13 Tổng quan về fibroin tơ tằm
132Tính chất của fibroin
1 3 2 2 Tính chất hóa học
Fibroin tơ tằm được cấu tạo bởi các axit amin khác nhau nên các tính chất của fibroin phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính của các nhóm hoạt tính của các axit amin cấu thành của chúng kết hợp với các đặc tính liên quan đến kích thước của protein [154] Trong cấu trúc của các axit amin chứa cả cacboxyl (–COOH) có tính axit và nhóm amin (–NH2) có tính bazơ Do đó fibroin tơ tằm có khả năng chịu axit tốt, nhưng axit đặc nóng phá vỡ các liên kết peptit của chuỗi phân tử axit amin dẫn đến phá hủy xơ Fibroin tơ tằm kém bền với kiềm, dưới tác dụng của kiềm, fibroin cũng như các protit khác rất dễ bị phân hủy và tạo ra chất trung gian từ polypeptit đến pepton và axit amin Trong tất cả các kiềm thì xút có tác dụng với fibroin mạnh hơn cả Trong dung dịch xút 5 - 7% ở nhiệt độ sôi fibroin sẽ bị phá hủy sau một vài phút, ngay cả trong các dung dịch xút loãng (0,01 - 0,1N) khi đun nóng fibroin cũng bị phá hủy nghiêm trọng Tuy yếu hơn xút nhưng các muối như Na3PO4, Na2CO3, Na2SiO3 cũng phá hủy fibroin Ngay cả dung dịch xà phịng natri hydrophotphat và amoni hydroxit, nếu khơng dùng đúng nồng độ và điều kiện gia cơng thì cũng làm hư hại fibroin [154]
Với sự hiện diện của cả nhóm axit và nhóm bazơ trong cấu trúc của fibroin, các axit amin này thể hiện tính chất lưỡng tính trong dung dịch nên fibroin tơ tằm có thể nhuộm được nhiều lớp thuốc khác nhau như thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm phức kim loại, thuốc nhuộm hoạt tính và thuốc nhuộm anion [153]
Trong dung dịch loãng của các muối NaCl, NaNO3, fibroin vẫn giữ nguyên tính chất [154] Trong dung dịch của BaCl2, LiCl, LiBr, ZnCl2, … thì fibroin bị trương mạnh, tan dần và cho dung dịch nhớt Trong dung dịch ZnCl2 đậm đặc fibroin bị trương nở và hịa tan hồn tồn chỉ trong vài phút [154] Ngoài ra, fibroin dễ dàng hòa tan trong dung dịch đồng- ammoniac, dung dịch kiềm của đồng-glyxerin, dung dịch etylen điamin và đồng hiđroxit, dung dịch niken- ammoniac
Fibroin rất dễ bị phá huỷ dưới tác dụng của chất oxy hóa [154] Khi gia công lâu trong dung dịch axit permanganic (HMnO4) ở nhiệt độ cao thì nó sẽ đứt mạch để tạo thành ammoniac, axit oxalic, các axit mạch thẳng và các axit mạch vòng như axit benzoic…Trong dung dịch lỗng ở nhiệt độ thường, tuy khơng phá huỷ fibroin nhưng chất oxy hóa có thể làm thay đổi các nhóm định chức của fibroin như oxy hóa các nhóm rượu bậc nhất hoặc làm mất các nhóm amin [154]
1 3 2 1 Tính chất vật lý
Fibroin tơ tằm có khối lượng riêng 1,25 g/cm3, khả năng hút ẩm của fibroin tơ tằm rất cao, hàm ẩm ở điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 20℃, độ ẩm tương đối của khơng khí là 65%) là 11% [154] Khả năng hút ẩm của tơ tằm là do trong mạch đại
phân tử có chứa các nhóm có khả năng liên kết với phân tử nước như –NH2, –COOH, –OH Trong mơi trường ẩm ướt, đường kính fibroin tơ tằm có thể trương nở đến 30%, tính chất này làm cho vật liệu dệt từ fibroin kém ổn định kích thước và giảm bền ướt [154] Khả năng chịu nhiệt của fibroin tơ tằm tương đối tốt, ở 200℃ fibroin tơ tằm chuyển sang màu vàng nhạt, 250℃ thì nó chuyển sang màu xám sẫm và bị cháy ở 280℃ Khi tơ tằm bị đốt cháy thì có mùi khét đặc trưng như mùi tóc cháy, khi đưa ra khỏi ngọn lửa thì tơ tằm khơng cháy tiếp, tro có màu nâu sẫm, xốp và dễ vỡ
Fibroin tơ tằm bị lão hóa khi phơi dưới mưa, gió và ánh sáng mặt trời trong một thời gian dài Khi tơ bị lão hóa nó sẽ ngả sang màu phớt vàng và bị giảm độ bền đàn hồi, tăng độ cứng, độ giòn Hiện tượng này là do khi phơi nắng, tia cực tím chiếu vào tơ tằm làm phân hủy và thay đổi nhóm –OH của các axit amin có trong mạch của tơ tằm Do tơ kém bền với tác dụng quang hóa như vậy nên nó thường được phơi trong bóng râm [154]
1 3 2 3 Tính chất cơ học
Fibroin tơ tằm là một trong số các xơ dệt có có độ bền kéo cao có thể so với các xơ tổng hợp như polyamit, polyester Fibroin tơ tằm Bombyx mori có độ bền kéo từ 300 - 740 MPa, độ giãn đứt 4 - 20% [155] Độ bền, độ giãn của fibroin tơ tằm do cấu trúc tinh thể dạng β-sheet quyết định Trong cấu trúc tinh thể dạng β-sheet bao gồm các liên kết hiđro, Van Der Waals, tương tác kỵ nước tạo nên sự ổn định của cấu trúc [156]
1 3 2 4 Tính chất khác
Fibroin tơ tằm bền với tác dụng của vi sinh vật, song điều này cũng chỉ là tương đối, vì chỉ có tơ chưa bị phá huỷ bởi tác nhân khác mới bền với men vi sinh vật, còn tơ đã chịu tác dụng cơ học thì tuy chậm nhưng dưới tác dụng của những chủng men đặc biệt nên nó vẫn bị phá huỷ [154] Fibroin tơ tằm có khả năng nhiễm điện cao Trong các quá trình chuẩn bị sợi để dệt như đánh ống, xe sợi, mắc sợi thì độ nhiễm điện của tơ tằm tăng lên do ma sát giữa các sợi với nhau trong điều kiện khơ Vì thế để giảm độ bám dính của sợi tĩnh điện trong q trình dệt và sử dụng thì tơ tằm cần phải có độ ẩm cần thiết