纺织材料学于伟东中国纺织出版社课后答案

第一章纤维的分类及发展

2、棉，麻，丝，毛纤维的主要特性是什么？试述理由及应该进行的评价。

棉纤维的主要特性：细长柔软，吸湿性好（多层状带中腔结构，有天然扭转），耐强碱，耐有机溶剂，耐漂白剂以及隔热耐热（带有果胶和蜡质，分布于表皮初生层）；弹性和弹性恢复性较差，不耐强无机酸，易发霉，易燃。

麻纤维的主要特性：麻纤维比棉纤维粗硬，吸湿性好，强度高，变形能力好，纤维以挺爽为特征，麻的细度和均匀性是其特性的主要指标。（结构成分和棉相似单细胞物质。）

丝纤维的特性：具有高强伸度，纤维细而柔软，平滑有弹性，吸湿性好，织物有光泽，有独特“丝鸣”感，不耐酸碱（主要成分为蛋白质）

毛纤维的特性：高弹性（有天然卷曲），吸湿性好，易染色，不易沾污，耐酸不耐碱（角蛋白分子侧基多样性），有毡化性（表面鳞片排列的方向性和纤维有高弹性）。

3、试述再生纤维与天然纤维和与合成纤维的区别，其在结构和性能上有何异同？在命名上如何区分？

答：一、命名

再生纤维：“原料名称+浆+纤维”或“原料名称+黏胶”。

天然纤维：直接根据纤维来源命名，丝纤维是根据“植物名+蚕丝”构成。

合成纤维：以化学组成为主，并形成学名及缩写代码，商用名为辅，形成商品名或俗称名。

二、区别

再生纤维：已天然高聚物为原材料制成浆液，其化学组成基本不变并高纯净化后的纤维。

天然纤维：天然纤维是取自植物、动物、矿物中的纤维。其中植物纤维主要组成物质为纤维素，并含有少量木质素、半纤维素等。动物纤维主要组成物质为蛋

白质，但蛋白质的化学组成由较大差异。矿物纤维有SiO2 、Al2O3、Fe2O3、

MgO。

合成纤维：以石油、煤、天然气及一些农副产品为原料制成单体，经化学合成为高聚物，纺制的纤维

7、试述高性能纤维与功能纤维的区别依据及给出理由。

高性能纤维（HPF）主要指高强、高模、耐高温和耐化学作用纤维，是高承载能力和高耐久性的功能纤维。

功能纤维是满足某种特殊要求和用途的纤维，即纤维具有某特定的物理和化学性质。

其中功能纤维有抗静电和导电纤维、蓄热纤维、远红外纤维、防紫外线纤维、阻燃纤维、光导纤维、弹性纤维、抗菌防臭纤维、变色纤维、香味纤维、变色纤维等，均具有相应的特殊用途。高性能化纤维有对位间位芳纶、PBO纤维、PEEK纤维、聚四氟乙烯纤维、碳纤维等，具有高强、高模、耐高温和耐化学作用等性质。

功能化纤维是以高感知性、高吸湿性、高防水性、高透湿行、发光、发电、导电、导光、生物相容性、高吸波、高分离、高吸附、产生负离子、能量转换、自适应和自行修复等功能实现为目的，而高性能化纤维则以从高强、高模、耐高温发展为超高强、超高模量、超耐高温、耐化学作用为目的。

9、你所认为的纤维未来应如何发展？你所感觉的纤维发展及未来最主要的问题是什么？

1.在天然纤维方面。积极寻求和开发新的和可持续发展的天然纤维资源是极为重要的。

2.在再生纤维方面。依靠天然生长的纤维在纤维长度、细度、和性能上较难控制，有

时无法用于纺纱。而且天然纤维素、蛋白质物质，并非能直接满足纺用纤维的要求，加上废弃的纤维及其制品，人们极有必要解决这些物质的再生利用。

3.在合成纤维方面。仿生化、功能化、高性能化纤维将是今后的发展方向。

最主要的问题：

由于人口膨胀、环境的污染和恶化，自然资源与能源的匮乏，人类对物质量的需求提高，人类穿、用消耗的资源---纤维将成为未来发展中必须直面的问题。在纤维未来的发

展中，人类应该更多的关注已有纤维的使用和再生利用，可持续天然纤维的开发利用，低能耗、清洁化纤维的加工，即特别关注大宗类纺织品用纤维资源的可持续性。

工艺纤维，马海毛，山羊绒，马克隆值

第二章纤维的结构特征

3.天然纤维素纤维有哪些主要结构特征？

棉纤维的结构与特征

(1) 分子构成及分子间结构

分子式为(C6H10O5)棉纤维大分子的聚合度为6000～15000，分子量为1～2.43百万.

