2嘉兴学院纺织导论第二章纺织纤维及其形态结构特征(薛
第二章 纤维的结构概述分析
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▪ 1．定义：构成纤维大分子的单基的数目， 或一个大分子中的单基重复的次数。
▪ 大分子的分子量＝单基的分子量×聚合度
▪ 2． 常用纤维的n： ▪ 棉、麻的聚合度很高 ，成千→上万； ▪ 羊毛 576； 蚕丝 400； ▪ 粘胶： 300-600； ▪ 一根纤维中各个大分子的n不尽相同，具
有一定的分布→高聚物大分子的多分散性。
－(A)n－A〞
•
其中： A′、A〞——端基；n——
聚合度。
• 2．常用纺织纤维单基的化学组成：见下图
• 单基的化学结构、官能团的种类决定了纤 维的耐酸、耐碱、耐光、吸湿、染色性等， 单基中极性官能团的数量、极性强弱对纤 维的性质影响很大。 例：大分子亲水基团的多少和强弱—→ 吸湿性 ；分子极性的强弱—→电学性质
1) 碳链大分子：
纤维的大分子主链都是靠相同的碳原子以共 价键形式相联结的。
例：乙纶、丙纶、腈纶—— 可塑性比较好，容易成型加工，原料比较
简单，成本便宜。 但一般均不耐热，易
燃甚)杂链大分子：
❖ 大分子主链除碳原子以外，还有其它原子 如氮、氧等，它们都以共价键相联结，即 主链是由两种以上的原子所构成的。
• 柔顺性好的纤维，受外力易变形，伸长大，弹性
较好，结构不易堆砌的十分密集，但在外力作用 下，易被拉伸，易形成结晶。
• 单键的内旋转是大分子链产生柔曲性的根源。对
于高聚物而言，其中的大分子链的内旋转除了受 分子内原子或基团相互影响外分子间作用力也有 很大影响。
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纤维种类的不同，构成纤维的大分子主链的 原子也有多种类型。从现有的主要纤维来看， 大致有三种类型 ：
第二章 纤维结构概述
第一节 纤维结构的概念 纺织材料的种类很多，性能各异，其根本 原因在于纤维内部结构的不同，性能是结 构的表现。 1.研究纤维结构的目的 2.纤维结构
纺织纤维的形态及基本性质
LC
中段切断称重法示意图
• 一般棉LC=10或20m细度
2. 长纤维测试方法
• 采用周长1m在一定张力下绕取一定圈数（50圈或 100圈），达到吸湿平衡后称重计算。
3. 直径测量法
OFDA100测量仪
激光扫描纤维直径测量原理图
纤维的截面形状
一、异形化的方法
• 截面形状的非圆形化，包括轮廓波动的异形化和直径不对
称的异形化；
• 截面的中空和复合化；
中空 复 合 轮廓波动异形 粗 糙 粗 糙 多 角
d
2
复合 复 合 直径变异异形
异 形
复合 多 叶 跑 道 双 凹 单 凹
纤维截面变化的过程、类型及相互关系
纤维的截面形状
中空截面也是一种异形截面，即纤维内部空缺异 形，与前面轮廓空缺是对应的。
纤维的细度
2. 对纱线质量及纺纱工艺的影响
- 与成纱强度的关系
在其它条件相同的条件下，纤维越细，成纱强度越高； - 与成纱条干的关系 在其它条件相同的条件下，纤维越细，成纱条干越均匀； - 在保证一定成纱质量的前提下，细而均匀的纤维可纺较
细的纱；
- 与纺纱工艺的关系 纤维越细，加工过程中容易扭结、折断而产生棉结、短 纤维。
纤维的截面形状
三、异形纤维的指标
径向异形度是异形纤维截面外接圆半径R与内切圆差 值对某一指定径向参数的百分数。
1. 相对径向异形度DR
DR R r 100 R
R r 100 R r
2
2. 平均径向异形度DM
DM
3. 理论径向异形度Dr
Dr
R r 100 r0
纤维的截面形状
纺织材料学 第二章 纤维的结构特征
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1)聚合度与力学性质的关系：
n→n临，纤维开始具有强力； n↑，纤维强力↑（∵n↑；大分子间的结合
键↑结合能量变大）； 但n增加至一定程度，强力趋于不变。 n低时，一般来说，纤维的强度低些，湿
强度也低些，脆性明显些。
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聚合度与力学性质的关系
强 度
P
no
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即聚合物的相对分子质量具有多分散性，每个聚合物试 样都有其相对分子质量分布，其相对分子质量只具有统 计平均的意义。
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高分子链的形态
高分子链的形态有微构象与宏构象之分：
微构象：指高分子主链键构象 宏构象：指整个高分子链的形态
构象：由于高分子链上的化学键的不同取向引 起的结构单元在空间的不同排布。
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（3）原纤 由若干基原纤或含若干根微原纤大致平行组合
