纺织材料学第二章(07).
纺织材料学 第二章 纤维的结构特征
24
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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《纺织材料学》第五版网课题库附答案
第一章：纤维的结构1.大分子中的单基结构会影响纤维的哪些的性能（ABCD）A.耐酸性B.染色性C.吸湿性D.耐光性2.初生纤维的断裂强度可以通过拉伸工序提高，这是由于结晶度得到提高。
×（拉伸工序是取向度的提高。
）3.羊毛纤维是多细胞纤维，所以不存在原纤结构。
×（只要是纤维基本具备原纤结构，但具备完整的原纤结构的只有棉、毛纤维，合成纤维都不具有完整的原纤结构）4.（识记）纺织纤维的结晶度越高，纤维力学性能越好。
×（结晶度越高，纤维力学性能是越好，但是如果过高就会力学性能变差，就会成为脆性纤维，所以不是结晶度越高越好。
）第二章：纺织纤维的形态及基本性质5.其他条件不变，纤维越细，细纱强度（）DA.没有规律B.越低C.不变D.越强6.纤维越长，纱线中的毛羽（）CA.越多B.没有规律C.越少D.没有关系（在保证纺纱具有一定强度下，纤维越长，整齐度高，则可纺纱线性好，细纱条干均匀度好，纱面表面光洁，毛羽较少。
）7.纤维和纱线的特数越高，（）AA.细度越粗B.长度越短C.细度越细D.长度越长（线密度、纤度是正相关，公制支数是负相关。
）8.纺纱工艺设计时使用主体长度。
×（纺纱工艺设计使用品质长度作为参考参数。
）第三章：植物纤维9.（1）棉纤维的长度仅取决于纤维品种。
×（纤维的化学组成、物理性质和长度大小主要取决于生长的部位和本身结构）（2）棉纤维长度较长，即使有较多短绒，也不影响纱线条干均匀度。
（只要短绒的存在就会影响条干均匀度）（3）棉纤维越细，所纺纱线越细，条干均匀度越好，但纱线强力不好。
（纤维越细，所纺纱线越细，条干均匀度越好，纱线强力也会越好，因为细纤维间抱合力大，增加纱线的断裂强力）（4）（识记）棉纤维的成熟系数大小仅与次生层厚度有关。
√（5）正常成熟时，长绒棉成熟度系数比细绒棉的成熟度系数低。
×（两种不同品种的纤维成熟度没有可比性）（6）棉纤维成熟度系数越高，纤维强力越高，有利于成纱条干均匀度。
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
纺织材料学第二章(07)
纺织材料学第二章(07)
• (2) 复合与超细 • 复合纤维的常见结构如图2-28所示，主要
为双组份的，但也可以是多组份的，此时 结构将变得复杂。
纺织材料学第二章(07)
• 对环芯多层结构的夹 层大量掺入碳黑，并 在纤维主体中，并在 纤维主体中也掺入碳 黑，制成耐久性抗静 电、导电纤维。
纺织材料学第二章(07)
• 超细纤维
纺织材料学第二章(07)
• (3) 弹性结构 • 弹性结构的获得主要是通过纤维的分子结
构聚集态结构获得，分子结构中最为主要 的是分子链的柔性和构象。
纺织材料学第二章(07)
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/30
纺织材料学第二章(07)
纺织材料学第二章(07)
• 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 . • 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。
纺织材料学第二章(07)
结晶态：纤维大分子有规律地整齐排列的状态。
纺织材料学第二章(07)
常用纤维的单基
• 纤维素纤维：-葡萄糖剩基 • 蛋白质纤维：-氨基酸剩基 • 涤纶：对苯二甲酸乙二酯 • 锦纶：己内酰胺 • 丙纶：丙烯 • 腈纶：丙烯腈
纺织材料学第二章(07)
• 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。
为基原纤→微原纤→原纤→巨原纤→细胞。
纺织材料学第二章(07)
纺织材料学_第2章_化纤_共12节
