الياف پليمري طبيعي (2)

الياف پليمري طبيعي از منابع حيواني وگياهي بدست مي آيند در ادامه توصيف كوتاهي از اين الياف ارائه مي كنيم الياف بدست آمده از حيوانات ( animal kingdom fibers )

الياف بدست آمده از حيوانات ( animal fibers ) در اصل از برخي انواع پروتيئن ها ساخته مي شوند. كلاژن ( collagen ) كه يك نوع ماده كريستالين است فيبر ساختاري پايه اي در الياف بدست آمده از حيوانات است. اين ماده تقريبا در همه ي حيوانات وجود دارد. معمولا اين ماده يكي از اجزاي يك نوع بافت اتصال دهنده ي پيچيده است. ساختار اين ماده بر پايه ي آرايش حلزون مانند سه پلي پپتايد ( poly peptides ) بوجود آمده است كه اين ساختار بوسيله ي پيوندهاي هيدروژني داخل زنجيره اي پايدار شده است.
اين سه پلي پپتايد حلزوني با يك بخش ديگر تشكيل ساختار حلزوني ثانويه اي مي كنند كه باعث مي گردد ساختار فنرمانند تشكيل گردد. اين ساختار شبيه يك طناب تافته شده با سه نخ است كه هرنخ آن يك زنجيره ي پلي پپتايد است.
تمام اليافي كه از حيوانات بدست مي آيند كريستال هاي پروتيئني هستند كه در امتداد محور فيبر كشيده شده اند. كريستال هاي پروتيئن در يك زمينه ي پليمري جاي گرفته اند. بنابراين تشكيل يك كامپوزيت طبيعي مي دهند. كراتين ( keratin ) نام عمومي براي محصولات پروتيئني فيبري است اين محصولات در سلولهاي جداره ي بيروني ستون فقرات وجود دارند. موي انسان يك فيبر پليمري طبيعي است كه همه ي ما با آن آشناييم.
موي انسان يك كراتين مربوط به پستانداران ( mammalian keratin ) است وبه دليل قطر كوچكش، بسيار انعطاف پذير است.
به عبارت ديگر شاخ ( horn )، سم ( hoof ) وپر ( quill ) داراي كراتين سفت هستند. اين مواد نيز جزء كامپوزيت هاي اليافي هستند. مثال هاي ديگر از الياف بر پايه ي پروتيئن عبارتند از:
پشم ( wool ) و الياف بدست آمده از پيله ي كرم ابريشم مانند ابريشم. پشم نوعي ليف پليمري است كه از گوسفند بدست مي آيد. الياف پشم عموما قطري برابر 20-50 ميكرو متر دارند. جزء اصلي پشم نيز از كراتين ساخته شده است. كرنش شكست پشم 30% است. ومانند پنبه، پشم نيز رطوبت را به خود جذب مي كند. اين ميزان جذب بيش از يك سوم وزني پشم است. پشم را به آساني مي توان به رنگ هاي مختلف در آورد ( رنگ رزي آن آسان است.)
پشم داراي غشاء بيروني است. اين غشاء كه اپيكوتايل نام دارد غشائي آب گريز است. همه ي اين خواص موجب مي شود تا پشم يكي از الياف بسيار مناسب ومتداول براي تهيه پوشاك باشد. الياف پشم مانند اكثر الياف طبيعي بر پايه ي پروتيئن سطحي فلس مانند دارد. اين مسئله باعث پديد آمدن اثر اصطكاكي جهت دار مي شود. در واقع هنگامي كه در جهت خلاف فلس ها حركت كنيم اصطكاك از زماني كه در جهت آن حركت كنيم بيشتر است. حركت در جهت خلاف فلس ها به خاطر زبري بيشتر سخت تر است. علاوه بر استفاده هاي پوشاكي ، پشم كاربردهايي در ساخت پتو، مواد عايق، لوازم منزل( upholstery )، فرش وقاليچه ونمد دارد. ساير الياف پشم مانند نيز از حيواناتي شبيه بز، شتر و... گرفته مي شود. البته اين نوع الياف پشم مانند عموما جزء مو حساب مي شوند. موي يك نوع بز به نام آنگورا ( Angora goat )، موهير ( mohair ) ناميده مي شود.
همه ي الياف طبيعي بدست آمده از حيوانات داراي يك جزء پروتيئني مانند كلاژن ( collagen )، كراتين ( keratin ) يا فيبروين ( fibroin ) هستند. فيبروين يك جزء فيبري است كه در الياف ابريشم وجود دارد. واحد ساختاري پايه در يك پروتيئن آمينواسيد است. ( شکل 1 )

عامل (H2N ) يك گروه آميني ( amino group ) است. ( Co2H )نيز يك گروه اسيدي است. R نيز يك گروه جانبي است. گروه هاي آميني واسيدي واكنش مي دهند ويك اتصال آميد ( amide ) با فرمول ( CoNH ) ايجاد مي كنند. تفاوت مشخص مواد فيبري بر پايه ي پروتيئن باهم در اين است كه در آمينواسيدهاي مختلف گروهR متفاوت است.