在一起的更为粗大的大分子束，直径10-30nm。
（4）巨原纤 由多个微原纤或原纤堆砌而成的结构体，直径
100-600nm。
（5）细胞 由巨原纤或微原纤直接堆砌而成的，并有明显
的细胞边界。
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二、纤维的聚集态结构(超分子结构，分子 间结构）
的化学键
是化学键中作用力较弱 的一种，能量30～50千
卡/克分子
少数纤维的大分子之间存在这桥式 侧基。化学键主要包括共价键、离 子键和金属键
能量50～200千卡/克分
子
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四种结合力的能量大小：
– 化学键＞盐式键＞氢键＞范德华力
四种结合力的作用距离：
– 化学键＜盐式键＜氢键＜范德华力
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第二章纤维的结构特征
• (2) 锦纶纤维 (PA) • 锦纶或聚酰胺纤维或尼龙主要特征是大分 子链由酰胺键(－CONH－)连接，主要品种 锦纶6和锦纶66，化学结构式如下： • 锦纶66
H N
H
H (CH2)6 N
O (CH2)5 C
n
O C (CH2)4
O C
n
• 锦纶6
N
• (3) 腈纶纤维 (PAN) • (4) 丙纶纤维(PP) (5) 维纶纤维 (PVA) (6) 氯纶纤维(PVC) P57-59
第二章 纤维的结构特征
第一节 纤维结构的概念 纺织材料的种类很多，性能各异，其根本 原因在于纤维内部结构的不同，性能是结 构的表现。
研究纤维结构的目的: • 了解结构与性能关系，以便我们正确选择 和使用纤维，更好地掌握生产条件，并提 通过各种途径改变纤维结构，有效地改变 性能，设计并生产具有指定性能的纤维和 纺织产品。
• (3) 羊毛的鳞片 • 鳞片为角质化细胞，在成形后失去了细胞 核和原生质，形成为死细胞组织的角质薄 片。
• (4) 羊毛的皮质细胞 • 由于正、副皮质的结构差异，导致一刚一 柔，一伸一缩，使羊毛的整体外观形态呈 弯曲状。正皮质位于弯曲的外侧；副皮质 位于弯曲的内侧。
正皮质
副皮质
• （5）细胞间质 (CMC)
结晶度(%) 30～35 45～50
聚合度 250～300 500左右
强力粘胶
Modal Tencel® 浆粕
50～55
42～46 48～52 55～65
300～350
350～450 500～550 >600
• 2. Lyocell纤维 • Lyocell纤维是可回收溶剂法制备的再生纤维素 纤维。
大分子结构：化学组成、单基结构、端基组成、 聚合度及其分布、大分子构象、大分子链柔曲性 等 聚集态结构：晶态、非晶态、结晶度、晶粒大小、 取向度等 形态结构：纵横向几何形态、径向结构、表面结 构、孔洞结构等
第二章纤维的结构特征
第二章纤维的结构特征纤维是一种由有机或无机物所组成的细长物质，具有高强度、高模量和高延伸性等特点，广泛应用于纺织、建筑、医疗和航空等领域。
纤维的结构特征对其力学性能、吸湿性能和耐久性能等方面都有重要影响。
本章将介绍纤维的结构特征，包括纤维的形态结构、化学结构和晶体结构等方面。
1.纤维的形态结构纤维的形态结构主要包括纤维的形状、尺寸和表面特征等方面。
纤维的形状可以分为长纤维和短纤维两种。
长纤维一般指长度大于10mm的纤维，如天然纤维中的棉纤维和麻纤维等；短纤维一般指长度小于10mm的纤维，如化学纤维中的涤纶和尼龙等。
纤维的尺寸一般通过直径和长度来描述，直径一般在0.001-0.06mm之间，长度则根据纤维的用途而有所不同。
纤维的表面特征可以分为光滑、粗糙和多孔等类型，不同的表面特征对纤维的力学性能和吸湿性能有重要影响。
2.纤维的化学结构纤维的化学结构主要由纤维素、蛋白质、聚合物和无机物等组成。
纤维素是主要存在于植物纤维中的一种天然高分子化合物，由葡萄糖分子通过β-1,4-吡喃糖苷键结合而成，具有良好的机械强度和吸湿性能。
蛋白质是主要存在于动物纤维中的一种生物大分子化合物，由氨基酸通过肽键结合而成，具有较好的延展性和柔软性。
聚合物是由合成纤维中的单体分子通过化学反应而形成的聚合体，如涤纶和尼龙等。
无机物是指存在于纤维中的无机成分，如金属离子和无机盐等，对纤维的颜色和耐久性有重要影响。
3.纤维的晶体结构纤维的晶体结构主要由无序区和有序区两部分组成。
无序区指纤维结构中没有明显规则排列的部分，包括无规则卷曲和断裂等；有序区指纤维结构中存在明显规则排列的部分，包括晶核、晶体和晶须等。
纤维的晶体结构对其力学性能、吸湿性能和耐久性能等方面都有影响。
晶体结构的形成和稳定性主要受到纤维的化学组成、加工方式和纤维之间的相互作用等因素的影响。
总之，纤维的结构特征对其功能性能和应用性能具有重要影响。
了解纤维的形态结构、化学结构和晶体结构等方面，可以为纤维的设计和应用提供科学依据，有助于提高纤维的性能和功能。
