第一章 纤维结构基础知识

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2.非结晶结构 非结晶态－－大分子无规律地乱排列的状态， 也称无定形态。 非结晶区：………………………….的区域。 特点：大分子链段排列混乱，无规律；结构 松散，有较多的缝隙、孔洞；相互间结合力小， 互相接近的基团结合力没有饱和。
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结晶度：纤维内部结晶区体积占纤维总体积的 百分率。 结晶度对纤维性能的影响： 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↓：纤维的吸湿性、染色性↑；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。
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4.纤维的原纤结构 纤维中包含了大分子、基原纤、微原纤、巨 原纤、细胞、纤维等层次结构。 （1）基原纤：通常由几根或几十根直线链状大 分子，按照一定的空间位置排列，相对稳定地形 成结晶态的大分子束。 （2）微原纤：由若干根基原纤平行排列结合在 一起的大分子束。 （3）原纤：由若干根基原纤或微原纤基本平行 排列结合在一起形成更粗大些的大分子束。
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四、相对分子质量及其分布
单基
聚合度n可由大分子相对分子质量和单基相对 分子质量的比值求得。
大分子相对分子质量可用很多方法测得，但 其不是一个定值，而是呈现一个分布，因此其相 对分子质量是一个统计平均值。 纤维大分子相对质量的大小，对纤维的拉伸、 弯曲、冲击强度等有很大影响。
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第二节
纤维的凝聚态结构
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二、纤维的凝聚态结构
主要包括结晶态结构、非结晶态结构、取 向结构、原纤结构、液晶结构、织态结构。
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1.结晶态结构

结晶态－－大分子有规律地整齐排列的状态。 结晶区：…………………………..的区域。 特点：大分子链段排列规整；结构紧密，缝 隙、孔洞较少；相互间结合力强，互相接近的基 团结合力饱和。
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第一节
纤维大分子结构
一、纤维大分子主链的化学组成 纤维大分子主链是由某个结构单元以化学键 的方式重复连接而成的线型长链分子。主要由碳 和氢两元素构成，还可有氧、氮、硫等。
聚氯乙烯结构式:
（1）单基（链节）：构成纤维大分子的基本化学 结构单元。
聚氯乙烯单基:
（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。
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第一章 纤维结构基础知识
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纺织纤维的分子都很大，常由数百至数万原子 组成，称为大分子或高分子，纺织纤维则由成千 上万个大分子组成。 纤维的结构即，纤维的大分子的组成、大分子 的排列方式等影响了纤维的性能。 纤维结构主要包括高分子链的结构和高分子的 凝聚态结构（又称聚集态结构、超分子结构）及 其形态结构。
如聚酯纤维：
3.元素有机高分子：主链上含有磷、硼、铝、硅等 元素，并且侧链上含有有机基团。如碳化硅纤维等。
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二、侧基与端基
1. 侧基：分布在主链两侧。影响大分子的力学性 质和耐化学性质等。可通过接枝进行纤维改性。 2. 端基：分布在大分子两端，且与“单基”结构 有很大差别。影响纤维的光、热稳定性等。可 利用端基上的活性官能团进行纤维改性。
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三、纤维大分子链的内旋性及柔曲性
1、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。
单键内旋示意图
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2. 柔曲性：指纤维大分子在一定条件下，通过内 旋转或振动而可形成各种形状的性质。
分子链柔曲性示意图
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纤维大分子结构与柔曲性的关系: 1)主链上原子价键的旋转性：旋转性较好如C-C 键、C-O键，柔曲性↑；含共轭双键时，如C=C-，或芳杂环时，柔性↓； 2) 侧基较少，柔曲性↑； 3) 主链四周侧基分布对称，柔曲性↑； 4) 侧基的极性（作用力）和体积大，柔曲性↓； 5) 温度↑，内旋转加剧，大分子链柔曲性↑；
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（4）巨原纤：是由原纤基本平行堆砌得到的更 粗大的大分子束。 （5）细胞：细胞壁（巨原纤或微原纤堆砌而成） 和细胞内物质组成。 并非所有纤维都具有上述每一个结构层次，大 部分合成纤维仅具有从基原纤、微原纤到原纤的 结构层次。
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思考题：
1. 纺织材料、纤维、纺织纤维、单基、聚合度、 结晶度、取向度、特克斯、旦尼尔、公制支数 2. 列表对纺织纤维做一简要分类。 3. 结晶度与纤维性能有何关系？ 4. 取向度与纤维性能有何关系？
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3.取向结构 纤维中大分子链、链段和晶体的长度方向沿 纤维的几何轴向呈现一定夹角排列，这种排列方 式称为大分子的取向排列。 取向度－－大分子排列方向与纤维轴平行（或 符合）的程度。 取向度与纤维性能间的关系：取向度大时， 大分子可能承受的轴向拉力也大，纤维拉伸强度 较大，伸长较小，模量较高，各向异性明显。 结晶与取向是两个概念，结晶度大的取向度不 一定高。
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常用纤维的n大小： 棉、麻的聚合度很高 ，成千→上万； 羊毛 576；蚕丝 400； 粘胶：300-600；
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按主链构成的化学组成，纤维大分子可以分 为以下三种：
1.均链高分子：主链由一种原子组成
.杂链高分子：主链由两种或两种以上的原子组成
在分子间作用力下，纤维内大分子间的排列和 堆砌结构称为纤维的凝聚态结构，也称为超分子 结构。 纤维凝聚态结构（与大分子结构、生产工艺有 关）影响纤维的使用性能。
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一、纤维大分子间的作用力 纤维大分子间的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。 大分子间的作用力：范德华力、氢键、盐式键、 化学键 结合力的能量大小：化学键＞盐式键＞氢键＞范 德华力