其氧六环结构是固定的，但六环之间夹角可以改变，所以分子在无外力作用的非晶区中，可呈自由弯曲状态。

纤维中约2/3为结晶部分，结晶晶格是单斜晶系，见图2-9。

棉纤维大分子取向度较高，主要是次生层原纤排列的螺旋角在(20°～30°)的影响，故纤维强度较麻纤维低，但伸长较大。

(2)细胞形态与构成

棉纤维是细长的，有天然转曲，纤维转曲数一般为6～10个/mm；

截面呈腰圆形带中腔；为扁平管状纤维，头端变细、封闭，尾端稍细为截断开口状，是单细胞纤维。

棉纤维的形态结构如图2-10所示，最外层是表皮和初生层，中心是瘪了的中腔，纤维的主要构成是沉积生长增厚的次生层(S层)。

(3) 各层次结构

表皮层是初生层外的一层薄薄的外皮，由蜡质、脂肪与果胶的混合物组成，具有润滑、防水作用。表皮层有细丝状皱纹，是纤维干燥收缩形成的，一般与次生层的原纤方向一致。皱纹深度和间距约为0.2 ～，长度可达以上。

初生层在表皮层内侧，是纤维的初生胞壁，由网状原纤组成。初生胞壁厚度仅为0.1～，

重量占纤维重量的2.5%～2.7%，网状原纤结构，与纤维轴呈70°～90°倾角，梢部的倾角比基部大，形成对纤维整体的形态约束和保护，是纤维吸湿膨胀复圆后，直径或周长不变的主机制。初生层不是结构均一的物质，分为三层：外层基本是由果胶物质和蜡状物质组成，第二、第三层纤维素呈绕纤维轴旋转的网状结构。

次生层在初生层里，是由纤维素在初生胞壁内沉积而成的原组织，占纤维总质量的90%以上。次生层分为三个基本层，S1、S2、S3依次向内。最外薄层为次生胞壁S1，厚度小于，由平行排列的原纤组成，原纤与纤维轴呈20°～35°螺旋状排列，较为致密。S1层的里层是次生层S2，厚约1～，是棉纤维主体，全部为纤维素，原纤与纤维轴的螺旋角约为25°，螺旋的方向周期性地换向，在一根纤维中换向可达50次以上。S2层由原纤呈平行螺旋状相互堆砌而成，微原纤间形成空隙，使棉纤维具有多孔性。在S2次生胞壁的里面是第三层次生胞壁S3，厚度小于。

次生层有明显的“日轮”结构，共有25～40层，每层厚0.1～。相邻的S1、S2、S3层间的螺旋方向往往是相反的。

棉纤维的天然转曲是由于次生层S2中的原纤螺旋排列所致。原纤螺旋方向大多与转曲方向一致，但也有例外，这是因为原纤的换向频率远高于纤维的转曲频率。棉纤维中原纤的螺旋角因品种而异，除去纤维天然转曲的影响后，大体都在20°～23°。

棉纤维的中腔又称胞腔，腔壁存在原生质残渣，为蛋白质、矿物盐和色素等。胞腔的复圆截面积约为棉纤维截面积的1/10。其颜色确定了棉纤维的颜色。中腔是纤维内最大的空隙，是棉纤维染色和化学处理的重要通道。

麻纤维的结构特征

由于麻的种类很多，虽有相关单纤维结构的研究，但较为专门化及各不相同，此处不作详述，仅在纤维鉴别中给出一般形态结构。作为非单纤维纺纱应用的麻纤维，还多了一个结构层次，即单纤维加胶质的复合结构。虽然连续相的胶质含量少，约为10%~16%的截面积，但与单细胞麻纤维的作用因构成复杂而变得复杂。