第2章 纤维的结构特征
（2）取向度与纤维性能间的关系：
取向度大→大分子可能承受的轴向拉力也大，拉伸 强度较大，伸长较小，模量较高，光泽较好，各向 异性明显。
3、侧序（lateral order）：在垂直于纤维取向轴方向 上分子链排列的有序性。
高聚物分子链间具有强次价力，例如氢键相互作用时， 分子间的侧向排列具有有序性，甚至完全规整的有序 排列。
一根纤维中各个大分子的n不尽相同，具有一定的分布。
3、聚合度与力学性质的关系
n→临界值，纤维开始具有强力；n↑，纤维强力↑；但增加的速 率减小；n至一定程度，强力趋于不变。
n的分布：n分布集中，分散度小，对纤维的强度、耐磨性、耐 疲劳性、弹性都有好处。
（三）、纤维大分子链的内旋性、构象及柔曲性
“两相结构” 模型 ：纤维中存在明显边界的晶区与非晶区， 一些大分子的长度可以远超过晶区或无定形区各自的长度﹐足 够把若干个晶区和无定形区串连起来形成网络结构 。
取向和无序排列的缨状微胞（fringed micelle ）结构 缨状：无序区中分子排列的状态；微胞：分子有序排列的结构块
Hearle教授的缨状原纤结构模型
巨原纤(macro-fibril)：由多个微原纤或原纤堆砌而成的结构 体。横向尺寸一般约为0.1～0.6μm
细胞(cell)：由巨原纤或微原纤直接堆砌而成的，有明显的细 胞边界。
名称 范德华力 定向力
诱导力 色散力 氢键
盐式键 化学键
产生原因
特点
产生于极性分子间，是由它们的永久偶 作用能量3～5千
桑蚕丝纤维纵横向照片 柞蚕丝纤维纵横向照片
第二节 纤维的结构特征与测量
典型天然纤维的结构与特征 棉纤维 麻纤维 羊毛 蚕丝
纺织材料学第2章纤维结构特征
呈平面锯齿形。纤维弹性好。
超分子结构：
? 分子间有范德华力、氢键力； ? 结晶度比涤纶略低 。
3、腈纶
大分子结构：
单体：
第一单体：丙烯腈（超过85%），纯丙烯腈纤维脆
第二单体：丙烯酸甲酯、甲醛丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯 等，改善弹性和手感。
S
：与S
3
结构相似。含有非纤维物质。
1
中腔：棉纤维生长停止后遗留下的内部空隙。有少数原
生质和细胞核残余物质。
二、蛋白质纤维结构特征
1、大分子结构 图 基本链节 ：α-氨基酸剩基
R侧基—羊毛：多、复杂，约25种氨基酸； 蚕丝：少、简单，约18种氨基酸。
大分子链空间构型 ： 羊毛：α螺旋卷曲型长链分子
如羊毛纤维大分子间的—S—S—。
? 四种结合力的能量大小： 共价键＞盐式键＞氢键＞范德华力
209.3~837.36J/mol 126~209.3J/mol 5.4 ～ 42.3J/mol 2.1～23j/mol；
? 四种结合力的作用距离： 共价键＜盐式键＜氢键＜范德华力
分子间力的大小取决于： 1.单基化学组成 2.聚合度 3.分子间距离
非晶区：纤维大分子无规律地紊乱排列的区域。 非晶区特点：
a.大分子链段排列混乱，无规律； b.结构松散，有较多的缝隙、孔洞； c.相互间结合力小，互相接近的基团结合力没饱和。
结晶度—结晶部分占整根纤维的百分比。
重量结晶度：纤维内结晶区的重量占纤维总重量的百分率。 体积结晶度：纤维内结晶区的体积占纤维总体积的百分率。
? 正、偏皮质细胞分布形式有“ 双边结构”和 “皮芯结构”。
? 双边结构：细羊毛的正副皮质细胞（结构与 性能不同）分布于纤维的两侧，并在长度方 向上不断转换位置，正皮质一般在纤维卷曲 处的外侧，而副皮质处于卷曲的内侧，使羊 毛具有天然卷曲。 图
纺织材料学 2 纺织纤维的形态及基本性质
径、截面积和周长等指标表示。通过光学显微镜 或电子显微镜观测直径d和截面积A，常用于羊毛 及其他动物毛，圆形化学纤维的细度表达。 截面积计算可近似采用下式。
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（变异系数达20~35%），而且单纤维因生长季节和营养的影响也会 有明显的粗细差异（粗细差异可达3~10微米），并且有截面形态的变 化。 蚕丝本身粗细差异在总长度上较为明显，茧外层和内层的丝较细，中间 主茧层的丝相比较粗，由于缫丝的合并，均匀性较好。 麻纤维的粗细差异更大，不仅单纤维的粗细差异大（变异系数达 30~40%），而且工艺纤维因分离的随机性粗细差异更大。 对化学纤维：细度均匀性总体来说较天然纤维好。
天然纤维中毛纤维大部分为圆形，棉纤维接近腰圆形，木棉纤维为 近圆形，丝纤维近似三角形，麻纤维为椭圆形或多角形等。
化学纤维可以根据人们的意愿设计出不同的异性截面，可以控制喷 丝孔的形状来控制纤维的截面。
一、纤维异形化
非圆形截面的化学纤维称为异形纤维。纤维截面的变化也称为异形 化，是物理改性的一种重要手段，主要以两类形式，一是截面形状 的非圆形化，下又分为轮廓波动的异形化和直径不对称的异形化； 一是截面的中空和复合化。
（二）对纱线质量及纺纱工艺的影响
