纤维基础知识

生产技术科培训资料

一、纤维基础知识

（一）、纤维素纤维(棉)的性能

浓碱对天然纤维素纤维的作用：常温下，浓的氢氧化钠溶液会使天然纤维素纤维发生不可逆各向异性溶胀，纤维纵向收缩而直径增大，若施加一定的张力防止其收缩，并及时洗碱，可使纤维获得丝一样的光泽，这就是丝光。在显微镜下观察可发现，溶胀了的纤维的横截面，原有胞腔几乎完全消失，长度方向缩短，并由原来扭曲的扁平带状变为平滑的圆柱状。棉纤维若在无张力下与浓碱作用，结果得不到丝光效果，却得到另一种有实用价值的碱缩效果，尤其是棉针织物经浓碱处理，纱线膨胀，织物的线圈组织密度和弹性增加，织物发生皱缩。

酸与纤维素作用的一般规律是酸性愈强，水解速率愈快。强无机酸如盐酸、硫酸、硝酸等对纤维素纤维水解特别强烈，弱酸如磷酸、硼酸催化活性较弱，有机酸则更比较缓和。酸的浓度愈大，水解速率愈快。温度对纤维素的水解影响很大，温度愈高水解速率愈快，当酸的浓度恒定时，温度每升高10°，纤维素水解速率增加2～3倍。在其他条件相同的情况下，纤维素水解的程度与时间成正比，作

用时间愈长，水解愈严重。此外，纤维素水解速率的快慢还与纤维素的种类有关，例如麻、棉、丝光棉、粘胶纤维，它们的水解速率依次递增，这主要是它们的纤维结构中无定形部分依次增加。实际生产中一般只用很稀的酸处理棉织物，而且温度不超过50℃，处理后还必须彻底洗净，尤其要避免带酸情况下干燥。

纤维素与氧化剂的作用纤维素一般不受还原剂的影响，而易受氧化剂的作用生成氧化纤维素，使纤维变性、受损。纤维素对空气中的氧是很稳定的，但在碱存在下易氧化脆损，所以高温碱煮时应尽量避免与空气接触。在应用次氯酸钠、亚氯酸钠、过氧化氢等氧化剂漂白时，必须严格控制工艺条件，以保证织物或纱线应有的强度。

（二）粘胶（人造棉）的性能

同其他纤维素纤维一样，粘胶纤维对酸和氧化剂比较敏感，但粘胶纤维结构松散，聚合度、结晶度和取向度低，有较多的空隙和内表面积，暴露的羟基比棉多，因此化学活泼性比棉大，对酸和氧化剂的敏感性大于棉。粘胶纤维对碱的稳定性比棉、丝光棉差很多，能在浓烧碱作用下剧烈溶胀以至溶解，使纤维失重，机械性能下降，所以在染整加工中应尽量少用浓碱。粘胶纤维与棉纤维、丝光棉纤维相比有不同的物理结构。粘胶纤维比丝光棉有更多的无定形区和更松散的超分子结构。所以吸湿量大，对染料、化学试剂的吸附量大于棉和丝光棉，其能力大小的次序为：粘胶纤维>丝光棉>棉。

在染色性能方面，粘胶纤维和棉纤维相似。虽然粘胶纤维的结晶度低，对染料的吸附量大于棉，但由于粘胶纤维存在着皮芯结构的差异，皮层结构紧密，妨碍染料的吸附与扩散，而芯层结构疏松，对染料的吸附量高，所以低温、短时间染色，粘胶纤维得色比棉浅，且易产生染色不匀现象，而高温、长时间染色，粘胶纤维得色才比棉深。

（三）涤纶（PE）的性能

1.热性能涤纶的耐热性和热稳定性在几种主要合成纤维中是最高的。这不仅表现在有较高的熔点和分解点，而且在较高温度下，强度损失较少。涤纶的玻璃化温度T g随其聚集态结构而变化，完全无定形的T g为67℃，部分结晶的T g为81℃，取向且结晶的T g为125℃,对纤维、纱线、织物的使用性

能，如硬挺性、弹性、可伸长性有很大影响。涤纶的软化点温度也较高，在230～240℃，在此温度下涤纶开始解取向，但晶格尚未破坏，还没有熔化。在255～265℃时晶格被破坏而熔融。由于软化点较高，使染整加工中的定形温度提高，这对提高定形效果十分有利。在的150℃空气中，将涤纶加热168h仍不变色，其强度下降仅为15%～30%，即使在150℃下加热1000h，也只是稍有变色，其强度下降也不超过50%，而其他纤维在此温度下，一般200～300h即行分解。如棉纤维在150℃下仅加热1h，强度几乎下降一半，所以对涤棉混纺织物进行热加工时，应着重考虑棉纤维的耐热稳定性。