煤、石油、天然气、农副 产品等低分子化合物为原料， 经化学与机械加工制得的纤维。 常见的有涤纶、锦纶、腈纶、 氨纶、氯纶、丙纶、维纶等。
再生纤维素纤维
再生蛋白质纤维
再生矿物纤维
玻璃纤维等
粘胶、铜氨纤维、 牛奶纤维、大豆 醋脂纤维等。 纤维等。
按化学组成分类
涤 涤纶：聚酯类纤维（聚对苯二甲酸乙二脂） 纶
—C—O— O
锦纶：聚酰胺纤维（锦纶6，锦纶66）
锦
腈 腈纶：聚丙烯腈纤维 纶 纶
维纶：聚乙烯醇缩甲醛纤维
丙纶：聚丙烯纤维 氯纶：聚氯乙烯纤维
合成纤维的主要原料
石油 煤（电石、煤焦油）
维纶
氯纶 腈 纶
天然气
蓖麻油
棉籽油 涤 松节油
锦 纶
纶
按几何形状分类
长丝
短纤
变形丝
双组
多层
异形纤维
复合丝
双层
按用途分类 普通纤维： 可以服用，也可用于其它，但功能有限。 特种纤维： 为了满足特殊需要而生产的纤维，可以 通过结构获得。 短纤
粘胶
机械性能 普通粘胶干强力2-3克/D，断裂伸长为15-30%，弹性回复能 力差，纤维不耐磨。湿态强力是干强的40-50%。不耐水洗。尺寸稳定性差， 纺织时随着温湿度增加，断头率也增加。 理化性能 不熔融，加热到150度时分解，耐日光性不如棉，耐碱性好， 但不耐强酸，可在59%的硫酸溶液中溶解。 产品形态 长丝用有光，可用于丝织；短纤维用无光、半无光，可与合 成纤维混纺，互补性很好。
是许多相同组成的基本结构单元，通过共价键结合在一起的。 （C）具有多分散性 大分子化学组成基本相同，但聚合度与结构形状并不相同。
3、成纤高聚物必备的具体条件
纺织材料学课件第二章_植物纤维(棉)
（3） 截面结构 棉纤维的截面由外至内主要由表皮层、初生
层、次生层和中腔四个部分组成。
棉纤维结构示意图
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表皮层：影响表面性质
（1）棉蜡、果胶和脂肪组成。
（2）具有防水和润滑作用，使棉 纤维具有良好的适宜于纺纱的表 面性能，但棉腊会影响染整加工， 应在染整加工前将其去除。
初生层：约束和保护作用
（3）转曲期：棉纤维干涸后，胞壁产生扭转， 形成不规则的螺旋形，称为天然转曲。
10
“天然转曲”的成因：纤维素以螺旋状原纤形 态一层一层沉积，螺旋方向有左也有右，在纤维 的长度方向反复改变，当纤维干涸后，胞壁产生 扭转，形成“天然转曲”。
天然转曲使棉纤维具有一定的抱合力，有利 于纺纱工艺的进行和成纱质量的提高。
称。（有时亦做为棉植物、棉植物开的花的名称） 剥桃棉——从非自然开裂的棉铃中剥取的棉花。
5
（一）棉纤维的分类
1.按品种分类
（1） 细绒棉（陆地棉）：原产于美洲大陆。种植量占98% 以上，产量高。长度：23-32mm；细度：0.14-0.22tex；强 度：2.94-4.4cN/根。(1N=100cN) 纺厂主要原料 （2） 长绒棉（海岛棉）：原产于美洲西印度群岛，又细又 长又结实的棉花，我国新疆盛产长绒棉。长度：33-75mm； 细度：0.09-0.14tex；强度：3.9-4.9cN/根。高档棉产品原料。 （3）粗绒棉（亚洲棉）：原产于印度，纤维粗短只能纺粗 特纱，产量低，纺织价值低，已趋淘汰。长度：15-24mm； 细度：0.25-0.4tex；强度：4.4-6.9cN/根。 （4）草棉（非洲棉）：纤维粗短，停止种植。
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（4）氧化剂的作用：氧化剂会使纤维素发生降解 破坏，特别在碱性条件下更严重。（需注意氧化性 漂白的条件） （5）微生物的作用：不耐霉菌，霉变后强力下降。 （6）染色性：染色性好，可用多种染料进行染色。
纺织材料学第二章
对纤维甚至原纤来说，很少存在完善的结晶区， 往往是结晶与非晶区的混合体。
2.结晶度
结晶度是指纤维中结晶部分占纤维整体的比率， 不涉及晶体的形式及分布。在理论上，可分为 体积结晶度XV和质量结晶度XW 。
临界聚合度/分子量
聚合度/分子量
3、纤维大分子链的内旋性、构象
大分子链中的单键能绕着它相邻的键按一定 键角旋转，称为键的内旋转。
分子链由于围绕单键内旋转而产生的原子在 空间的不同排列形式称为构象。