从纱线可纺性的经验可知，纤维长度越长、纤维细度越细、纱线截面 中纤维根数越多，纤维自身的细度不匀越小，成纱强力越高，可纺 性越好。
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第一节 纤维的细度
（三）对织物的影响 不同细度的纤维会极大的影响织物的手感、通透性，舒适性，如内衣织物
要求柔然、舒适，可采用较细纤维；外衣织物要求硬挺，一般可用较粗 纤维。具体见下表。 纤维细度与功能的关系
第二章纤维的结构特征
第二章 纤维的结构特征纤维的结构是复杂的，是由基本结构单元经若干层次的堆砌和混杂所组成的，并决定纤维的性质。
第一节 纤维基本结构的构成尽管纤维结构复杂，但人们对其认识一般分为三个方面，最为直观的纤维形态结构、较为间接的纤维聚集态结构和更为微观的纤维分子结构。
一、纤维的形态结构1. 基本内容纤维的形态结构，是指纤维在光学显微镜或电子显微镜，乃至原子力显微镜(AFM)下能被直接观察到的结构。
纤维的外观形貌、表面结构、断面结构、细胞构成和多重原纤结构，以及存在于纤维中的各种裂隙与空洞等。
2. 纤维的原纤结构(1)原纤结构特征纤维中的原纤(fibril)是大分子有序排列的结构，或称结晶结构。
严格意义上是带有缺陷并为多层次堆砌的结构。
原纤在纤维中的排列大多为同向平行排列，提供给纤维良好的力学性质和弯曲能力。
纤维的原纤按其尺度大小和堆砌顺序可分为基原纤→微原纤→原纤→巨原纤→细胞。
(2) 各层次原纤的特征基原纤(proto-fibril或elementary fibril)是原纤中最小、最基本的结构单元，亦称晶须，无缺陷。
微原纤(micro-fibril)是由若干根基原纤平行排列组合在一起的大分子束，亦称微晶须，带有在分子头端不连续的结晶缺陷，是结晶结构。
大分子基原纤微原纤图2-1 微原纤的堆砌形式示意图原纤(fibril)是一个统称，有时可代表由若干基原纤或含若干根微原纤，大致平行组合在一起的更为粗大的大分子束。
巨原纤(macro-fibril)是由多个微原纤或原纤堆砌而成的结构体。
细胞(cell)是由巨原纤或微原纤直接堆砌而成的，并有明显的细胞边界。
二、纤维的聚集态结构具体所指纤维高聚物的结晶与非晶结构、取向与非取向结构、以及通过某些分子间共混方法形成的“织态结构”等。
1. 纤维的结晶结构将纤维大分子以三维有序方式排列，形成稳定点阵，形成有较大内聚能和密度并有明显转变温度的稳定点阵结构，称为结晶结构。
对于纤维聚集态的形式，上世纪40年代出现了“两相结构”的模型。
第二章纺织纤维的形态及基本性质)
❖ 在保证一定成纱质量的前提下，细而均匀的纤 维可纺较细的纱；
❖ 3.与纺纱工艺的关系 ❖ 纤维越细，加工过程中容易扭结、折断而产生
棉结、短纤维。
第二节 纤维的长度
❖ 纤维长度：指纤维伸直而未伸长时两端的距离。
❖ 天然纤维：随动物、植物的种类、品系与生长条件等而 不同。
❖ 棉、麻、毛 ——纤维长度一般为25~250mm，品种不同， 长度差异很大；即使是同品种的天然纤维，长度离散也很 大。
表面积等指标表示； ❖ 间接法：用纤维长度与重量之间的关系表示， ❖ 如特数tex、分特dtex、旦数den、公制支数
Nm 等。
❖ 1、直接法：
❖
直径 （直观、圆形截面的纤维—羊毛）
❖ 投影宽度 （非圆形截面的纤维）
❖
截面积 （测量困难）
❖ 比表面积（计算值）
❖ 2、间接法：（用长度－重量关系衡量）
❖ 三纤维的转曲及表征
❖ 棉铃裂开进入转曲期，与与空气接触，纤维中水分蒸 发，胞壁发生扭转，形成不规则螺旋形，成为天然转曲。
β
单扭转
外边展开
(a)
(b)
βh
D
(c)
第四节 纤维的吸湿性
❖ 吸湿性： 是指纺织材料从气态环境中吸着水 分的能力。或：纺织材料在空气中吸收或放 出水蒸气的能力称为吸湿性。
❖ 5、短绒率： 长度在某一界限以下的纤维所占的百 分率。（界限：细绒棉 16mm、长绒棉 20mm ；
❖
毛30mm ；苎麻 40mm ）
❖ 6、超长纤维：化学短纤维中长度超过切断长度的 纤维。
❖ 7、倍长纤维：长度为其名义长度两长度的测试方法：
❖ 1. 罗拉式长度分析仪法 ❖ （适用于棉纤维的长度测定）
纺织材料学 第二章 纤维结构的概念
2、常用纺织纤维单基的化学组成：
单基的化学结构、官能团的种类决定了 纤维的耐酸、耐碱、耐光、吸湿、染色 性等，单基中极性官能团的数量、极性 强弱对纤维的性质影响很大。
二.聚合度
1)定义： 构成纤维大分子的单基的数目，或一个 大分子中的单基重复的次数（n）。
大分子的分子量＝单基的分子量×聚合度
难。
三、纤维大分子链结构的组成
纤维种类的不同，构成纤维的大分子主链 的原子也有多种类型。从现有的主要纤维 来看，大致有三种类型：
1)、碳链大分子：
纤维的大分子主链都是靠相同的碳原子 以共价键形式相联结的。 例：乙纶、丙纶、晴纶；可塑性比较好， 容易成型加工，原料比较简单，成本便 宜。但一般均不耐热，易燃甚至易熔 。 ∴ 服用纤维有一定缺点