2.吸湿性和染色性涤纶在标准状态下的吸湿率很低，为0.4%～0.5%，原因在于涤纶大分子链上缺少亲水基团，这也使涤纶在干湿强度上几乎无差别，在服用方面有易洗快干的优点。但另一方面也带来导电性差、易产生静电和沾污、染色比较困难、服用时因为不吸湿而发闷等缺点。

涤纶染色困难，主要是因为纤维结构紧密，分子链间空隙小，纤维吸湿性又小，在水中溶胀度小。另外，纤维的化学结构中缺少极性基团，难于同染料结合，所以涤纶染色常采用分子量不太大、水溶性很小的分散染料。染色条件要求更高，如在130℃左右高温染色，以增加分子链段的热运动，使纤维微隙增大。此外，还可使用涤纶增塑剂，如有机酚，使纤维分子链间作用力降低并发生溶胀，达到染色的目的。

3.化学性能在涤纶大分子中，苯环和两个亚甲基是比较稳定的，唯有酯基较活泼，具有反应性能。酯键在酸和碱的作用下，容易水解而使分子链断裂。然而，涤纶大分子因物理结构紧密，大分子有较高的取向度和结晶度，因此化学试剂不易扩散到纤维内部，所以涤纶抵御酸、碱、氧化剂、还原剂等的能力在常用的合成纤维中是非常突出的。

4．与其他化学试剂的作用：还原剂对涤纶基本无损伤。对在染整加工中遇到的硫代硫酸钠、保险粉等还原剂有很高的稳定性，如将涤纶放入保险粉的饱和溶液中，80℃下处理72h，强度无损伤。涤纶对各种氧化剂也有较高的抵抗能力，即使用高浓度的氧化剂在高温下长时间作用，也不会使纤维发生显著的损伤。

（四）、锦纶(PA)的性能

1.热性能在锦纶加工时，必须考虑温度对纤维性能的影响。锦纶的耐热性较差，在100℃以上的热空气中，锦纶强度损失明显，这是由于在热的作用下，纤维分子发生氧化裂解之故。若无氧存在进行加热时，则强度损失很小。温度升高还会使锦纶收缩，接近熔点时收缩严重，纤维变黄。锦纶6的T g为35～60℃，锦纶66的T g为40～60℃，

2.吸湿性和染色性锦纶属于疏水性纤维，但锦纶大分子链中含有大量的弱亲水基—CONH—，分子两端还有亲水基—NH2-和—COOH，因此锦纶的吸湿性高于除维纶以外的所有合成纤维。锦纶66中由于残留有低分子物，吸湿性略高于锦纶6。在标准状态下，锦纶6和锦纶66的吸湿率分别是4.0%和4.2%。锦纶的染色性不如天然纤维，但在合成纤维中又属容易染色的。从锦纶分子结构上看，大分子上含有相当数量的—CH2—疏水链，因而锦纶可采用疏水性的分散染料染色。

3.化学性能锦纶的化学稳定性较好，特别是耐碱性更为突出。在10%氢氧化钠溶液中，85℃处理10h，纤维强度只降低5%。

稀的无机酸在温度低、时间短时，对纤维破坏不明显，但浓度高、时间长，破坏很明显，如浓的硫酸、硝酸、盐酸在室温下就能破坏锦纶大分子，使纤维发生溶解。有机酸对锦纶的作用较缓和，甲酸和醋酸对锦纶有膨化作用。

强氧化剂能够破坏锦纶，如漂白粉、次氯酸钠、过氧化氢等都能引起纤维分子链的断裂，使纤维强度降低，而且用这些氧化剂漂白后织物容易变黄，所以锦纶需要漂白时，一般用亚氯酸钠或还原型漂白剂。

（五）腈纶（PAN）的性能

1.热性能腈纶的热稳定性不如涤纶和锦纶，由于它没有真正的结晶，所以对热处理比较敏感，具有较大的热塑性。温度升高时，分子间力被严重削弱，通过分子链段的运动，在不受外力作用的条件下，收缩形变较大。

腈纶的耐热性能较好，在125℃热空气中，放置32天，强度不变，在150℃热空气中经20h，其强度下降不到5%。随着第二、第三单体的加入，耐热性有所下降。腈纶在空气中长时间受热会变黄。