I I

R, Ri

группы -NH2 и СООН. Остов цепи имеет зигзагообразную форму, вследст­вие свойственного углеродному атому направления валентностей к верши­нам тетраэдра. Полипептидная цепь характеризуется боковыми цепями, со­стоящими из различных радикалов (R) алифатического, ароматического или циклического характера и составляющих до 45% массы кератина. Природа радикалов определяет значение изоэлектрической зоны (рН=3.4), физико- химические и другие свойства белков.

Кератин шерсти является фибриллярным белком и характеризуется структурами:

-первичной, показывающей последовательность расположения амино­кислотных остатков в полипептидной цепи;

-вторичной, определяющей конформацию единичной полипептидной

цепи.

На основании рентгеноструктурного анализа Л.Полинг в 1951 г. при­шел к выводу, что полипептидным цепям белков свойственна форма правой а-спирали, так как она является наиболее энергетически выгодной и стабильной формой. Для а-спирали характерна предельно плотная упаковка скрученной полипептидной цепи. На каждый виток спирали приходится 3.6 аминокислотных остатков, шаг спирали равен 0.54 нм.



-третичной, характеризующей расположение в пространстве ориенти- рованнных друг относительно друга а-спиралей или участков спирали между которыми возникают меж- и внутримолекулярные водородные, Ван-дер- Ваальсовые, солевые, ковалентные и гидрофобные взаимодействия.

Шерстяное волокно имеет очень сложное морфологическое и гистоло­гическое строение. В зависимости от расположения относительно кожи жи­вотного различают следующие участки: луковицу, корень и стержень.

Шерстяное волокно построено из значительного числа отдельных кле­ток, отличающихся между собой по форме, размерам, составу и свойствам. Волокно состоит из чешуйчатого (кутикула) и коркового (кор- текс) слоев и имеет выраженную природную извитость в результате его дву­дольного строения, наличия орто- и параклеток в корковом слое. Извитость уменьшается с повышением толщины волокна свыше 40-50 мкм. Третий- сердцевинный слой присутствует в грубых мертвых волокнах. Кутикулярные клетки имеют очень сложное строение и состоят из тон­чайшей клеточной мембраны, экзо- и эндокутикулы, последние построены из белков кератиновой и некератиновой природы. Роль кутикулы трудно переоценить. При полном ее удалении шерстяное волокно приобретает иные свойства: шелковый блеск, полную несвойлачиваемость, резко изменяются фрикционные свойства и прядильная способность, возрастает скорость диф­фузии красителей. Каждая клетка кутикулы ограничена мембраной и соеди­нена с другой клеткой межклеточным веществом - клеточно-мембранный комплекс (КМбК), который имеет гидрофильный характер и практически не содержит цистина, только немного цистеиновой кислоты. Он состоит из мембран соседних клеток и заключенного между ними межклеточного веще­ства.



Таблица 1 - Содержание гистологических элементов в мериносовом волокне, %массы сухого волокна

  Керати- Некерати- Небелко­ Общее
Компонент новый новый вое количество,
  белок белок вещество %
Кутикула       10.0-10.2
Эпикутикула 0.22      
Экзокутикула 6.4-6.6      
Эндокутикула   3.4-3.6    
Кортекс       86.0-86.7
Макрофибрилла       73.0-74.1
Микрофибриллы 35.6      
Матрица 38.5      
Клеточные ядра        
или внутримак-        
рофибриллярное   12.6-13.0    
вещество        
КМбК       3.3 (около4)
Растворимые        
белки КМбК   1.0    
Стойкая мем­        
брана* 1.5      
Липиды     0.8  

 

Поверхностная часть мембраны называется эпикутикулой и обладает повышенной химической устойчивостью. По составу она отличается от внут­реннего слоя, имеет толщину 5-10 нм и выполняет защитную функцию.



Существует несколько моделей строения эпикутикулы: слоистая, в ко­торой бимолекулярная липидная прослойка расположена между двумя слоя­ми белкового, кератинового вещества и мозаичная, представляющая собой бимолекулярную прослойку липидов с вкрапленными в нее глобулярными белковыми веществами кератиновой природы. Однако ни одна из них полно­стью не соответствует строению эпикутикулы. Состав липидов сложен и со­держит до 80 различных компонентов, таких как холестерин, холестерол, высшие жирные кислоты, амфифильные фосфо- и гликолипиды, стерины, а также разнообразные нейтральные липиды. Амфифильные (ди- фильные) липиды, в отличие от нейтральных, содержат большую полярную головку. Это дает высокую водоотталкивающую способность, низкую поверхностную энергию (35-49 мН/м) шерстяному волокну. Состояние липи­дов КМбК оказывает большое влияние на химические и механические свой­ства шерсти. Поверхностные липиды влияют на структуру волокна и являют­ся наиболее вероятной причиной изменения цвета шерстяного волокна в процессе роста. Желтизна шерсти вызвана взаимодействием липидов, распо­ложенных на поверхности волокна с окружающей средой .

Под эпикутикулой находится слой экзокутикулы, состоящий из двух слоев: тонкого внешнего инертного «а»-слоя — это сильно сшитый кератин, в котором каждый третий аминокислотный остаток цистин. Это очень густая поперечная сетка, служащая барьером для диффузии крупных молекул внутрь волокна;

собственно экзокутикулы, расположенной слоем толщиной около 0.3 мкм вдоль и на концах чешуек. Это белок с высокой гидрофобностью, устой­чивый к действию кислот и щелочей.

Под экзокутикулой идет слой эндокутикулы толщиной примерно 0.3 мкм. Эндокутикула - это слой некератинового белка, практически не содер­жащего серы, гидрофильного, легко растворяющегося в кислотах и щелочах, сильно набухающего в воде, не устойчивого к действию ферментов.

Кортекс находится под кутикулой, составляет основную массу волокна и определяет основные свойства шерсти. Кортекс образован совокупностью большого числа отдельных удлиненных веретенообразных клеток, достаточ­но плотно прижатых друг к другу, направленных параллельно оси волокна, длиной 50-100 мкм и шириной 3-6 мкм и сцементированных матриксом или межклеточным веществом. Клетки кортекса построены из плотно располо­женных цилиндрических нитеобразных макрофибрилл, которые состоят из микрофибрилл. В образовании микрофибрилл участвуют 11 протофибрилл, 9 из которых располагаются по окружности и 2- в центре. Протофибриллы — это скрученные между собой 2 или 3 а-спиральные цепи.

Способность шерсти вступать в химические реакции определяется пер­вичной структурой (химическим строением), а скорость и глубина протека­ния зависят также и от диффузионной проницаемости волокна, то есть от надмолекулярной и гистологической структуры. Химическое строение обусловливает гидрофильные свойства шерсти, которые проявляются в высокой ее гигроскопичности (влагопоглощение до 17% при относительной влажности воздуха 65%) и значительной набухаемо- стью в воде до 36%, что связано с большим содержанием в кератине поляр­ных -NHi, -CONH,-ОН,-СООН групп.

Шерсть обладает значительным сродством к воде. Водоотталкивающие свойства, главным образом, зависят от природы поверхности волокон. Ад­сорбция жидкости, вызывающая набухание, происходит преимущественно внутри волокна, и его диаметр возрастает приблизительно на 17.5%, а длина всего на 1.2-1.8%. Высокая несминаемость и эластичность шерсти обуслов­ливается системой, состоящей из высокоэластичной внутренней части и прочного, относительно малорастяжимого внешнего слоя.

 


Просмотров 515

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!