粘胶纤维部分初生层和次生层，没有“日轮” 层。但有皮芯结构和锯齿形截面；
一般而言，皮芯层凝固速度差别越大，截面形 状越不规则，皮层与芯层相比，具有较小的结 晶区和无定形区，结构比较均一，溶胀性较小， 可能存在亚纤维管空隙，密度较小，取向度较 高。
第六节 蛋白质纤维的内部结构
一、蛋白质纤维的大分子结构
柔顺性好的纤维，受外力易变形，伸长 大，弹性较好，结构不易堆砌的十分密 集，但在外力作用下，易被拉伸，易形 成结晶。
第三节 纺织纤维的超分子结构 （聚集态结构）
一、大分子间作用力（次价键力）
纤维大分子间的作用力与大分子链间的相对位 置，链的形状、大分子排列的密度及链的柔曲 性等有关。这种作用力使纤维中的大分子形成 一种较稳定的相对位置，或较牢固的结合，使 纤维具有一定的物理机械性质。
纤维大分子的次价键力包括范得 华力、氢键、盐式键、化学键、
其产生的原因及特点如下
名称 定向力 范 得 诱导力 华 力 色散力
科普纺织纤维的形态及基本性质
科普纺织纤维的形态及基本性质纺织纤维的形态及基本性质Part 1形态（Configuration）﹀一、细度 fineness1.纤维的细度细度：指纤维的粗细程度（沿长度方向）。
由于大部分纤维截面形状不规则及中腔、缝隙、孔洞存在而无法用直径、截面面积等指标准确表达，习惯上用单位长度的质量（线密度）或单位质量的长度（线密度的倒数）来表示纤维细度。
2.纤维细度的指标直接法：用直径、投影宽度、截面积、周长、比表面积；间接法：用长度与重量之间的关系表示。
•特克斯 Nt（tex）——国际标准单位在公定回潮率下，1000米长的纤维所具有重量的克数。
Gk ——纤维在公定回潮率下的重量，称为标准重量（g）L ——纤维长度（m）同品种纤维，Ntex↑，纤维越粗。
•旦尼尔（旦数）Nd——绢丝，化纤常用指标在公定回潮率下，9000米长的纤维所具有重量的克数。
Gk ——纤维在公定回潮率下的重量，称为标准重量（g）L ——纤维长度（m）同品种纤维，Nd↑，纤维越粗.•公制支数 Nm——常用于棉纤维在公定回潮率下，单位重量（克）的纤维所具有的长度：Gk ——纤维在公定回潮率下的重量，称为标准重量（g）L ——纤维长度（m）同品种纤维，Nm ↑，纤维越细.•直径细度指标与间接细度指标的换算d纤维直径（μm），γ纤维密度（g/cm3）•纤维细度不匀及其指标a. 纤维之间粗细不匀棉纤维：成熟度、品种、产地、生长部位等；毛纤维：品种、年龄、生长部位、生长季节、饲养条件等；麻纤维：生长条件、初生韧皮纤维细胞和次生韧皮细胞生长期不同等；蚕丝：蚕茧结构；化学纤维：线密度可控，均匀度总体较天然纤维好，但也受温度、时间、牵伸力等因素的影响。
b. 单根纤维沿长度，方向上的粗细不匀（中端粗，两边细）细度不匀指标及分布通过纤维平均直径及其离散指标或平均线密度及其离散指标来表示纤维细度不匀•细度测量方法a.测长称重法b.直径测量法c.长纤维测试方法周长1m在一定张力下绕取一定圈数（50圈或100圈），达到吸湿平衡后称重计算。
2嘉兴学院纺织导论第二章纺织纤维及其形态结构特征(薛
2嘉兴学院纺织导论第二章纺织纤维及其形态结构特征(薛纤维是一种细长而柔软的材料，在自然界中具有这种特定形状的素材无处不在。
例如，动物身上的毛纤维、桑蚕吐出的蚕丝、蜘蛛编网的蜘蛛丝、棉花苞中的棉纤维等材料都具有这种特点。
细长而柔软的纤维与纤维会自然地集合、蛮缠在一起，也会在外力或人工的作用下堆积、排列、取向，构成不同的纤维集合体，如纤维团、纤维网、纱线、绳索、织物、服装、包装袋、传送带等形形色色的纺织品。
纤维也能够与其他类型的物质材料一起构成具有两相结构的复合材料。
在生物体中也有大量的纤维存在，如蔬菜、木材中的纤维素，人体中的基因、神经，光导纤维在构筑Internet 网络世界中也发挥了重要的作用。
在本章中我们重点介绍能够用于纺织加工的纤维材料。
第一节纤维的定义及分类一、纤维的定义纤维是一种细长而且柔软的材料，它的直径较细，为几微米或几纳米，长度则为几毫米、几十毫米甚至上千米，细而长是纤维材料的要紧几何形状特点。
纤维还必须具有一定的模量、断裂强度、断裂伸长等力学性能。
纤维同时依旧一种柔软的材料。
按照上述分析，纤维能够简单地定义为细长且具一定力学性能的柔性材料。
从广义的角度来看，纤维作为具有特定形状特点的材料普遍地显现在食品、生物材料、复合材料等各类材料中。
从纺织工业（狭义）的角度来看，纤维材料要紧是指能在纺织工业体系中加工并用于纺织产品生产的纤维，也称为纺织纤维材料，或简称为纺织材料。
在本书中，“纤维材料”的含义与“纺织纤维材料”“纺织材料”意义差不多等同，要紧是指可进行纺织加工、用于制作纺织品的纤维材料，一样须满足以下条件：①满足纺织产品使用功能的要求；②具有某些特定的物理和化学性能，能够进行物理和化学的加工；③生产成本较低，产量较大，能以较低的价格大量地供应纺织工业生产。
二、纤维的分类纤维的种类专门多，也有多种不同的分类方法。
