常用纺织纤维结构和性能

铜氨纤维
1.原料：木材、甘蔗渣、芦苇、棉短绒（主要） 溶在氢氧化铜或碱性铜盐的浓氨溶液中 2.结构与性能： • 圆型截面、全皮层、不完全透明 • 柔软（比粘胶好），光泽柔和（圆截面） • 吸湿接近粘胶 • 染色好 • 湿强高于粘胶 • 工艺复杂（比粘胶）
（二）高湿模量粘胶纤维
1、富强纤维 形态结构：接近圆形或全芯层结构
纤维素纤维68.64 蜡状物质1.15 果胶物质17.78 木质素2.25 未测定部份10.18
麻纤维特性 • • • • 吸湿、放湿速率快、缩水大 纤维较硬，回弹性较好，织物易皱折 强力高、模量大，不耐磨 结晶度、取向度高，染色性能差
麻纤维形态特征：横向腰圆形有中腔，纵向柱状有横节、竖纹
（苎麻、亚麻图片）
（三）天丝（Tencel, Lycell)
• • • • • • • • • • 皮芯结构 干、湿强度大 尺寸稳定性好 有原纤化现象 生产过程对环境无公害 吸湿透气好 染色好, 具生物降解性 悬垂性好 弹性好 缩水小
目前世界上唯一集合成纤维和天然纤维优点于一体的新型纤维
（四）竹纤维
• 竹原纤维 • 竹浆纤维
纤维 粘胶 低牵伸(普通粘胶) 高牵伸(强力粘胶) 铜氨粘胶 苧麻 海岛棉 陆地棉
取向因子 0.54 0.88 0.74 0.97 0.72 0.62
普Baidu Nhomakorabea粘胶纤维的性能
• 湿态断裂强力低 • 易变形 • 吸湿性大 • 能在浓烧碱作用下溶胀、溶解 （不能进行丝光处理） • 不需精炼、漂白处理 • 染色性能与棉相似
竹原纤维形态结构、分子结构
• 横截面：扁平形或三角形，有中腔 • 有横节、沟槽、裂缝、空洞 • 结晶度71%
竹浆纤维：与粘胶相似，皮芯结构不明显，结晶度小于竹原纤维
竹原纤维性能 • 吸湿、透气、快干性 • 抗菌、除臭 • 抗紫外
第二节 蛋白质纤维的结构和主要性能
• 羊毛 • 蚕丝 • 大豆蛋白纤维
锦纶化学组成：
锦纶6：聚己内酰胺纤维，由己内酰胺聚合而成
H N (CH2)6 H N O C (CH2)4 O C
n
锦纶66：聚己二酰己二胺纤维，由己二酸和己二胺聚合而成
H N (CH2)5 O C
n
• 共同特点：大分子主链上都有酰胺基
锦纶形态结构：
纵向：光滑、无条痕
普通锦纶
异形锦纶
锦纶性质：
• • • • •
耐磨性六大纶中最好 耐日晒差：强力下降、变黄 耐热性较差：100℃以上，强力损失严重；150℃，5h，变黄、收缩 耐碱、耐还原剂 耐酸性和耐氧化剂性能较差：酸催化大分子降解，氧化剂漂白后易泛黄
三、腈纶的结构和主要性能
化学组成：
第一单体：丙烯腈（85%），对化学、物理、机械性能起主要作用 第二单体：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或醋酸乙烯酯，改善手感、弹性 第三单体：丙烯黄酸钠，改善染色性能
蛋白质：
基本组成单位：氨基酸
H2N CH COOH R
由大量氨基酸以一定顺序首尾联接形成的多肽
蛋白质的两性性质： 分子末端含有氨基和羧基，侧基上还含有许多酸性基团和碱性基团
等电点：调节pH，使蛋白质分子上正、负离子数目相等，此时的pH 值为等电点。
羊毛：4.2-4.8 蚕丝：3.5-5.2
一、羊毛纤维的结构和主要性能
应用：蝉翼纱，烂花布 烂花布：涤棉包芯纱织物通过 与有花纹的酸滚筒接触后制得的半透明织物
苷键水解
（3）耐碱性(alkali-resistant)：遇碱膨化
应用(application)：丝光(mercerization) 碱缩
NaOH
无张力( 松弛)
碱缩 丝光
有 张力 F
F
（4）纤维素的氧化：生成（含醛基、羰基、羧基）
绿色纤维：来源丰富、可再生、可降解
价格： PLA：23000元/吨
PET：14000元/吨
异形纤维
超细纤维
海岛型
镶嵌型
辐射型
并列型
溶解式
分离式或劈裂式
夹层导电纤维：环芯结构掺入碳黑
山羊绒、马海毛、兔毛
二、蚕丝的结构和主要性能