l α
α 转动锥角
β 键角
l
β
l 链段长
分子的内旋转示意图
分子的 构象
纤维大分子的典型构象示意图
1、结晶 Crystalline regions 与非晶Amorphous regions
（1）结晶区：纤维大分子有规律地整齐排列的区域。 （2）结晶态：纤维大分子有规律地整齐排列的状态。 （3）结晶度：纤维内部结晶区占整个纤维的百分率。 （4）非晶态：纤维大分子无规律地乱排列的状态。 （5）非晶区：纤维大分子无规律地乱排列的区域。
v
X
W C
v
C
(1
X
W C
)
v
a
v
W C
va v va vc
c a c a
假定试样的密度 等于晶区和非晶区密度的线性加和
X
V C
C
(1
X
V C
)
a
X
V C
a c a
a、c 可以从有关手册中查到。
2.x-射线衍射法(x-ray diffraction measurement)
纺织材料学之纺织基础知识
纺织材料学-------纺织基础知识第一章绪论第二章天然纤维素纤维第三章天然蛋白质纤维第四章化学纤维第五章纺织材料的吸湿性第六章纤维材料的机械性质第七章纤维材料的光学、电学性质第八章纱线结构与性能第九章织物的基本结构参数、基本性质第一章绪论1.1 特点 1.2 研究内容1.3纺织纤维的分类（普通纤维）1.4 纱线的分类 1.5 织物分类1.6 纺织材料的发展内容提要：本课程的地位、性质、特点、基本内容，纺织材料的概念及简要分类。
重点难点：纺织工业的历史地位和发展趋势，学习方法，内容特点解决方法：采用举例、发散式教学法，努力提高学生的学习热情和对纺织业的正确认识。
内容提要：本课程的地位、性质、特点、基本内容，纺织材料的概念及简要分类。
重点难点：纺织工业的历史地位和发展趋势，学习方法，内容特点解决方法：采用举例、发散式教学法，努力提高学生的学习热情和对纺织业的正确认识。
说到纺织我们在座的应感到自豪，因为纺织品的出现标志着人类从原始时代而进入文明社会，但纺织业的飞速发展也只是近半个世纪的事，这当然也和其他科学的发展是分不开的（举例说明）。
除了吃饭，穿衣则是最重要事情，衣服除完成蔽体御寒之外，还起到美化人民生活、促进社会文化发展的作用。
今天的纺织品不光是用于衣着，它还应用于工业、农业、军事、航天、航海、交通、医疗卫生等诸多方面（举例说明，并结合当前的现状介绍在国民经济中的地。
纺织材料是纺织原料及由其制得的半成品，制品的统称。
一、特点(一) 第一门纺织专业课，实用技术课，也是专业基础课。
因我们的生活离不开纺织，但对它又知之甚少，所以感到既熟悉又陌生，学起来挺有趣。
无论在生产中还是在生活中都很实用的课程，实践性很强。
涉及面广，体系庞大。
(二) 因果关系的多对应性。
（举例说明） (三) 定性描述多于定量描述。
应当注意防止形而上学，坚持实践是检验真理的唯一标准。
（举例说明） (四)主观评价与客观评价并存。
结论的相对性、条件性。
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
纺织材料学(于伟东-中国纺织出版社)课后答案
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。
纺织材料学课件第二章_植物纤维(麻)
二、各种韧皮纤维的性质 （一）苎麻
最早利用苎麻的是4700年前的中国人，所以 苎麻又称中国草，我国产量占世界90％以上。
6
1.苎麻纤维的形态结构 纤维细长，两端封闭，有胞腔。
（1）横截面形态 椭圆形或腰圆形，有中腔，胞壁上有裂纹。
苎麻横向形态
7
（2）纵向形态 圆筒形或扁平形，没有转曲，有的有明显
单纤维长度(mm) 20 ~250
断裂强度(cN/tex) 60 ~70
断裂伸长率(%)
2~4
（3）初始模量 初始模量大，刚硬，抱合力小，纱线毛羽多。
（4）弹性 弹性差，织物易起皱且褶皱不易恢复; 强度大但
伸长低，故断裂功小，因而耐磨性较差。
（5）光泽 苎麻是麻纤维中品质最好的，脱胶后色白
且有真丝般的光泽。
苎麻原麻
脱胶后的苎麻纤维 （称精干麻）
（6）吸湿性