如果按照纤维的使用范畴和场所来分类，能够分为服用纤维、家用（装饰用）纤维和产业用纤维。
纺织纤维及其形态结构管理知识分析特征
纺织纤维及其形态结构管理知识分析特征一、引言纺织纤维是纺织品制作的基础，其形态结构会影响到织物的手感、外观和性能等方面，因此，纺织纤维及其形态结构管理知识对于纺织品的生产和开发具有重要的意义。
本文将从纺织纤维的组成、形态结构及其管理知识等方面进行分析。
二、纺织纤维的组成纺织纤维主要由天然纤维和化学纤维两类构成，其中天然纤维是从动植物中提取的，包括棉、麻、丝、羊毛等，而化学纤维则是通过化学方法合成的，包括聚酯、聚醚、聚酰胺、聚丙烯等。
三、纺织纤维的形态结构纺织纤维的形态结构主要由纤维直径、断面形状、长度、柔软度等特征组成，不同的形态结构会对纺织品的性能产生不同的影响。
1. 纤维直径：纤维直径越细，手感越柔软、透气性越好，但强度会相应减弱。
2. 断面形状：纤维的断面形状主要有圆形、扁平形、三角形、多棱形等，断面形状不同会影响纤维的柔软度和强度。
3. 纤维长度：纤维长度越长，手感越柔软，但容易出现卷曲现象，影响纺织品的外观。
4. 柔软度：纤维的柔软度决定了纺织品的手感，主要取决于纤维的结构和弹性，柔软度越好，手感越舒适。
四、纺织纤维的管理知识了解纺织纤维及其形态结构的管理知识可以帮助提高纺织品的质量和生产效率。
1. 纤维的收购和存储：在收购和存储过程中应注意纤维的品质，防止纤维受潮、发霉等，影响纤维的性能。
2. 纤维的预处理：在生产过程中，必须对纤维进行预处理，包括纤维的洗涤、漂白、染色、整理等，以保障纤维的质量。
3. 纤维的加工：在纤维加工过程中，应根据不同的纤维形态结构采用不同的加工方法，以达到最好的效果。
4. 质量检测：在生产过程中，应及时对纤维的品质进行检测，发现问题及时处理，确保纺织品的质量。
五、结论纺织纤维及其形态结构管理知识对于纺织品质量的提高和生产效率的提升至关重要，只有加强对纺织纤维的认识和管理，才能推动纺织行业的发展。
纺织纤维的形态及基本性质
再生纤维如竹纤维、玉米纤维等，是以可再生资源为原料加工而成的纤维。再生纤维具有 可持续发展的特点，但部分再生纤维的形态和性质可能与天然纤维存在差异。
对未来研究的展望
01 02
新型纺织纤维的研发
随着科技的发展，新型纺织纤维不断涌现，如智能纤维、纳米纤维等。 未来研究应关注新型纺织纤维的形态和性质，探索其在纺织品领域的应 用潜力。
纺织纤维的形态及基本性 质
• 引言 • 纺织纤维的形态 • 纺织纤维的基本性质 • 纺织纤维的应用 • 结论
01
引言
主题简介
纺织纤维是纺织工业的基本材料，广泛应用于服装、家居、 产业等领域。
纺织纤维的形态及基本性质对于其加工和应用具有重要影响 。
目的和意义
了解纺织纤维的形态及基本性质有助 于提高纺织品的质量和性能。
03
如柔软度、透气性、防静电等。
产业用纺织品
产业用纺织品是指在工业生产中使用的 各种纺织品，如绳索、帆布、滤布等。
产业用纺织品要求纤维具有较高的强度、 不同纤维制成的产业用纺织品具有不同
耐磨性和耐化学腐蚀性。
的特点，如聚酯纤维制成的绳索具有较
高的强度和耐磨性，而聚丙烯纤维制成
的滤布具有较好的耐化学腐蚀性。
05
结论
对纺织纤维形态及性质的总结
天然纤维
天然纤维如棉、麻、毛、丝等，具有独特的形态和性质，如天然卷曲、吸湿性好、保暖性 好等。这些纤维来源于自然，具有良好的生态环保性，但加工过程需注意保护纤维的天然 特性。
化学纤维
化学纤维如涤纶、尼龙、腈纶等，是通过化学方法合成的纤维，形态和性质可以通过改变 合成条件进行调控。化学纤维具有较好的抗皱性、耐磨性和稳定性，但部分合成纤维可能 对人体健康产生影响。
纺织纤维的形态及基本性质介绍共72页
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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纺织纤维的形态及基本性质介绍
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
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第二章纺织纤维及其形态结构特征纤维是一种细长而柔软的材料，在自然界中具有这种特定形态的素材无处不在。
例如，动物身上的毛纤维、桑蚕吐出的蚕丝、蜘蛛编网的蜘蛛丝、棉花苞中的棉纤维等材料都具有这种特征。
细长而柔软的纤维与纤维会自然地集合、纠缠在一起，也会在外力或人工的作用下堆积、排列、取向，构成不同的纤维集合体，如纤维团、纤维网、纱线、绳索、织物、服装、包装袋、传送带等形形色色的纺织品。
纤维也可以与其他类型的物质材料一起构成具有两相结构的复合材料。
在生物体中也有大量的纤维存在，如蔬菜、木材中的纤维素，人体中的基因、神经，光导纤维在构筑Internet网络世界中也发挥了重要的作用。
在本章中我们重点介绍能够用于纺织加工的纤维材料。