1、组成：
• • • • • 丝素 丝胶 色素 蜡质 无机物
分子结构和组成：
• 由多种α氨基酸剩基以酰胺键联结构成的长链大分子 • 蚕丝由丝素和丝胶两种蛋白质组成
丝素的性质
• • • • • • 耐热性：较好，120℃，2h，强力无变化 保暖性：好于棉、麻、毛 溶胀、溶解性：在水中溶胀，不溶解 耐有机酸和弱无机酸，不耐强无机酸：单宁酸增重、酸缩 耐碱性差：强碱损伤丝素，弱碱无损丝素 氧化剂和还原剂作用：含氯氧化剂损伤丝素，还原剂无明显 损伤，漂白
棉纤维的加工过程 (cotton processing)
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第一章 常用纺织纤维的结构和主要性能 (Structure and properties of textile fibers)
第一节 纤维素纤维的结构和主要性能 一、天然纤维素纤维(natural cellulosic fibers) （一）棉纤维(cotton) 1、形态结构 横向：腰圆形，有中腔 纵向：天然转曲的扁平带状
次生胞壁
是棉纤维的主体部分，约占纤维部量的90%以 上，是由纤维素在初生胞壁内沉积而成的。 作用：棉纤维的主体，决定棉纤维主要性质 组成：主要是纤维素 形态： 纵向：原纤网状组织 横向：日轮(25～40层)
胞腔
(lumen)
形态：中空 组成：原生质残渣（沉积在纤维内壁上)、 蛋白质，矿物盐，色素，… 染色通道
异形截面：十字花形、三角形、三叶形、凸形
涤纶性能
• • • • • • • • •
洗可穿性好 强力高 热稳定性好 具有热塑性，可做百褶裙 抗熔性较差，遇烟灰、火星易形成孔洞 易起静电、易起球 不耐碱 耐酸、氧化剂、还原剂 不发霉、不虫蛀
二、锦纶的结构和主要性能
学名：聚酰胺纤维
国际上称nylon
品种：锦纶6、锦纶66、锦纶11、锦纶610
其它纤维素纤维：木棉、椰子纤维
二、再生纤维素纤维
(一）普通粘胶纤维
粘胶纤维形态结构
粘胶化学结构和超分子结构
纤维 普通粘胶 富强粘胶 强力粘胶 Modal Tencel® 浆粕
结晶度(%) 聚合度 30～35 45～50 50～55 42～46 48～52 55～65 250～300 500 左右 300～350 350～450 500～550 >600
棉纤维主要成分(main component)
纤维素94% 果胶物质0.9% 蜡状物质0.8% 含氮物质1.3% 灰分1.2% 色素0.8% 其它1.0%
3、纤维素大分子的化学结构式 (chemical structural formula)
• 葡萄糖剩基以甙键反转１８０°相连而成的纤维素
•
•
纤维素分子式： （C6H10O5)n
五、聚乳酸纤维的结构和主要性能(PLA)
原料：以天然糖为原料，（玉米、小麦、甜菜、大米）
加工过程： • 发酵工艺生产乳酸 • 缩聚生成聚乳酸 • 纺丝
• 已开发出塑料级、薄膜级、纤维级、医药级多个分子量级别的聚乳酸
应用：玉米塑料、可吸收缝线、可吸收支架等
PLA纤维性能：
• • • • • • • • • • 具有生物降解性 极好的悬垂性、吸湿透气性 耐日晒 抑菌防霉 保形性、抗皱性好 丝般的光泽、触感柔软 强力高、耐热性好（与聚酯相当） 熔融温度低：熔点175℃ 耐碱性差 染色性好：分散染料，100℃染色
一系列氧化纤维素
氧化纤维素的特点：有潜在损伤
潜在损伤：经碱处理后纤维强力大幅下降 纤维素在碱存在下易氧化脆损： • 高温碱煮时应尽量避免与空气接触 • 氧化剂漂白必须严格控制工艺条件
（5）酯化、醚化反应
（二）麻纤维
麻纤维的化学组成
（苎麻为例）
• • • • • •
纤维素：57-80% 半纤维素：12-17% 木质素：苎麻08-1.5%，亚麻2.5-5%，黄麻10-13% 果胶：1-5.7% 蜡质：0.3-1.8% 灰分：0.5-5%
1、羊毛的组成：
• • • • • 角蛋白 羊脂 羊汗 沙土 植物性杂质
