纤维的分子结构和化学性质要点
简述纤维的结构层次特征
简述纤维的结构层次特征
纤维是一种具有特殊结构的高分子材料，广泛应用于纺织、建筑、医疗等领域。
它的结构层次特征是其重要的物理和化学性质的基础。
纤维的结构层次特征可以分为以下四个方面：
1. 分子结构层次：纤维由多个高分子链相互排列组成。
这些高分子链通常是线性的，由不同的化学基团组成。
例如，聚酯纤维由醋酸乙烯酯和对苯二甲酸组成，而聚酰胺纤维则由亚胺基和羧基组成。
这种高分子链的结构决定了纤维的物理和化学性质。
2. 基本结构层次：纤维的基本结构层次也称为超分子结构层次。
它是由高分子链之间的相互作用形成的。
这些相互作用通常是氢键、范德华力、离子键等。
这种相互作用的强度和类型决定了纤维的拉伸强度、柔韧性和其他物理性质。
3. 组织结构层次：纤维的组织结构层次是由基本结构层次组成的。
纤维可以形成单纤维、多纤维或织物等结构。
这种组织结构决定了纤维的表面形态、力学性质和应用特性。
4. 化学结构层次：纤维的化学结构层次是由分子结构、基本结构和组织结构组成的。
这种结构层次可以通过化学修饰和功能化处理来改变纤维的性质和应用特性，例如增强纤维的抗菌性、防晒性、防静电
性等。
总之，纤维的结构层次特征是非常复杂和多样的。
理解和掌握这些特征对于纤维材料的开发和应用具有重要意义。
纺织纤维的结构和主要化学性能
棉纤维的主要化学性能
酸对纤维素的作用 染整加工中，漂白酸洗、酸退浆——稀 硫酸使浆料水解，转化为水溶性较大的 产物，（H+起催化作用。1，4甙键断裂， 与水分子形成两个羟基，一个是自由羟 基，无还原性；另一个是半缩醛羟基， 具有还原性。 ）从而从织物上脱落下 来。1，4甙键对酸特别敏感，所以酸处 理时必须严格控制工艺。
棉纤维的其他化学性能
氧化剂对纤维素的作用 纤维素对氧化剂不稳定，一些氧化剂使 。 纤维素发生严重降解。在漂白过程中， 要选择适当的氧化剂，并严格控制工艺， 将损伤降到最低。 热对纤维素的作用 温度过高时，空气中的氧也能使纤维 氧化生成氧化纤维素，从而损伤纤维
粘胶纤维的形态结构
形态结构Hale Waihona Puke 截面：不规则锯齿状，多有皮芯结构。
铜氨氢氧化物对纤维素的作用
氢氧化铜与氨或胺的配位化合物如铜氨溶液 或铜乙二胺溶液，能使纤维素直接溶解。纤 维素在铜氨溶液和铜乙二胺溶液中，分别形 成纤维素的铜氨配位离子和铜乙二胺配位离 子。纤维素铜氨化合物受到稀无机酸作用时， 可迅速而完全地分解，并析出纤维素。在化 学纤维工业中，利用这一原理制造的再生纤 维素纤维称为铜氨人造纤维 。
8238寝室
棉纤维的结构和主要化学性能
棉纤维是最常见的，棉纤维是地 球上最丰富的和最纯净的纤维素纤维。 是迄今为止最重要和使用最广泛的单 一细胞的种子纤维。是从棉籽表皮上 细胞突起生长而成的。
棉纤维的形态结构
形态结构： 棉纤维是一个上端封闭、下端敞开的 干瘪的管状细胞，在显微镜的观察下， 成熟的棉纤维纵向呈扁平带状，并具 有天然扭曲：横截面呈腰形或耳形， 是由较薄的管状的初生胞壁、较厚的 螺旋状的次生胞壁较小的瘪缩的中空 胞壁缩构成的。
第一二章纤维的结构及主要化学性质纺织
气候性、耐化学稳定性
纤维品质与产品性能的关系
纺织纤维与纺织品的使用性能、审美特性和经济性密切相关。
细度
厚度、刚柔性、弹性、抗皱性、透气性、
• LOI值
＜21%，易燃纤维 21%~26%，难燃纤维 ＞21%，阻燃纤维
常见纤维的极限氧指数（%）
• 棉：20.1 羊毛：25.5 • 粘胶：19.7 锦纶：20.1 • 涤纶：20.6 腈纶：18.2 • 丙纶：18.6 维纶：19.7 • 聚四氟乙烯 95
纤维的热学性质(耐热性和保暖性)
染整概论
学分：1.5 教材：染整概论 东华大学出版社 主要内容: • 内容一 纺织纤维的结构和主要化学性能 • 内容二 纱线与织物的基本知识 • 内容三 前处理 • 内容四 染色 • 内容五 印花 • 内容六 整理
内容一 纺织纤维的结构和主要化学性能
一、概述
纺织品是人类一生都离不开的物品。 ◆纤维的定义：一般认为具有足够的细度（直径 <100μm）和足够的长径比（长度/直径>500），并 具有一定柔韧性的物质均可称为纤维。 ◆纺织纤维：一般长度在10mm以上，长度/直径 >1000。 ◆纺织纤维必须具备两个条件：可纺性和使用性。 ◆ 所有的纺织纤维都属于高分子化合物 （分子量、结构）
A. 特数：特克斯（tex）在公定回潮率下，1000m长 的纤维的重量（克数）。法定单位。
B. 旦数：在公定回潮率下，9000m长的纤维或纱线 具有的重量(g)。
C. 公制支数：在公定回潮率下，单位重量（g）的 纤维或纱线具有的长度称公支。同一 种纤维支数 越高表示纤维越细，可纺性也越好。
第一章第二节常用纤维的性能特征天然纤维