吸、放湿性能非常好。润湿的苎麻织物3.5 小时即可阴干（棉织物需6小时）。 （7）耐酸碱性
的条纹。
苎麻纵向形态
苎麻纤维结晶度达70％。取向度比棉大。
8
2.苎麻纤维的主要性能
（1）纤维规格 20-250mm，最长600mm。宽度20-80µm，线
密度平均5dtex。越长的纤维越粗。 （2）强度和伸长
强度在天然纤维中最高，伸长较低（常见天然纤
维中最低）。平均强度6.73cN/dtex。伸长率3.77%。 湿强高于干强20% -30%。
麻原茎、选茎、脱胶、干燥、入库养生、碎茎、 打麻、打成麻。
入库养生：指制麻前，对含水率过低的干茎、 采取人工增加湿度的方法，使之达到标准的回潮 率，并保持一定的时间。 碎茎：打麻前把经过养生的干茎压碎，使麻 茎的木质部勺韧皮纤维赂呈分离状态。 打麻：经过碎茎的干茎，用机械弹打方法，把 纤维中麻屑及夹杂物质打净，提取可供纺织利用 的亚麻纤维。所得的亚麻纤维一般称打成麻。
11纺织材料学-绪论、1--7章
绪论本章知识点：纺织材料的概念。
纺织材料的分类。
纺织产业在国民经济中的地位。
一、纺织材料的概念与范畴纺织材料学是纺织工程专业的一门基础课程。
重点介绍纺织加工的原料、半成品和其各阶段产品的结构、主要性能、设计及评价依据。
纺织材料隶属于材料科学领域，包括纺织加工用的各种纤维原料和以纺织纤维加工成的各种产品，可分为一维形态、二维形态、三维形态等。
这些产品可分为服用纺织品、家用纺织品、产业用纺织品等。
纺织材料是工程材料的一个重要分支。
二、纺织材料的分类纺织材料按形态分为纺织纤维、纱线及其半成品、织物等。
1.纺织纤维纺织纤维是截面呈圆形或各种异形的、横向尺寸较细。
长度比细度大许多倍的、具有一定强度和韧性的（可挠曲的）细长物体。
纺织纤维按材料类别分为有机纤维和无机纤维。
纺织纤维按材料来源分为天然纤维和化学纤维。
天然纤维按原料来源分为植物纤维、动物纤维、矿物纤维，其中植物纤维又按取得部位分为种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、维管束纤维；动物纤维分为毛纤维、分泌腺纤维；矿物纤维是天然无机化合物纤维。
化学纤维按聚合物来源分为有机再生纤维、有机合成纤维和无机纤维。
再生纤维可由天然高聚物溶解后纺丝制得；天然高聚物化学改性后溶解纺丝制得的纤维，有人成为半合成纤维。
有机合成纤维是以石油、天然气、煤、农副产品为原料人工合成高聚物纺丝制得的纤维，按纵向形态分为长丝、短纤维；按聚合物类型分为碳链纤维和杂链维。
无机纤维有玻璃纤维、碳纤维及石墨纤维、金属纤维、碳化硅纤维、玄武岩纤维等。
化学纤维按加工过程分为初生丝、未拉伸丝、预取向丝、拉伸丝、全取向丝等；按纤维粗细分为粗线密度、中线密度、细线密度、超细线密度和纳米纤维等；按纤维截面形态分为圆形、异形；按纤维成分分为单一成分纤维、多种成分纤维，其中多种成分纤维又可按特征分为混抽纤维、复合纤维等。
纺织纤维中具有某些特殊功能或某些应用性能，有时也称高性能纤维或功能纤维。
2.纱线及其半成品纱线是由纺织纤维平行伸直（或基本平行伸直）排列利用加捻或其他方法使纤维抱合缠结形成连续的具有一定强度、韧性和可挠曲性的细长体。
纺织材料学课件第二章_植物纤维(棉)
长绒棉、低级棉、 留种棉
8
3. 按色泽分
（1）白色棉： 白棉: 纺织原料，正常成熟; 黄棉: 霜冻影响而产生； 灰棉: 雨水、气温影响而产生； （2）彩色棉：天然生长的非白色棉花，又称 “有色棉”。产品不用染色，无污染。彩棉产量 低，衣分率低，长度短、且强力低，可纺性差。 我国新疆地区是彩棉的主要种植区。
1.短纤维棉
2.中纤维棉
重
3.长纤维棉
量
长度 图1-9 棉纤维长度-重量曲线（韦氏图 ）
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（2）纤维长度与纱线质量的关系 ① 与成纱强度：在一定范围内，纤维长，成纱强
度大；纤维整齐度高，成纱强度大； ② 与成纱细度：纤维长，成纱极限细度细（保证
强度 ）； ③ 与成纱毛羽：纤维长，成纱毛羽少； ④ 与成纱条干：纤维长、整齐度高，成纱条干好。