第一节纤维的定义及分类一、纤维的定义纤维是一种细长而且柔软的材料，它的直径较细，为几微米或几纳米，长度则为几毫米、几十毫米甚至上千米，细而长是纤维材料的主要几何形状特征。
纤维还必须具有一定的模量、断裂强度、断裂伸长等力学性能。
纤维同时还是一种柔软的材料。
根据上述分析，纤维可以简单地定义为细长且具一定力学性能的柔性材料。
从广义的角度来看，纤维作为具有特定形状特征的材料普遍地出现在食品、生物材料、复合材料等各类材料中。
从纺织工业（狭义）的角度来看，纤维材料主要是指能在纺织工业体系中加工并用于纺织产品生产的纤维，也称为纺织纤维材料，或简称为纺织材料。
在本书中，“纤维材料”的含义与“纺织纤维材料”“纺织材料”意义基本等同，主要是指可进行纺织加工、用于制作纺织品的纤维材料，一般须满足以下条件：①满足纺织产品使用功能的要求；②具有某些特定的物理和化学性能，可以进行物理和化学的加工；③生产成本较低，产量较大，能以较低的价格大量地供应纺织工业生产。
二、纤维的分类纤维的种类很多，也有多种不同的分类方法。
如果根据纤维的使用范围和场所来分类，可以分为服用纤维、家用（装饰用）纤维和产业用纤维。
如果根据纤维的性能和功能来分类，可以分为常用纤维、高性能纤维和功能纤维。
如果根据纤维的来源分类，可以分为天然纤维和化学纤维两大类。
如果根据纤维的长度来分类，可以分为长丝纤维和短纤维。
三、天然纤维与化学纤维的分类根据纤维来源分类，可分为天然纤维和化学纤维。
天然纤维又可以细分为来自生物质的天然纤维和来自矿物质的天然纤维。
生物质天然纤维可从自然界中的植物、动物上获取，如棉纤维、毛纤维、蚕丝纤维等。
矿物质天然纤维可从自然界中的矿物质提取，如天然石棉矿石纤维等。
化学纤维也可以细分为再生纤维和合成纤维。
再生纤维主要以天然高聚物、无机材料、金属材料为原料经工业化生产加工成纤维材料，如粘胶纤维、醋酯纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、钢丝、铜丝等。
再生纤维生产过程中并未改变原有材料的分子组成与结构，故称为再生纤维。
合成纤维是以石油化工的低聚物原料出发，经过聚合反应将低聚物合成为高聚物，然后将其加工成纤维材料，如涤纶、锦纶、腈纶、氨纶等。
纤维的分类如表2-1所示。
（一）天然纤维的分类天然纤维可分为植物纤维和动物纤维和矿物纤维三大类。
1、植物纤维：植物纤维是指从自然界生长的植物中提取的纤维，其中有从种子壳内采收的棉纤维，有从植物茎杆上剥取韧皮制得的韧皮纤维，也有用植物的叶制取的叶纤维。
苎麻、亚麻、黄麻、大麻、罗布麻就是从相应植物的茎杆上剥取韧皮制得的韧皮纤维，剑麻、蕉麻等就是利用相应植物的叶子制得的叶纤维。
2、动物纤维：动物纤维是利用动物的动物毛发或腺分泌物经过初步加工而制取的纤维，也称为动物蛋白纤维。
羊毛是直接从羊体剪取而得的动物毛发。
桑蚕丝是从茧子上抽丝而得到的。
茧子是蚕宝宝由体内绢丝腺分泌作成的，人们抽取其丝而获得品质极高、性能优良的桑蚕丝。
3、矿物纤维：矿物纤维是从纤维状结构的矿物岩石中获得的纤维，如石棉等。
（二）化学纤维的分类化学纤维可分为再生纤维和合成纤维两大类。
1、再生纤维：再生纤维是用天然原料经过适当的化学处理经纺丝而得到的纤维，也称之为人造纤维。
这类纤维是由天然物质加工制成，纺丝加工过程中化学组成和化学结构不变，所以称为再生纤维。
2、合成纤维：合成纤维是以人工合成的高分子化合物为原料，经纺丝成形而得到的纤维。
人们在研究天然有机化合物(蛋白质、淀粉和纤维素等)的结构和性质时，建立了聚合物科学，将有机合成和纺织科学相结合，出现了合成纤维。
合成纤维种类很多，常用的有涤纶、锦纶、腈纶、丙纶及氨纶等。
第二节纤维的形成及其基本结构一、纤维的形成纤维是一种细长且具有一定强度和柔韧性的材料，一般可从下列结构特点来理解纤维的形成：⑴细长而柔软的纤维材料是一种高分子化合物，它是由成千上万个结构相同的单体分子以化学健或极性分子间作用力结合形成的长链状分子组成。
一般，每根纤维都由多根长链分子组成，这些由首尾相连的单体组成的长链状分子以有序或无序的方式堆砌、集合、排列构成了一根纤维。
⑵在纤维材料内部，以化学健或分子极性作用结合形成的分子链，可具有多种链状结构，如2-1所示，组成纤维的长链分子可以是直线型、枝杈型和网状型等不同形态。
(a) 网状型 (b) 枝杈型 (c) 直线型图2-1 纤维的长链分子⑶高分子化合物中含有单基的数目称为聚合度。
天然纤维的聚合度，取决于纤维的生长条件和基因种类。
化学纤维的聚合度则可以通过化合物的聚合工艺进行调节。
普通化合物的相对分子量较小，一般在1000以下，而高分子化合物的分子量很大，大都在10000以上。
二、纤维材料的结构及其结构层次纤维材料的性能与其结构存在着对应关系，随着科学的发展和观测手段的进步，人们可以从不同的层面（如宏观、细观和微观）来认识材料的结构，并从不同的结构层面来揭示材料的结构与性能的关系。