弹性，表面光洁，光泽也好。但这种羊毛的产量
不能满足毛纺工业的需要，因此精纺毛料织物的
原料中澳毛占相当比重。
改良细毛主要以美利奴羊（父系）+土种羊（母系）。
改良半细毛是以新疆公羊与藏系或蒙系母羊杂交所 产的母羊，再与茨盖公羊杂交所产的茨、新、藏 二代杂交育成。
2. 分子结构
各种氨基酸
3. 化学组成
整理后————真丝般光泽、使粗糙的 手感变得柔软和光滑。
2. 麻纤维的特点
（4）织物的光泽与整理过程有关，增光整 理后————真丝般光泽、使粗糙的手 感变得柔软和光滑。
（5）纤维弹性差，易起皱，而且不易消 失————缺点，与涤纶混纺或者经过 防皱整理可以改善。
2. 麻纤维的特点
（6）麻纤维吸湿性好、放湿快，不易产生 静电。热传导率大，能迅速摄取皮肤热 量，向外部散发，所以穿着凉爽，出汗 后不贴身。夏季服装
（7）麻纤维的强力约为羊毛的4倍，棉纤 维的2倍，含湿后纤维强力大于干态强 力————耐水洗
2. 麻纤维的特点
（8）延伸性差，较硬脆，折叠处容易折断—— 保存时不宜重压，褶裥处不宜反复熨烫
（9）耐热性好，熨烫温度可达200℃，加湿熨烫。
（10）耐碱，但不耐酸，不受漂白剂损伤。
（11）织物易发霉————保存在通风干燥处。
第一章 服装用纤维
第二节 常用纤维的性能特征
一、 天然纤维 （一） 棉纤维（Cotton） 产地：中国、美国、前苏联、埃及、巴
基斯坦、印度、西欧等 由于品种和产地的气候和土壤等种
植条件不同，棉花品质差异很大。
1． 棉纤维的种类：
按照棉花的品种分：
名称
产地
长度
特点
长绒棉=海岛棉 尼罗河流域，埃 最 长 达 60—70 长、细
第8章新型化学纤维
不规则纠结状的蛋白分子链→→→→→→→→→→→→→→→→→→→ 蜘蛛丝上80%的水分→薄膜→包住蜘蛛网中的连接点→丝纠结、稳固→→弹性↑
大豆蛋白纤维生产工艺流程图
原料 从大豆豆粕中提取，该豆粕是农副产品大豆榨过油的饼粕
纺丝溶液黏度 在黏度小于410MPa·s范围内，黏度越大，可纺性越好。蛋白质浓度大于14%
时，纺丝溶液黏度过大，无法纺丝；低于12.5%时，纺丝溶液黏度太低，纺不出 理想纤维。
蛋白质溶液pH值 大豆蛋白纺丝液是将高纯度大豆蛋白质在碱的作用下，调制而成。在碱性条
Modal纤维的结构 Modal纤维属于再生纤维素纤维，由纤维素大分子构成。Modal纤维采用高湿
模量粘胶纤维的制造工艺，从其性能看它属于变化型高湿模量纤维。 Modal纤维成形时，粘胶中有变性剂，凝固浴中ZnSO4含量较高，故Modal
纤维的截面为圆滑的皮芯结构，皮层厚度大于普通粘胶纤维。Modal纤维属于皮 芯纤维，具有与超强力粘胶纤维近似的皮层结构，而其芯的结构则与波里诺西克 纤维比较近似。皮层贡献了韧性，而芯层则贡献了刚性。
——气体夹层高度：拉伸和轴向变形主要区段。30mm； 高度↑↑→纺丝线的液流段太长→断裂
——凝固条件：凝固浴浓度：50%NMMO（浓度↑↑→双扩散速度↓↓→凝固速 度↓↓；浓度↓↓→表层凝固↑↑→阻碍双扩散→内层凝固速度↓↓） 凝固浴温度：15℃
——拉伸倍数：7～12，主要在气体夹层区， 拉伸倍数↑↑→纤维双折射率↑↑→断裂强度↑↑
（一）结构
化学结构 大豆蛋白纤维的蛋白质含量为23%～55%，聚乙烯醇高分子聚合物含量为45%～
77%。蛋白质是由氨基酸组成的，大豆蛋白纤维含有16～17种氨基酸。在氨基酸 的侧基上有不同的活性基团， 如－OH、－NH 、－COOH等，能参与各种化学反 应。在大豆蛋白纤维纺丝过程中，大豆蛋白纤维中酪氨酸、组氨酸等能与聚乙烯醇 分子上的羟基反应，形成交联；同时，在醛化交联过程中，聚乙烯醇分子间、大豆 蛋白分子间以及聚乙烯醇分子和大豆蛋白质分子间都有可能产生各种交联结构。
第三章 纤维素纤维的结构和性能
第三章纤维素纤维的结构和性能天然纤维素纤维（棉、麻）纤维素纤维再生纤维素纤维（粘胶纤维、铜氨纤维、醋酯纤维）§3.1纤维素纤维的形态结构一棉纤维的形态结构棉纤维是种子纤维，其主要成分为纤维素、果胶、蜡质、灰分、含氮物质。
外形：上端尖而封闭，下端粗而敞口，细长的扁平带子状，有螺旋状扭曲，截面呈腰子形，中间干瘪空腔。
最外层：初生胞壁从外到里分三层：中间：次生胞壁内部：胞腔1 初生胞壁决定棉纤维的表面性质，它又分为三层，最外层为果胶物质和蜡质所组成的皮层。
因而具有拒水性，在棉生长过程中起保护作用。
但在染整加工中不利。
2 次生胞壁纤维素沉积最后的一层，是构成纤维的主体部分，纤维素含量很高，其组成和结构决定棉纤维的主要性能。
3 胞腔输送养料和水分的通道，蛋白质、色素等物质的残渣沉积胞壁上，胞腔是棉纤维内最大的空隙，是染色和化学处理时重要的通道。
二麻纤维的形态结构麻纤维主要有：苎麻、亚麻是属于韧皮纤维，以纤维束形式存在单根纤维是一个厚壁、两端封闭、内有狭窄胞壁的长细胞苎麻两端呈锤头形或分支亚麻两端稍细呈纺锤形纵向有竖纹和横节主要化学组成和棉纤维一样是纤维素，但含量低。
