Химический состав и структура фиброина являются предметом исследований в течение уже более 100 лет, однако до сих пор не найдены окончательные ответы на все вопросы. Установлено, что в состав фиброина шелка входят различные аминокислоты, основными из которых считаются:

Всего расшифровано 85% состава фиброина, остальная же часть его пока остается невыясненной.

По наиболее распространенной в настоящее время полипептидной теории строения фиброина соединение различных аминокислот, общая формула которых:

происходит в макромолекуле фиброина благодаря образованию полипептидных связей:

по типу кислотных амидов:

Если принять полипептидную теорию строения, то полипептидную цепь макромолекулы фиброина можно представить следующим образом:

Рентгеноскопический метод исследования структуры фиброина шелка показал, что он (фиброин) состоит из мельчайших частиц (мицелл) удлиненной формы, расположенных параллельно оси волокна. Степень ориентации полипептидных цепей 40—60%. У мицелл различимы кристаллические и аморфные участки. Отдельные цепи макромолекул в поперечном направлении связаны водородными связями, а также межмолекулярными силами Ван-дер-Ваальса.

Переходя к рассмотрению химических свойств фиброина, следует отметить, что это вещество не растворяется в спирте, эфире, бензоле, ацетоне, сероуглероде и других органических растворителях. В воде фиброин также не растворяется, но набухает, причем поперечное сечение его увеличивается на 19, а длина на 1,2%. Растворение с образованием вязких коллоидных растворов наблюдается в концентрированных растворах нейтральных солей кальция, стронция, бария и галлоидоводородных кислот, в щелочных растворах, медно-аммиачном растворе (реактив Швейцера), никелево-аммиачном (реактив Ричардсона) и др.

При низких температурах (ниже 10°С) фиброин растворяется в концентрированных фосфорной, серной и соляной кислотах, а также в жидком аммиаке.

Из вязких коллоидных растворов фиброин может быть регенерирован, т. е. превращен в фиброиновое волокно при продавливании раствора через фильеры. В настоящее время имеются патенты на производство фиброинового волокна.

Как и всякое белковое вещество, фиброин благодаря наличию свободных амино- и карбоксильных групп обладает кислотными и основными свойствами, т. е. является амфолитом. Преобладают у фиброина кислотные свойства. Изоэлектрическая точка фиброина, при которой количество положительно и отрицательно ионизированных групп одинаково, находится в зоне рН = 3,5÷5,2.

Фиброин чувствителен к щелочам. При действии щелочей он гидролитически расщепляется до аминокислот. Гидролиз происходит по полипептидным связям. Макромолекулы фиброина при этом укорачиваются. Степень гидролиза (деструкции) фиброина, которую в СССР измеряют по методу М. В. Корчагина (фиброин растворяют в реактиве Швейцера и по изменению вязкости раствора определяют степень деструкции), зависит от концентрации щелочного раствора, температуры и продолжительности действия щелочи.

Наиболее сильное повреждающее действие на фиброин оказывают едкие щелочи. Так, 5—7%-ные растворы едкого натра при кипячении разрушают фиброин в течение 10 мин; 0,04%-ные растворы заметно разрушают фиброин в течение 30 мин. Концентрированные растворы едких щелочей разрушают фиброин на холоду.

Незначительно повреждают фиброин при кипячении в течение 1 ч слабые растворы щелочных солей — карбонаты калия и натрия, рН которых равен 10,3—10,5.

Относительно большой устойчивостью обладает фиброин к действию растворов соды, поташа при рН = 10,3-10,5, а также растворов мыла, что является основанием для использования последних на практике при обесклеивании шелка-сырца.

К кислотам фиброин более устойчив, чем к щелочам, причем действие кислот зависит от природы кислоты, ее концентрации, температуры и длительности обработки.

Разбавленные растворы органических кислот (муравьиной, уксусной и молочной) не повреждают фиброин даже при кипячении в течение 30 мин. Разбавленные растворы минеральных кислот— соляной и серной — при кипячении в течение 30 мин повреждают фиброин. Более концентрированные минеральные кислоты при высокой температуре разрушают фиброин.

Обработка разбавленными органическими кислотами — муравьиной, уксусной и молочной — при температуре 25—30°С в течение 20 мин придает волокну характерный скрип, повышает его природный блеск.

Фиброин шелка устойчив к действию протеолитических ферментов (трипсина, пепсина и др.), разрушающих белки. Фиброин также относительно устойчив к действию бактерий и процессам гниения.

Рассматриваемое вещество чувствительно к таким окислителям, как соли хлорноватистой кислоты (гипохлорит натрия и кальция). При обработке фиброина даже в слабых растворах гипохлорита натрия (активного хлора 0,25 г/л) волокно желтеет и становится жестким. Менее чувствителен фиброин к перекиси водорода; этим пользуются на практике при белении шелка.

Фиброин чувствителен к фотохимическому окислению (разрушение на свету при действии кислорода воздуха). Прочность натурального шелка понижается на 50% при инсоляции (освещении его прямым солнечным светом) в течение 200 ч. По светоустойчивости натуральный шелк занимает среди текстильных волокон одно из последних мест.

Фотохимической деструкции натурального шелка способствуют кислая реакция волокна (рН = 1÷2), соли меди, олова, свинца, некоторые кубовые красители (желтые, оранжевые, красные, фиолетовые). Задерживают деструкцию остатки щелочи (рН = 9÷10), тиомочевина, танин.

Неустойчивость фиброина к фотохимическому окислению сказывается на сроках эксплуатации шелковых изделий, особенно в летнее время.

Восстановители — гидросульфит, ронгалит, бисульфит — не оказывают разрушающего действия на фиброин; это обстоятельство используют на практике для обесцвечивания подкрасок шелка, приготовления печатных красок, обесцвечивания неравномерной окраски ткани.

Из физических свойств фиброина нужно указать на следующие.

Нить натурального шелка после обесклеивания имеет белый или слегка желтоватый цвет (вообще цвет шелка зависит от окраски кокона). Для шелка характерны красивый матовый блеск, большая мягкость и упругость.

Удельный вес фиброина — 1,25, шелка-сырца — 1,37. Влажность фиброина в стандартных условиях 11%. В мокром состоянии фиброин теряет 15% первоначальной прочности.

Фиброин — плохой проводник тепла и электричества. Поэтому натуральный шелк применяют для электроизоляции. Нагревание фиброин выдерживает до 140°С, при температуре 180°С он разрушается. Горит фиброин медленно, при горении появляется запах жженых перьев.