在纺织科学与工程中，可以从纤维的形态结构、纤维的超分子结构、纤维的大分子结构等层面来认识纤维材料的结构以及结构与性能的关系，为科学、理性地进行纺织品的设计和加工，提供科学依据。
(一)纤维的形态结构纤维的形态结构是指通过肉眼或放大镜、显微镜等仪器观察到的纤维材料外在的几何轮廓结构。
它可以用纤维的长短、粗细、横截面形态、表面形态、三维空间形态以及纤维纵向的卷曲或转曲状态等特征来表达。
目前观察纤维材料形态结构的方法主要有光学显微镜法和电子显微镜法。
由于测试手段的不断进步，能观察到的纤维形态结构的特征尺寸也越来越小。
随着专业学习的深入和拓展，可以了解到，纤维的形态结构对纤维及其构成纺织品的光泽、手感、吸湿性、染色性、保暖性和力学性能等都有直接或间接的影响。
例如纤维中有缝隙和孔洞时，纤维的强度较低，吸湿性较好。
截面为三角形或多角形的异形纤维，一般会具有特殊的光泽和不易起毛起球的特点。
中空纤维的保暖性较好。
卷曲度高的纤维蓬松性、弹性较好。
羊毛纤维由于表面有鳞片而光泽柔和。
不同品种的纤维，在纵向形态、横截面形态、表面形态方面存在一定差异，尤其是各类天然纤维都各自具有独特的形貌特征。
通过显微放大观察，就可获得各种纤维的微细结构特征，以此可以作为判别不同纤维并进行纤维鉴别的信息。
如图2-2所示，分别为麻纤维、棉纤维、蚕丝纤维、羊毛纤维、羊绒纤维、涤纶纤维的外观形态照片。
图2-2 各种纤维的纵向形态纤维的形态特征主要包括以下几个方面：⑴纤维的形尺度：指纤维的长度、细度；⑵纤维的纵向形态：纤维纵向呈自然伸直状态还是具有自然的卷曲、转曲等形态；⑶纤维的表面形态：纤维表面是光滑的还是有凹凸不平的微坑、沟槽、鳞片等形态；⑷纤维的截面形状：纤维截面是圆形截面、异形截面及其他不规则截面形状等；⑸纤维的截面结构：如纤维的皮芯结构、复合结构、羊毛的双侧结构、棉纤维的日轮等；⑹纤维的三维空间分布结构：如纤维中的缝隙和孔洞等。
(二)纤维的超分子结构纤维的超分子结构又称为纤维材料的聚集态结构，或凝聚态结构。
它是指高分子材料中大分子堆砌和排列的状态，主要包括大分子间的作用、凝聚状态和大分子的取向。
(1)分子间的作用力：纤维大分子的分子之间距离在一定范围时，相互之间表现出来的主要是吸引力。
这种吸引力能使相邻的大分子保持稳定的相对位置和较牢固地结合。
纺织纤维大分子之间是依靠范德华力和氢键结合的，此外还有盐式键和化学键。
①范德华力：是存在于分子之间的一种力，其作用距离约为0.3～0.5nm，作用能量在2.1～23J/mol之间，范德华力随分子之间距离的增加而迅速地减少。
②氢键：它是大分子侧基上或部分链段上极性基团之间的静电引力，在一定条件下能使相邻分子较稳定地结合。
其作用距离约为0.23～0.32nm，作用能量在 5.4～42.7J/mol之间。
其结合力较强，它的键能略大于范德华力。
③盐式键：部分纤维的侧基在某些成对的基团之间产生能级跃迁原子转移，形成络合物类型的配价键。
如羊毛、蚕丝大分子侧基上的-COOH和-NH2成对接近时，可以形成盐式键(-C00-……+H3N-)。
盐式键的键能大干氢键。
④化学键：少数纤维大分子之间含有的桥侧基，如羊毛纤维中的二硫键将两个大分子主链用化学键连接起来。
其作用距离约为0.09～0.19nm，作用能量在209.3～837.36J/mol之间。
化学键的键能大于盐式键。
(2)纤维大分子的聚集态：纺织纤维大分子的凝聚态有着复杂结构，通常将其简单地分为两类，即结晶态和非结晶态。
我们把纺织纤维中大分子排列整齐有规律的状态称为结晶态，呈现结晶态的区域叫做结晶区。
反之，纺织纤维中大分子排列呈杂乱无章的状态称为非结晶态，呈现非结晶态的区域叫做非结晶区。
结晶区中的大分子排列比较整齐密实，缝隙孔洞较少，水分子和染料分子难以进入结晶区。
而非结晶区中的大分子排列比较紊乱，堆砌的比较疏松，密度较低，有较多的缝隙和孔洞，水分子和染料易于进入非结晶区。
纺织纤维中结晶区部分的质量占整个纤维质量的百分比称为纤维的结晶度。
结晶度越高，纤维的模量或断裂强度就越高。
(3)纤维大分子的取向与取向度：在拉伸力作用下，纤维内大分子有沿纤维轴向平行排列的趋势，我们把这种现象称为纤维大分子的取向。
大分子主轴方向与纤维轴向的平行程度称为纤维大分子排列的取向度。
当取向度较高时，纤维的拉伸断裂强度就比较高。
天然纤维的取向度与纤维的品种、生长条件有关。
化学纤维的取向度主要取决于纺丝——拉伸过程中纤维的拉伸倍数，拉伸倍数大时，纤维的取向度就较高。
如图2-3所示为具有不同取向度和结晶度的纤维超分子结构。
(a)取向度和结晶度 (b)取向度和结晶度 (c) 大分子折叠结较低纤维结构较高纤维结构晶纤维结构图2-3 纤维的超分子结构(三)纤维的大分子结构高聚物大分子都是由许多相同或相近的单基经过化学健或极性分子间的作用力结合而形成的长链分子。
由于纤维材料的分子量很大，约在一万以上，因而被称为“大分子”或“高分子”。
在大分子的长链中反复出现的单体被称为大分子的基本链节(或称为单基或基本单元)。