§3.2纤维素大分子的分子结构纤维素是一种多糖物质，其大分子是由很多葡萄糖剩基连接而成，分子式为（C6H10O5）n复杂的同系物混合物，n为聚合度，棉聚合度为2500~ 10000，麻聚合度为10000~ 15000，粘胶纤维聚合度为250~ 500纤维素大分子的化学结构是由β-d-葡萄糖剩基彼此以1，4-甙键连接而成，结构如下每隔两环有周期性重复，两环为一个基本链节，链节数为（n-2）/2，n为葡萄糖剩基数，即纤维的聚合度，葡糖糖剩基上有三个自由存在的羟基，其中2，3位上是仲羟基，6位上伯羟基§3.3棉纤维的超分子结构超分子结构也称为微结构，主要指棉纤维中次生胞壁纤维素大分子的聚集态结构，纤维素大分子的排列状态，排列方向，聚集紧密程度等。
纤维的分子结构和化学性质要点
纤维的分⼦结构和化学性质要点第⼀节纤维的分⼦结构和化学性质成纤⾼分⼦：1）线性、长链的分⼦结构，即使有侧基或⽀链，也⽐较短、⼩。
2）以碳原⼦为主链的构成元素，因此⼤多数纤维⾼分⼦是有机⾼分⼦，即有机纤维。
3）分⼦链有⼀定长度，分⼦间可以达到⾼的相互作⽤⽽有强度。
染整关注：纤维⾼分⼦与⽔有⽆结合基团、与染料分⼦有⽆作⽤点、与整理剂等有⽆结合点，是共价键结合、离⼦键结合、氢键结合还是范得华作⽤⼒结合。
例如：棉纤维⿇纤维聚⼄烯纤维聚丙烯纤维：分⼦结构差异⼤，左者所⽤染料和整理剂右者就⽆法使⽤。
⼀、纤维分类⼆、纤维素纤维的分⼦结构和化学性质纤维素分⼦结构式结构特点：1) 环上三个—OH，反应活性点2) 环间—O—，酸分解之，碱稳3) 链端：有⼀隐-CHO，M低还原性4) 链刚性，H-键多，强度⾼5）聚合度（⼆）纤维素分⼦化学性质1、与酸作⽤酸促使苷键⽔解:(反应式)酸作⽤情况酸使纤维素纤维织物初始⼿感变硬,然后强度严重下降。
纤维结构、酸的种类、作⽤时间、温度、纤维结构影响⽔解反应速率。
⽣产上应⽤：含氯漂⽩剂漂⽩后，稀酸处理，起进⼀步漂⽩作⽤；中和过剩碱；烂花、蝉翼等新颖印花处理。
⽤酸注意：稀酸、低温、洗净，避免带酸⼲燥。
2、与氧化剂作⽤纤维素氧化后分⼦断裂，基团氧化变化，织物强度损伤。
纤维素分⼦对不同氧化剂作⽤有不同的敏感程度。
强氧化剂完全分解纤维素。
中、低强度氧化剂在⼀定条件下氧化分解纤维素能⼒弱，可⽤来漂⽩织物。
注意：空⽓中O2在强碱、⾼温条件易氧化、脆损纤维素织物，应避免。
氧化反应：Cell-OH + [O] Cell-CHO, Cell-C=O, Cell-COOH氧化纤维素：还原型— -CHO，=C=O，潜在损伤酸型— -COOH注：纤维素分⼦对还原剂稳定。
常温稀碱中稳定，浓碱溶胀，⾼温稀碱有氧⽓易氧化、断裂苷键，强⼒下降。
浓碱溶胀：各向异性、不可逆。
径向溶胀⼤，纵向⼩反应:(酸性)纤维素分⼦与碱拟醇钠反应C2H5OH + NaOH=C2H5ONa + H2OCell-OH + NaOH=Cell-ONa+ H2O ;orCell-OH﹡NaOH反应可逆，⽔洗除碱，恢复纤维素分⼦，但纤维素纤维⾼层次结构被变化、不可逆---是棉织物丝光、碱缩处理理论根据。
第一章 纤维结构基础知识
11
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。
12
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。
1. 侧基：分布在主链两侧。影响纤维的力学性质 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。
5
三、大分子链的柔性 大分子链的柔性是指其能够改变分子构象 的性质，也就是大分子链可以呈现出各种形 态的性质。
9
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。
10
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。
14
分子链柔曲性示意图
6
纤维大分子结构与柔性的关系: 1)主链上原子价键的旋转性：旋转性较好如C-C 键、C-O键，柔性↑;含共轭双键时，如-C=C-,或 芳杂环时，柔性↓； 2) 侧基较少，柔性↑； 3) 主链四周侧基分布对称，柔性↑； 4) 侧基的极性（作用力）和体积大，柔性↓； 5) 温度↑，内旋转加剧，大分子链柔性↑；
纤维从宏观到微观的结构层次和主要内容
纤维从宏观到微观的结构层次和主要内容
3. 微观结构层次：微观结构层次是指纤维的组成和内部结构。纤维的微观结构通常包括纤维 的纤维素或蛋白质分子的排列方式、纤维内部的孔隙结构等。这些微观结构对纤维的力学性能、 吸湿性能等起着重要作用。