羊毛的形态结构
纵向：天然卷曲的圆柱状，表面有鳞片 横向：近似圆形，可分为鳞片层，皮质层和髓质层
3、羊毛的性质
1.保暖 2.吸湿透气为天然纤维之最 ： 纤维含亲水基团, COOH--, -NH2 –OH 3.弹性好： 表面有卷曲 4.光泽柔和：每一根纤维表面鳞片有漫射现象 5.缩水：热水、碱性、机械外力强时缩水很大 6.耐酸性：耐弱酸，不耐强酸 7.耐碱性差：碱作用变黄
羊毛的性质
9.对氧化剂较敏感：漂白（过氧化氢），防缩处理 （次氯酸钠） 10.耐热性较差：干热小于70℃，大于100℃，变 脆、泛黄 11.水和蒸汽作用：水80-110 ℃ ，蒸汽100-115 ℃ 以上，损伤明显
其它动物毛
1.山羊绒：Cashmere “开士米” 长度：30-40mm 细度：15-16μm 2.马海毛：（Mohair ）：土耳其的安哥拉产的山羊毛。 长度120-150mm ，细度10-90μm （1）光泽强，环状鳞片几乎贴在表面上 （2）无卷曲 （3）不易缩水 （4）强度高 （5）弹性优良 3.兔毛：细度：10-15μm，长度25-45mm （1）软、细、短，强力低 （2）平波卷曲、抱合力差、兔毛多掉毛,一般与羊 毛混纺 （3）髓腔大，易脆断
丝胶的性质
• 吸湿性高于丝素：支化程度比丝素高，极性基团含量高 • 在水中溶胀、溶解 • 弱碱脱胶
第三节 合成纤维的结构和主要性能
一、涤纶的结构和主要性能
化学组成：聚对苯二甲酸乙二酯
• 不含亲水性基团，只有极性很小的酯基 • 酯基的存在使分子具有一定的化学反应能力
形态结构
普通PET：光滑圆柱形
葡萄糖剩基----羟基：能与金属反应，发生氧化反应、与无机酸反应、 酯化、醚化反应，可形成氢键 ----苷键：对碱稳定性高，在酸中易水解
4、超分子结构(supramolecular structure)
• 结晶度
– 天然棉纤维70%，麻90%、粘胶纤维30%-40%
• 取向度
– 螺旋角越小，取向度越高。棉螺旋角为20o~35o，麻为6~8o，粘胶为 34o
腈纶形态结构：
哑铃型截面、圆型截面
腈纶性能：
• • • • • 耐热性较好 耐日晒性最好 吸湿性较差，好于涤纶、锦纶 氰基在酸、碱作用下会水解，强碱处理易发黄 耐氧化剂、还原剂
四、氨纶的结构和主要 性能（spandex)
• • • • • • • 聚氨基甲酸酯弹性纤维 最大伸长为原长的8倍 弹性好、强力低、染色差 耐热性差：150℃泛黄，175℃以上会发粘 耐光稳定性差：泛黄、脆损 聚酯型不耐强碱和含氯氧化剂 聚醚型化学稳定性较好
• 麻纤维：聚合度高，结晶度高，取向度高 • 棉纤维：聚合度高，结晶度高，取向度较高 • 粘胶纤维：聚合度低，结晶度低，取向度低
5、化学性质(chemical property)
（1）吸湿和溶胀(absorption and swell)
采用回潮率和含水率两项指标测试
（2）耐酸性(acid-resistant)：遇强酸水解
化学结构和超分子结构
• • • • •
聚合度：500-600 结晶度：45-50% 晶粒大：导致耐磨性差 取向度高 有原纤化现象：易产生毛羽
性能
• • • • 干、湿态断裂强度高 尺寸稳定性好 对碱稳定性好，可进行丝光处理 耐磨性差
2、Modal纤维
• • • • • 干、湿强度比普通粘胶纤维高25-30% 棉的柔软、丝的光泽、超强的滑爽感 抗皱性差 环境污染小 不会产生原纤化
2、棉纤维主要成分(main component)
初生胞壁
是棉纤维的外层,是在细胞延长阶段形成的，它又分为两层. 1、角皮层(外层)：是棉纤维极薄的最外层 作用：保护棉纤维 组成：蜡状物质和果胶物质 形态：极薄的薄膜 2、初生胞壁(内层)：厚约0.1-0.2微米，也是较薄的一层 作用：内装原生质 组成：主体是纤维素，但含较多杂质 形态：管状薄壁，取向度低 特性：溶胀小 初生胞壁对印染的影响: 果胶、蜡质影响吸湿性，在精练、漂白过程中将被破坏或去除。