2.1 再生纤维素纤维

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⑴备料 对制浆原料进行预处理。甘蔗渣要经过开松和除 髓，棉短绒要进行开松、除尘，木材要经过剥皮、除 节、切片等处理。
⑵蒸煮：植物原料经过预处理后与蒸煮药剂混合，在规定的温 度和压力下进行蒸煮成为浆料。

亚硫酸盐法—适用于结构紧密原料，如针叶木；
预水解硫酸盐法—适用于树脂和多缩戊糖含量高的原料，如阔叶树、甘 蔗渣等；
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碱对纤维素的作用 ——纤维素+稀碱：稳定 ——纤维素+浓碱：碱纤维素；丝光。 纤维素的酯化反应 纤维素与各种无机酸和有机酸反应，生成酯化物 纤维素的醚化反应 纤维素与卤代烷、卤代羧酸作用生成纤维素醚
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三、纤维素的浆粕制造及质量要求：
1、浆粕的制造
除杂质 除非纤维素杂质 和提高浆粕的反 应能力 提高白度和 反应能力 提高纯度和 反应性能
缨状微胞结构理论认为纤维素结构中包含结晶
部分和无定形部分，但结晶区结构及与非晶区的连 接方式还有争议。 高序部分：大分子致密、平行排列、定向良好。 无定形部分：致密度较小、大分子结合程度较弱、 有较大的空隙、分子链分布不完全平行。
有人认为：无定形部分是由结晶部分伸出来的分子 链所组成，结晶部分和无定形部分之间由分子链贯 穿，而二者之间没有严格的界面。 有人则认为结晶部分是由折叠链构成。 缨状微胞结构是普通粘胶纤维的结构形式。
纤维素的缨状原纤结构模型
2、纤维素的分类

纤维素纤维素不是一种均一的物质，而是一种不同分子量的混合物。在 工业上分为：—纤维素， —纤维素， —纤维素
根据纤维素在特定条件下在17.5%NaOH溶液中溶解度的不同分为：α-纤维素和半纤维素 α-纤维素：植物纤维素在特定的条件下不溶于20℃，17.5%NaOH溶液那部分纤维素； 半纤维素：浆粕在20℃，用17.5%NaOH溶液处理45min，溶解的那部分纤维素。 β纤维素:其中溶解部分中用醋酸中和又重新沉淀分离出来的那部分称β纤维素。 γ纤维素:不能沉淀出来的称γ纤维素。
磨、湿强低、不宜机洗。
第二节 生产纤维素纤维的基本原料
一、植物纤维的原料及其化学成分
纤维素浆粕是生产纤维素纤维的原料，植物纤 维是制造纤维素浆粕的原料。 植物纤维是植物的一种中空细长形态的细胞……
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⒈木材纤维 针叶木是制造纤维素纤维的优质原料 阔叶木也可以
⒉棉纤维 棉短绒（附着在棉籽壳上的短纤维）是 制造纤维素纤维的优质原料。
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早期的微胞结构理论
纤维素分子聚集成微胞，每个微胞都有 严格整齐的界面，象砖块堆砌起来一样。 现代观点则认为这是不确切的。 缨状微胞结构和缨状原纤结构理论，是目 前普遍采用的结构观点。
纤维素结构存在两个相态：结晶区和无定形区。 高序部分—大分子致密、平行排列、定向良好。 无定形部分—致密度较小、大分子结合程度较弱 、有较大的空隙、分子链分布不完全平行。
6
苷键 O
1 4
H
3
OH
2
CH2OH H
1
苷羟基 OH H
O H OH
H O n-2 2 H
O H OH 苷键 H OH
H OH H
OH H
5
H O
H
H
6
CH2OH
非还原端
纤维二糖（重复单元）
还原端
结构单元：葡萄糖残基
重复单元：纤维二糖
单元间的键合：1-4苷键
化学式（C6H10O5）n n为聚合度，棉和麻为10000～15000， 粘胶纤维为250～500 22
（3）纤维素分子链刚柔性：刚性
a.主链含六元杂环，难以绕单键内旋转。
b.相邻两个葡萄糖剩基相互倒置，大分子对称 性良好，结构规整，具有较高的结晶性能。 c.大分子含有大量的羟基，大分子间可以形成 大量的氢键。
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（4）纤维素大分子的聚集态结构
聚集态结构（超分子结构）：具有一定构象
的大分子链通过分子链间的作用力而相互排 列、堆砌而成的结构。 纤维的超分子结构是在天然纤维的生长过程 或化学纤维的纺丝成形及后加工过程中形成 的。 纤维素的聚集态结构和其它固体高聚物一样 ，是十分复杂的。
（2）纤维素大分子化学结构特征
A、大分子链由β-D-葡萄糖剩基通过1,4-苷键连接而成， 含大量苷键（缩醛性质）。
B、相邻葡萄糖环倒置，大分子对称性良好，结构规整，
具有较高的结晶性能。
C、每个葡萄糖剩基（不包括两端）有3个自由羟基， 其中C2、C3仲醇基，C6伯醇基。具有醇羟基的特性。 分子间可形成氢键。