4. 分子结构层次：分子结构层次是指纤维的分子组成和化学结构。纤维的化学结构决定了其 物理和化学性质。例如，纤维素纤维由纤维素分子组成，而蛋白质纤维由蛋白质分子组成。
在纤维的主要内容方面，主要包括纤维的力学性能、吸湿性能、热性能、化学稳定性等。这些 特性对于纤维的应用和性能表现具有重要影响。此外，纤维的制备工艺、加工方式以及纤维的表 面处理等也是纤维研究的重要内容。
纤维从宏观到微观的结构层次和主要内容
纤维是一种பைடு நூலகம்纤维状物质组成的材料，具有长而细的形态特征。从宏观到微观，纤维的结 构层次可以分为以下几个层次：
1. 宏观结构层次：宏观结构层次是指纤维的整体形态和外观特征。它包括纤维的长度、直 径、形状等。纤维可以是直线状、弯曲状、环状等不同形状的结构。
2. 超微观结构层次：超微观结构层次是指纤维的纤维束或纤维束的组织结构。纤维束是由 多个纤维组成的集合体，纤维束的排列方式和组织形态对纤维的性能有重要影响。
纤维结构基础知识
第一节
纤维大分子结构
1、均链大分子（homochain polymer） 主链均由一种原子以共价键组成的大分子链，通常是以碳-碳共价键 相连而成，这类大分子一般由加聚反应制得。 该类纤维品种如聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维等。
第一节
纤维大分子结构
2、杂链高分子（heterochain polymer）
键 能 2.1-23.0 （kJ/mol）
作用距离 （nm）
5.4-42.7
125.6-209.3
209.3-837.4
31.0-48.6
0.3-0.5
0.23-0.32
0.09-0.27
0.09-0.19
0.44-0.49
范德华力（Van der Waal’s force）
范德华力（Van der Waal’s force）：范德华力包括静电力、诱导力 和色散力三种作用形式，其特点是普遍存在于大分子之间，没有方向 性和饱和性。
氢键：是氢原子与其他电负性很强的原子之间形成的一种较强的相互 作用，具有方向性和饱和性。
氢键的作用能强度与其他原子的电负性和原子半径有关，电负性越大， 原子半径越小，则氢键的作用强度越强。
一些分子中含有极性基团（如羧基、羟基等）的纤维如聚酰胺、纤维 素、蛋白质纤维中都可形成分子间的氢键。
诱导力主要存在于极性分子与非极性分子之间，是由极性分子的永久 偶极与其他分子的诱导偶极之间的相互作用，其大小与分子偶极距的 平方和极化率的乘积成正比，与分子间距离的六次方成反比。
色散力是由于分子间的瞬间偶极引起的相互作用，其作用能大小与两 种分子的电离能、分子极化率和分子间的距离有关。
氢键
纤维素纤维讲课文档
一、纤维素纤维的断裂强度和断裂伸 长率
1、断裂强度
➢是指纤维具有能承受一定外力的拉伸作用 而不致断裂的性质。
现在三十六页，总共五十五页。
1、断裂强度
常用以下几种表示方式：
（1）绝对强力P ➢纤维材料受外力直接拉伸至断裂时所需的
力。单位：牛顿，厘牛顿或kg、g。没有 可比性。 （2）断裂应力或抗张强度σ ➢纤维受拉伸作用而发生断裂时，单位面积 所承受的力。单位：牛顿/毫米2，厘牛/毫 米2或kg/mm2。σ=P/s
缨状微胞结构：粘胶纤维，结晶度低 缨状原纤结构：棉、麻，结晶度高 区别
➢缨状微胞结构有较短的结晶区 ➢缨状原纤结构具有长的结晶区
两者关系
➢可互为极限
现在三十四页，总共五十五页。
1.1.4 纤维素纤维 的主要物理-机械性能
一、断裂强度和断裂伸长率 二、初始模量 三、应力—应变曲线 四、弹性
现在三十五页，总共五十五页。
现在二十八页，总共五十五页。
二、纤维素大分子结构特点
3、左端剩基上含四个自由羟基，右端剩基 上含三个自由羟基及一个潜在醛基。其相对 数量少，所以还原性并不显著。
现在二十九页，总共五十五页。
二、纤维素大分子结构特点
聚合度：式中n为聚合度 重复单元数=（n-2)/2，不同方法结果差异较
大。 一般测定纤维素的铜氨或铜乙二胺溶液粘度
➢ 几种常见麻纤维的长度和宽度如下表所示：
麻的种类苎麻 亚麻 大麻 黄麻 Nhomakorabea长度（毫米）
127～250 17～20 13～25 2～5
现在二十页，总共五十五页。
（微米）
22～45 11～20 16～50 20～25
二、麻纤维的形态结构
4、 麻纤维的主要组成
染整概论 第一章 常用纤维性质及结构
形态结构
分子结构β-折叠链
蚕丝组成：丝素70~80%，丝胶20~30%，其他杂质：少量。 与羊毛区别：1、组成-C、H、O、N，硫很少。 2、β-折叠构象多，无∝-螺旋构象，结晶与非晶。
23
丝素性质
丝素结构：分子线形、支形，聚合度400~500，晶区伸直链，不