棉，7级以下为级外棉。 长绒棉——1-5级 ➢ 品级评定依据： 成熟度、色泽特征、轧工质量 ➢ 评定方法：实物标准结合文字标准（品级条件）
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实物标准 (每年更新)
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文字标准
皮辊棉
锯齿棉
品级
籽棉
成熟程度 色泽特征 轧工质量 成熟程度 色泽特征 轧工质量
一级
早、中期优质 白棉，棉瓣肥 大，有少量一 般白棉和带 淡…
（3）转曲期：棉纤维干涸后，胞壁产生扭转， 形成不规则的螺旋形，称为天然转曲。
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“天然转曲”的成因：纤维素以螺旋状原纤形 态一层一层沉积，螺旋方向有左也有右，在纤维 的长度方向反复改变，当纤维干涸后，胞壁产生 扭转，形成“天然转曲”。
天然转曲使棉纤维具有一定的抱合力，有利 于纺纱工艺的进行和成纱质量的提高。
索丝、棉 结、杂质 少
（2）（手扯）长度 用手扯法来测定：按照规定的工作法，反复拉
纺织材料学课件第二章_植物纤维(麻)
（五）罗布麻 罗布麻又名野麻、泽漆麻。因在新疆的罗布
平原生长极盛而得名。几乎只分布在新疆的塔 里木河和孔雀河沿岸。
罗布麻是一种野 生植物，资源极为丰 富，它的根和叶有药 用价值，而且其纤维 织物具有保健作用， 除医药品外开发其产 业用纺织品前景广阔。
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部分麻纤维的物理性能
物理性能
苎麻
单纤维细度（µm） 30 ~ 40
标价：19860元。 “这是什么面料做的?看上去如此高贵典雅，手感这般滑爽！价格定得这 么高……”参观者议论。它是什么面料做的？周国泰说：“这是一种新的面料， 它是用大麻纤维做成的，大麻纤维至少在95%以上，可称纯麻产品。” 自古以来，大麻，都是用来搓麻线纳鞋底、织麻袋、做麻绳的，能做成这 样柔软的面料？凭手感，细度、强力、柔软度，不亚于棉、丝绸、羊绒啊！真 是大麻做的吗？不可思议。 就连日本、德国等长期从事大麻开发的几位专家也不大相信，把产品带回 国去用DNA技术检测后，才心服口服。 面对人们疑问的目光，周国泰作出肯定的回答。他说：“大麻纤维，经棉 型化技术处理，各项品质指标都能达到棉花纤维的性能，可以做成服装面料， 还可以与棉、毛、丝、羊绒、化纤等纤维进行混纺，在保留了大麻纤维纺织品 挺括、凉爽、吸湿散湿快等优点的同时，手感外观可以保持麻型风格、也可以 实现滑、挺、爽的夏季面料风格、还可以实现滑糯柔软类似羊绒面料的风格， 而且染色性能很好，不掉色。”
耐碱不耐酸（但耐酸碱性比棉强些），耐 海水侵蚀，抗霉和防蛀性好。
（8）耐热性 耐热性好于棉，200度时纤维开始分解。
（9）染色性 容易染色。容易得到比亚麻丰富的颜色。
3.苎麻的应用 夏季服装面料（纯纺或混纺）、工艺品、袜子等。
（二）亚麻 亚麻分纤维用、油用和油纤兼用三类。 我国产量居世界第二位。
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纤维结构
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、侧序分布等 形态结构：纵横向几何形态、径向结构、表面结 构、孔洞结构等
• 一、纤维的各级微观结构 • (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。 • 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。
3.纤维大分子链的内旋性及柔曲性 内旋性—— 纤维大分子内的单基之间在键 长键角保持不变条件下，相邻单基可绕单 键旋转的特性。 柔曲性——纤维大分子在一定条件下，通 过内旋转或振动而形成各种形状的难易程 度的特性。
l α α β l 转动锥角 键角1> 主链上原子链弹性好，柔曲性↑； 2> 侧链较少，柔曲性↑； 3> 主链四周侧基分布对称，柔曲性↑； 4> 侧基间（大分子间）作用力较少，柔 曲性↑.