الياف ابريشم :

الياف ابريشم در ابتدا در كشور چين توليد شد واز آنجا به كشورهاي ژاپن، هند وايران آمد وسرانجام به اروپا وارد شد. بافته هاي ابريشمي در طي قرن هاي متمادي پربها وارزشمند بوده اند زيرا فيبر ابريشم محكم، كشسان، نرم وقابل رنگرزي هستند. بافته هاي ابريشمي به گونه اي در جهان گسترش يافته اند كه جزئي از سنت هاي اجدادي مردمان سراسر دنيا شده اند. الياف ابريشمي جزء الياف لوكس و گرانبها هستند واز آن براي تهيه ي لباسهاي تشريفاتي مانند كيمونوي ژاپني وساري هندي استفاده مي شود.
اگر چه در برخي از كاربردها، الياف مصنوعي جايگزين الياف ابريشمي شده اند، هنوز هم ابريشم جايگاه خود را تهيه ي لباس هاي لوكس و گران قيمت حفظ كرده است. الياف ابريشمي محصول ترشح غدد ريسندگي ( spinning glands ) گروه متنوعي از حشرات و عنكبوت هاست. غدد ريسندگي در حشرات مختلف انواع مختلفي ابريشم توليد مي كنند. اما ويژگي مشترك همه ي الياف ابريشمي توليدي از حشرات اين است كه همه ي آنها از جنس پروتيئن هستند و داراي فيبروين ( fibroins ) هستند. اگرچه حشرات مختلفي ابريشم توليد مي كنند اما تنها ابريشم توليدي از دو گونه پروانه( بيد) به نام هاي علمي بومبيكس موري ( bombyx mori ) و آنترا پرني ( antheraea pernyi ) در كاربردهاي پوشاك استفاده مي شود. از بين اين دو نوع ابريشم توليدي بوسيله ي اين دو گونه پروانه ( بيد) نوعي كه بوسيله ي كرم ابريشم بوميكس موري ترشح مي شود، مهم تر است.
براي سال هاي متمادي پرورش كرم ابريشم به عنوان يك صنعت پايدار و سودده مطرح بود در پرورش كرم ابريشم، كرم بوسيله ي برگ درخت توت ويا بلوط تغذيه مي شود. كرم ابريشم داراي دو كيسه ي فيبروين است. ( فيبروين نوعي پروتيئن كريستالين است.) در فرآيند توليد الياف ابريشم، كرم ابريشم خود را به يك شاخه ي نازك مي چسباندو بواسطه ي حركات ماهيچه اي فيبروين را يك سوراخ به بيرون مي فرستد. الياف ابريشم ( توليدي بوسيله ي كرم ابريشم يا عنكبوت ) داراي ساختاري پيچيده است. اين ساختار پيچيده بدين گونه است كه دو رشته ي فيبروين بوسيله ي يك ماده ي چسبناك به نام سريسين ( sericin ) در بر گرفته مي شوند. اين ماده ي چسبناك ( سريسين ) معمولا پيش از تبديل فيبرها به نخ از آنها جدا مي شود.
زنجيره هاي پروتيئني طويلكه الياف را تشكيل مي دهند شامل آمينو اسيدها مي شوند ( به طور دقيق تر 44 درصد آنها گليسين (glycine ) و 30 درصد آلانين ( alanine ) ) انسان براي ساخت وسايل ومواد جديد نيازمند مطالعه ي طبيعت دارد ازاين رو علاقه به تحقيقات در زمينه ي انواع متنوع الياف ابريشمي مانند الياف بدست آمده از عنكبوت زياد شده است. در واقع مطالعه در زمينه ي فرآيند وميكرو ساختار الياف ابريشمي بدست آمده از عنكبوت زمينه ي تحقيقاتي مناسبي است. هنگامي كه يك عنكبوت تار مي تند، مايع با قابليت حل شدن در آب به الياف ابريشم جامد با قابليت حل نشدن در آب تبديل مي شود. مكانيزم عمل چنين تبديلي هنوز به طور كامل شناخته نشده است. اما ظاهرا مولكولهاي زنجيره ي پلي پپتيدي ( poly peptide ) آرايش خود را تغيير مي دهند.
در مورد كرم ابريشم اين مسئله فهميده شده است كه اين فرآيند به طور ساده در هنگام كشش زنجيره اتفاق مي افتد. علت علاقه مندي در جهت شناخت فرآيند توليد الياف در عنكبوت اين است كه عنكبوت ها انواع مختلفي از الياف ابريشمي را توليد مي كنند. اين الياف داراي خواص مكانيكي فوق العاده اي هستند ودر دماي محيط وبا حلال آبكي توليد مي شوند وهمچنين زيست سازگار پذير هستند. فرآيند توليد الياف ابريشمي بوسيله ي عنكبوت ها در مقايسه با فرآيند توليد الياف آراميدي مانند كولار ( Kevlar ) كه نيازمند حلال هاي خاص دارد، بسيار ساده تر است. مثلا در فرآيند توليد كولار نيازمند استفاده از اسيد سولفوريك دودكننده داريم. ازاين رو علاقه مندي زيادي براي پي بردن به نحوه ي توليد و ريز ساختار الياف ابريشمي توليدي بوسيله ي عنكبوت وجود دارد.
ادامه دارد ... /ن