低温、干态，羊毛分子结构、高层次 结构调整较慢，加工产生的内应力难消除。湿热条件下，由于 羊毛分子肽链构象∝、β变换，副键拆开、重建较易，因此， 羊毛在外力下作用不同时间，然后在蒸汽中自由放置，出现过 缩、暂定、永定三种现象。 （1）过缩（很短时间） （2）暂定（更高温收缩） 2、热
>1h （3）永定（新形态固定住,不收缩） 耐干热性差
14
3、与氧化剂作用
纤维素氧化后分子断裂，基团氧化变化，织物强度损伤。 纤维素分子对不同氧化剂作用有不同的敏感程度。 强氧化剂完全分解纤维素。中、低强度氧化剂在一定条件下 氧化分解纤维素能力弱，可用来漂白织物。注意：空气中O2 在强碱、高温条件易氧化、脆损纤维素织物，应避免。 氧化反应： Cell-OH + [O] Cell-CHO, Cell-C=O, Cell-COOH
o
氢键
o
H
c
o c
o c o
离子键
18
蛋白质性质 ﹡蛋白质两性性质：
OHOH-
H+3N-P-COOH
H+
H2N-P-COOH H+3N-P-COO-
H+
N-P-COO-
等电点：蛋白质分子上正、负电荷数量相等时溶液的pH值， 不会向电极移动。羊毛的~: 4.2-4.8, 桑蚕丝的~：3.5-5.2。等电 点时纤维溶胀、溶解度最低。 低pH值时： pH内>pH外 高pH值时： pH内<pH外
纺织材料学 常用纤维的结构与性质
1.结构
准结晶结构
2.性质
强度较低，伸长较大；
初始模量：E锦纶<E腈纶<E涤纶； 弹性：比棉、麻、粘胶好，但比羊毛、涤纶、 锦纶差；
染色性较好；没有明显的熔点，不会产生熔孔 现象；
W=4.5%，比涤纶好
（3）热学性质 耐热性差； 安 全 使 用 温 度 ： 低 于 93°C （ 锦 纶 6 ） ， 低 于 130°C（锦纶66）； 熔点：215°C（锦纶6），250°C（锦纶66）
（4）耐光性差 （5）耐碱不耐酸 （6）密度较小：1.14 g/cm3
三、腈纶
第一单体：丙烯腈（超过85%） 第二单体：丙烯酸甲酯、甲醛丙烯酸甲酯、
羊毛在湿热及化学试剂作用下，经机械 外力反复挤压，纤维集合体逐渐收缩紧 密，并相互穿插，纠缠，交编毡化。这 一性能称之。
利：缩绒使毛织物有独特的风格；
弊：缩绒使毛织物的尺寸稳定性变差（洗 涤后易收缩，变形）影响穿着的舒适性 与美观（起毛起球）
第三节 化学纤维
一、涤纶（聚对苯二甲酸乙二酯） 1．结构
3. 形态结构： 羊毛——鳞片层、皮质层、髓质层
1)鳞片层：
作用如下：
①保护纤维，使羊毛内层组织不受外界的 生物、 化学、机械等作用；
②由于鳞片具有方向性，形成差微摩擦效 应。
鳞片形状： 环状、瓦状、龟裂状
2)皮质层：羊毛纤维的主体，占90%左右。
皮质细胞：正皮质——结构疏松； 偏皮质（副皮质）——结构紧密；
2.性质
机械性质：强度较低，伸长率大（450800%）， 初始模量低，弹性特别好
化学有关纤维知识点总结
化学有关纤维知识点总结化学是研究物质的性质、组成和变化的科学，而纤维的性质和制备过程都与化学息息相关。
本文将重点介绍纤维的化学知识点，包括纤维的化学组成、纤维的性质、纤维的制备方法等内容。
纤维的化学组成纤维的化学组成主要是由聚合物组成的。
聚合物是由许多相同或相似的小分子单元通过共价键连接而成的大分子化合物。
根据聚合物的来源和性质的不同，纤维可以分为天然纤维和合成纤维。
天然纤维的化学组成主要包括纤维素、蛋白质和其他成分。
其中，纤维素是纤维的主要成分，它是一种复杂的多糖，由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成。
纤维素是植物细胞壁的主要成分，广泛存在于棉花、亚麻、大麻等植物中。
蛋白质是动物纤维的主要成分，包括胶原蛋白、角蛋白等。
除了纤维素和蛋白质，天然纤维中还含有一些其他成分，如木质素、酚醛树脂等。
合成纤维是通过化学方法从化学原料中合成得到的，其化学组成主要包括聚酯、聚酰胺、聚丙烯等。
其中，聚酯是一种由二元酸和二元醇缩合而成的聚合物，例如聚酯纤维的原料对苯二甲酸和乙二醇；聚酰胺是一种由二元胺和二元酸缩合而成的聚合物，例如尼龙纤维的原料是己内酰胺和邻苯二甲酸。
纤维的性质纤维的性质包括物理性质和化学性质两大类。
物理性质包括拉伸性能、弹性、柔软度、抗撕裂性等；化学性质包括耐酸碱性、耐污染性、耐磨性等。
纤维的拉伸性能是指纤维在外力的作用下拉伸时的性能表现。
纤维的拉伸性能与纤维的分子结构和物理外形有关。
通常情况下，纤维的拉伸性能与聚合物的分子量、分子排列方式、分子间力等相关。
例如，纤维素分子链在纤维中呈现出斜向排列，使得纤维具有较好的拉伸性能。
而聚酯纤维由于其分子链是直线排列的，因此具有较高的拉伸强度。
纤维的弹性是指纤维在外力作用下发生形变后，释放外力后能够回复原状的能力。
纤维的柔软度反映了纤维在外力作用下的变形程度，通常情况下，纤维的柔软度与纤维的表面光滑度、断面形状等有关。