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。
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单分子：直链状大分子 基原纤 (proto fibril) 微原纤 (microfibril) 原纤 (fibril) 巨原纤(macrofibril) 纤维(fiber)
d=1-3nm d=4-8nm d=10-30nm d=0.1-1.5μm
• (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。
缚 结 分 子
• 结晶与取向是两个概念，结晶度大不一定 取向度高.一般说来，结晶度高，取向度也 高。
• 三、纤维的大分子结构 1.单基（链节）m:构成纤维大分子的基本化学结构 单元。 2.聚合度 n: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=int(M/m)) 注:大分子的分子量＝单基的分子量×聚合度 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； 且一根纤维中各个大分子的n不尽相同. 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。
Wa Wc aVa cVc aV aVc cVc W V V V V
Wc a c W c a
• 结晶度对纤维结构与性能的影 响： • 结晶度↑ →纤维的拉伸强度、初始模量、 硬度、尺寸稳定性、密度↑； • 纤维的吸湿性、染料吸着性、润胀性、柔 软性、化学活泼性↓。 • 结晶度↓ →纤维吸湿性↑；容易染色； 拉伸强度较小，变形较大，纤维较柔软， 耐冲击性，弹性有所改善，密度较小，化 学反应性比较活泼。
特征基团有：氧六环；6个-OH；氧桥—O— 单基连接方式：1-4甙键连接，在空间转 180°. 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。
• (2)细胞形态与构成
• 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 . • 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。
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结晶态：纤维大分子有规律地整齐排列的状态。 1）结晶区：纤维大分子有规律地整齐排列的区 域。 晶区特点： a.大分子链段排列规整； b.结构紧密，缝隙，孔洞较少； c.相互间结合力强，互相接近的基团结合力 饱和。 2) 结晶度：纤维内部结晶区占整个纤维的百分 率。 重量结晶度：纤维内结晶区的重量占纤维总重 量的百分率。(p48 式2-9) 体积结晶度：纤维内结晶区的体积占纤维总体 积的百分率。 (p48 式2-8)
• 2. 纤维的非晶结构 • 纤维大分子高聚物呈不规则聚集排列的区 域称为非晶区，或无定形区。
取向和无序排列的缨状微胞结构
• 3. 纤维的取向结构 • 取向度:大分子排列方向与纤维轴向符合的 程度. • 纤维的取向结构使纤维许多性能产生各向 异性。 • 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.
• 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。
第二节 典型纤维的结构与特征
• • • • 一. 典型天然纤维的结构与特征 1. 棉纤维的结构与特征 (1) 分子构成及分子间结构 棉纤维和麻纤维的主要成分是纤维素，其 分子式为(C6H10O5)，化学结构式为：
大分子 基原纤 微原纤
• 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。