纤维的抗撕裂性是指纤维在外力作用下的抵抗撕裂的能力，通常情况下，纤维的抗撕裂性与纤维的断裂强度和断裂伸长率有关。
棉纤维 结构式
棉纤维结构式棉纤维是常见的一种纤维素纤维，具有舒适、柔软、透气、吸汗、耐久等优点，广泛应用于纺织品行业。
其化学式为（C6H10O5）n，其中n为大于4,000的一个整数，因此棉纤维分子量较大，具有很强的拉伸性和耐用性。
棉纤维的结构主要由纤维素分子构成。
纤维素分子由β-(1,4)-葡萄糖苷键组成直链结构，相邻的两个葡萄糖单元串联在一起，形成纤维素链。
棉纤维链由许多纤维素链平行排列组成。
在平行排列的纤维素链中，相邻的纤维素链之间通过氢键相互连接，并且上下相邻的纤维素链之间呈相反方向排列，形成棉纤维的螺旋状结构。
棉细胞壁中的纤维素分子密集排列，构成纤维素微丝，随着细胞生长，纤维素微丝越来越长，逐渐形成棉纤维。
因此，棉纤维的结构非常特殊，极其复杂。
下面来详细介绍一下棉纤维的结构。
一、纤维素分子结构纤维素分子是由β-(1,4)-葡萄糖苷键构成的直链分子，每个葡萄糖单元之间具有熔点，不易溶于水和有机溶剂。
β-(1,4)-葡萄糖苷键的结构很稳定，不易被微生物分解。
因此，棉纤维具有很好的好耐久性和抗腐蚀性。
二、棉纤维的分子组成棉纤维的分子组成主要包括纤维素、半纤维素和果胶等多种复合物质。
其中纤维素的含量最高，半纤维素含量次之，果胶含量较低。
这些复合成分在煮沸、处理、吸湿和干燥等处理过程中会发生某些改变，从而影响棉纤维的物理和化学性质。
三、棉纤维的形态结构棉纤维具有外形线状，粗细不一，丝束状，一般成束生长。
在纵断面上，棉纤维呈不规则的扁平形，横断面呈圆形或多角形。
棉纤维的形态结构直接影响棉纤维的物理性能，如拉伸强度、弹性、柔软度和面料的手感等。
四、棉纤维的化学性质由于棉纤维分子中的纤维素具有多个羟基，因此具有亲水性和活性。
棉纤维可与一些酸、碱和氧化剂等进行化学反应，发生水解、酯化、还原、氧化等反应。
总之，棉纤维结构中的纤维素分子以β-(1,4)-葡萄糖苷键组成直链结构，形成纤维素链。
棉纤维链由许多纤维素链平行排列组成。
纤维的分子结构和化学性质精
纤维的分子结构和化学性质精纤维的纤维状结构使得其具有许多特殊性质。
首先，纤维具有高度的延展性和柔软性。
这是由于纤维的分子结构中分子链的存在，使得纤维可以进行拉伸和弯曲。
纤维可以在外力作用下发生形变，但释放后会恢复到原来的形状。
这使得纤维具有较好的弹性和可塑性。
其次，纤维具有较高的强度和韧性。
纤维的分子链之间有多种相互作用力，如共价键、氢键等，这些力使得分子链紧密相连，增强了纤维的机械强度。
纤维的高强度和韧性使得其在纺织品中具有良好的抗拉性和耐磨性。
此外，纤维还具有一定的吸湿性和透气性。
纤维分子链之间存在着相互作用力，可以形成空隙和通道，使纤维可以吸收或释放水分分子，同时也能使得空气分子在纤维中流动。
这种吸湿性和透气性使得纤维在穿着舒适性和保持体温方面有良好的性能。
纤维的化学性质也受到纤维分子结构的影响。
纤维通常具有较好的耐酸碱性和耐高温性。
纤维分子链中的共价键使其可以抵抗一定强度的酸碱介质的侵蚀。
而且，纤维的高分子链结构使得其具有较高的熔点和熔化热，能够在一定温度下保持稳定。
这使得纤维可以在高温环境下使用，比如高温工作服和防火材料等。
此外，纤维的化学性质还涉及到与其他物质的相互作用。
比如，纤维可以通过共价键形成官能团，使得其可以与染料或者其他化学物质发生反应。
这些反应可以使纤维具有特殊的功能，如抗静电、防水等。
这种特殊的化学性质使纤维在纺织品、医疗、环保等领域有广泛的应用。
总之，纤维的分子结构和化学性质决定了其独特的物理和化学性能，使其得以广泛应用于各个领域。
对于纺织品来说，纤维的结构和性质直接关系到纺织品的质量和性能。
因此，通过研究纤维的分子结构和化学性质，可以进一步开发出更加优质和多功能的纤维材料。
高一化学纤维素知识点归纳
高一化学纤维素知识点归纳纤维素是一类重要的生物大分子，由多个葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成，是植物细胞壁的主要组成成分之一。
纤维素不仅在生物学中具有重要作用，还具有广泛的应用价值。
本文将围绕高一化学纤维素的相关知识点进行归纳总结。
一、纤维素的基本性质1. 原子组成：纤维素由碳、氢、氧三种元素组成，化学式为（C6H10O5）n。
2. 分子结构：纤维素是由β-葡萄糖（D-葡萄糖）通过β-1,4-糖苷键连接而成的聚合物。
3. 溶解性：纤维素在常规溶剂如水、酒精中不溶解，但在一些特殊条件下可以通过化学反应转化为可溶解的衍生物。
二、纤维素的生物学功能1. 组成细胞壁：纤维素是植物细胞壁的主要成分，赋予细胞壁很强的机械强度。
2. 维持植物形态：纤维素的存在使得植物能够维持正常的形态结构，增强植物的抗风和抗压能力。
3. 为植物提供能量：纤维素在咀嚼后被植物细胞分解为葡萄糖，提供植物体内的能量来源。
三、纤维素在工业中的应用1. 纸浆制备：纤维素是纸张的主要原料，通过对纤维素的化学和物理处理，可以制备高质量的纸浆。
2. 纺织工业：纤维素可以转化为人造纤维如纤维素醋酸纤维，用于制作纺织品、纤维板等。
3. 食品工业：纤维素广泛应用于食品加工中，如增加食品的纤维含量、改善口感、增加饱腹感等。
4. 药品工业：纤维素作为药物的包衣材料可以改善药物的缓释性能和稳定性。
5. 化妆品工业：纤维素作为增稠剂和稳定剂广泛应用于化妆品制造中。
6. 生物燃料生产：纤维素可以通过生物转化技术转化为生物燃料如乙醇。
四、纤维素的化学反应1. 酸的水解：纤维素可以通过浓酸条件下的酸水解反应，将其降解为葡萄糖单体。
2. 碱的水解：纤维素可以通过碱水解反应，将其转化为纤维素醇或纤维二醇。
3. 酯化反应：纤维素经过酯化反应可以制备各种纤维素衍生物，如纤维素醋酸纤维。
五、纤维素的生态意义1. 碳循环：纤维素储存着大量的碳元素，参与了全球的碳循环过程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一节纤维的分子结构和化学性质
成纤高分子：1）线性、长链的分子结构，即使有侧基或支链，也比较短、小。
2）以碳原子为主链的构成元素，因此大多数纤维高分子是有机高分子，即有机纤维。
3）分子链有一定长度，分子间可以达到高的相互作用而有强度。
染整关注：纤维高分子与水有无结合基团、与染料分子有无作用点、与整理剂等有无结合点，是共价键结合、离子键结合、氢键结合还是范得华作用力结合。
例如：
棉纤维麻纤维聚乙烯纤维聚丙烯纤维：
分子结构差异大，左者所用染料和整理剂右者就无法使用。
一、纤维分类
二、纤维素纤维的分子结构和化学性质纤维素分子结构式
结构特点：
1) 环上三个—OH，反应活性点
2) 环间—O—，酸分解之，碱稳
3) 链端：有一隐-CHO，M低还原性
4) 链刚性，H-键多，强度高
5）聚合度
（二）纤维素分子化学性质
1、与酸作用
酸促使苷键水解:(反应式)
酸作用情况
酸使纤维素纤维织物初始手感变硬,然后强度严重下降。
纤维结构、酸的种类、作用时间、温度、纤维结构影响水解反应速率。
生产上应用：含氯漂白剂漂白后，稀酸处理，起进一步漂白作用；中和过剩碱；烂花、蝉翼等新颖印花处理。
用酸注意：稀酸、低温、洗净，避免带酸干燥。
2、与氧化剂作用
纤维素氧化后分子断裂，基团氧化变化，织物强度损伤。
纤维素分子对不同氧化剂作用有不同的敏感程度。
强氧化剂完全分解纤维素。
中、低强度氧化剂在一定条件下氧化分解纤维素能力弱，可用来漂白织物。
注意：空气中O2在强碱、高温条件易氧化、脆损纤维素织物，应避免。
氧化反应：Cell-OH + [O] Cell-CHO, Cell-C=O, Cell-COOH
氧化纤维素：还原型— -CHO，=C=O，潜在损伤
酸型— -COOH
注：纤维素分子对还原剂稳定。
常温稀碱中稳定，浓碱溶胀，高温稀碱有氧气易氧化、断裂苷键，强力下降。
浓碱溶胀：各向异性、不可逆。
径向溶胀大，纵向小
反应:(酸性)纤维素分子与碱拟醇钠反应
C2H5OH + NaOH=C2H5ONa + H2O
Cell-OH + NaOH=Cell-ONa+ H2O ;or
Cell-OH﹡NaOH
反应可逆，水洗除碱，恢复纤维素分子，但纤维素纤维高层次结构被变化、不可逆---是棉织物丝光、碱缩处理理论根据。
4、纤维素分子其它反应
A）酯化反应
纤维素分子与（羧）酸类物质反应生成酯：
纤维素分子形成磷酸酯后能使织物具有阻燃性；与醋酸酐反应生成纤维素醋酸酯是制造人造纤维——醋酯纤维的原料。
B）醚化反应
纤维素分子与氯乙酸在碱性条件下的反应产物称羧甲基纤维素钠，可用作纺织浆料和增稠剂；与缩水甘油三甲基氯化铵反应后形成阳离子衍生物，使纤维素纤维织物在用阴离子染料染色和其它染料染色时上染率和染色牢度大为提高，同时兼有抗静电、抗菌、防霉等功效，用于难染色的苎麻纤维织物上尤其有效。
C）加成反应
纤维素分子与上述试剂反应后，氰乙基化产物使纤维素纤维织物具有防腐性，氨基甲酰乙基化产物使纤维素纤维织物对活性染料染色反应性提高，乙烯砜型加成产物其本身就是乙烯砜型活性染料染色反应时与纤维素纤维进行共价键结合反应的一步。
D）接枝反应
M:
接上丙烯酸后，纤维素纤维织物就可用阳离子染料染色和印花，耐洗牢度和颜色都有较好的效果。
三、蛋白质纤维的分子结构和化学性质
蛋白质分子构成的纤维天然动物
人造植物
蛋白质高分子的单元结构是氨基酸残基（下式左）：
α-氨基酸
纤维蛋白质分子的构成主要有C、H、O、N、S五种元素。
蛋白质的三级结构
* 蛋白质分子中氨基酸序列结构称为蛋白质分子的一级结构、或初级结构：
* 蛋白质分子空间构象有几个层次，分别称为蛋白质的二级结构：
蛋白质的第三级结构：
多肽链侧基之间因氢键等相互作用使多肽链进一步盘旋和折叠，整个分子所形成的不规则的特定构象。
蛋白质副键图：
﹡蛋白质分子副键：由分子主链、侧基的极性或非极性基团、离子基团相互作用而成。
由于副键数量众多而能稳定蛋白质分子空间构象。
副键种类如下图：
蛋白质分子的化学性质
﹡蛋白质两性性质：
等电点：蛋白质分子上正、负电荷数量相等时溶液的pH值，不会向电极移动。
羊毛的~: 4.2-4.8, 桑蚕丝的~：3.5-5.2。
等电点时纤维溶胀、溶解度最低。
低pH值时：pH内>pH外NH3+ H+
高pH值时：pH内<pH外-COO- OH-
酸碱浓度高或盐多时，内外pH一致。
羊毛反应
2、与酸耐酸，pH2-4沸染，H2SO4炭化除草。
高浓酸，损伤羊毛：水解、氨离子化、离子键拆开。
3、与碱碱使羊毛严重损伤、变黄、溶解、含S降低：主链水解、氨基酸水解、离子键拆开、二硫键断开重接。
4、与还原剂羊毛二硫键、离子键被还原剂断开，羊毛损伤
5、与氧化剂强氧化剂分解羊毛，中强氧化剂对羊毛有损伤作用，控制条件可漂白羊毛：NaClO, H2O2
6、蛋白质与其它物质作用
水：长时间高温条件下可发生水解作用
盐水：促进蛋白质纤维溶胀或溶解，浓的CaCl2、Ca(NO3)2处理蚕丝，会使纤维急剧收缩；碱式ZnCl2等溶液能使丝纤维溶解。
改性反应：有羟基、酚羟基、羧基和氨基等
（1）蚕丝纤维甲基化使丝活性基团变成不活泼基团，抑制丝泛黄，甲基化试剂为重氮甲烷（CH2N2）：
（2）蚕丝纤维酰基化可使丝弹性、绝缘性改善，吸湿性降低
（3）蚕丝甲醛交联可提高丝耐碱性、湿强度：
四、合成纤维的分子结构与化学性质
★涤纶分子结构:
聚对苯二甲酸乙二醇酯。
分子结构只有弱极性基团，吸湿性差、染色性差。
-COO-酯基具有反应性，如水解；但苯基、亚乙基稳定，故涤纶稳定性好。
-OCH2CH2O-具柔性，故可折叠。
分子线性、规整，分子聚集时容易紧密堆积（结晶），使纤维形状、强度好。
涤纶高分子的化学性质
主要由酯基决定，在强酸、强碱性溶液中酯基会发生水解反应使分子链断裂：
碱性水解应用：涤纶碱剥皮对氧化剂、还原剂的耐受性比较好,化学性质稳定.
锦纶分子的结构和化学性质
锦纶6是由己内酰胺开环聚合而成，锦纶66是由己二胺和己二酸缩聚而成，此外还有锦纶610、锦纶1010等
锦纶的化学性质
比较稳定，主要在酰胺基和分子两端基团上发生反应。
水：对锦纶没有什么影响。
碱：锦纶水解也不严重，耐碱性较好。
酸：稀酸溶液中锦纶水解不严重，因此稀酸对锦纶损伤不重，但在浓HCl溶液中，锦纶分子水解、溶解，锦纶纤维强度下降。
氧化剂：较为敏感，接触氧化剂时发生降解破坏，纤维强度受损。
酰胺、R基结构：用酸性染料染色；阳离子染料染色；还因为锦纶分子的非极性部分链比例大，可用分散染料染色。
具有4%的吸湿率。
（三）腈纶分子的结构和化学性质
第一单体（~85%）第二单体（5~10%）第三单体（1~3%）
属于无规共聚物
第一单体：只有第一单体，纤维性能不好，脆、弹性手感差、不易染色
第二单体：改善纤维结构，减弱氰基之间的作用力，
第三单体：结合染料基团，利于染色。
腈纶分子的化学
性质其分子主链全是碳元素构成，稳定；侧基是氰基（—CN）和其它基团，具有化学反应性。
酸：耐酸能力强。
碱：对弱碱也不敏感，但在高温强碱溶液中，由于OH- 催化—CN水解的能力很强，使腈纶纤维失重、发黄、溶解：
氧化剂：不敏感，可用H2O2、NaClO2漂白腈纶纤维。
还原剂：也不反应，可用NaHSO3、Na2SO3、保险粉漂白腈纶纤维。
高温热处理：能进行重排环化反应，形成碳纤维。
四）其它合成纤维分子的结构和化学性质
1、丙纶丙纶属于聚烯烃纤维。
化学惰性：酸和碱不反应，酒精、乙醚等极性溶剂不能溶解，但有机烃类非极性溶剂能溶解纤维态丙纶分子。
丙纶分子对强氧化剂作用亦敏感，会降解；受热容易发生热氧化降解，在有水、氧条件下，如果纤维中有痕量金属（铜、铁等），发生光敏降解很快速，因而使丙纶纤维耐光性能很差。
丙纶分子上没有可留驻染料的基团，丙纶纤维染色很困难，分散染料染色也只能得很淡颜色，只能用其它上色方法，如熔体染色等。
2、维纶
在合成纤维中吸湿性最高。
维纶分子的化学性质由—OH决定，纤维耐酸、碱性优良，在溶剂苯酚、间甲苯酚中溶胀，溶于80%、55℃甲酸；由于羟基多，染色性能近似于纤维素纤维。
在高湿条件下容易热裂解；高温时，羟基被氧化，脱水引起纤维损伤泛黄。
3、氨纶
化学性质依分子结构而定，聚醚软段型氨纶耐酸性好，但在稀HCl、H2SO4中会发黄；聚酯软段型氨纶耐酸性好，但在热碱中会快速水解。
氨纶染色性能同锦纶相似。