苛性钠法—适用于棉短绒。
在蒸煮过程中，纤维细胞发生膨润，初生胞壁被破坏，
浆粕反应性能提高，大部分半纤维素及其他非纤维素混合物
得以除去，浆粕的聚合度降低。
（4）耐日光性能： 强力↓，稍变黄。
略＜天然纤维素纤维。长时间日光照射，
（5）染色性：和棉相似，凡棉能用的染料，粘胶均能使用且
得色鲜艳，但皮芯层结构，影响染料上染。

低温短时间：粘胶得色比棉浅且不均匀；
高温长时间：得色比棉深。
染色时染料选择：活性及直接染料，一般不用还原染料（价 格贵）。
服用性能
纤维优缺点
优点：吸湿强、染色性好、不易产生静电、
可纺性好，能与各种纤维混纺和交织。
缺点：湿强低、易伸长、弹性小、湿膨胀大
、耐碱性差、易燃。富强和高湿模量纤维已 经基本克服了这些缺点。
织物的优缺点
优点：吸湿性好、色彩鲜艳、穿着舒服，适
合做夏天的服装。
缺点：易皱、易缩、易伸长、易变形、不耐
纤维种类 麻 粘胶纤维拉伸/%
10 34º
80 25º
120 16º
β
8º
主要性质
（1）吸湿性：是普通化纤中最好的（通常条件回潮率13％， 比棉好）。水中的膨化程度大，织物吸水后变厚实和粗糙， 织物的缩水率大。
（2）化学性质： 比棉活泼，对酸、碱、氧化剂较敏感，对碱
的稳定性＜棉，能在浓碱作用下剧烈膨化以致溶解，染整加 工中应尽量少用浓碱。 （3）耐热性能：较好，在一定温度范围，甚至优于棉，如从 20℃升至100℃，断裂强度有所增加，而棉降低约26%。


聚合度越低纤维素越易溶解，显然， —纤维素的聚合度大于半纤维素 的聚合度。 —纤维素的聚合度一般在200以上，—纤维素为140~200， 而—纤维素则为10～140。浆粕的—纤维素含量越高越好。
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3、纤维素的物理性质
外观：白色、无味、无臭的物质 密度：1.50～1.56g/cm3 比热容：0.32～0.33J/g•℃ 溶解性 不溶于水、稀酸、稀碱和一般的有机溶剂 能溶解在浓硫酸和浓氯化锌溶液中，同时发 生一定程度的分子链断裂，使聚合度降低。 纤维素能很好地溶解在铜氨溶液和复合有机 溶液体系中。
2



三、再生纤维素纤维的生产方法
（1）粘胶法：粘胶纤维 （2）溶剂法：铜氨纤维；莱赛尔纤维；莫代尔纤 维。 （3）纤维素氨基甲酸酯法：纤维素氨基甲酸酯纤 维 （4）闪爆法：新纤维素纤维 （5）熔融增塑纺丝法：新纤维素纤维 目前，纤维素纤维的主要生产方法以粘胶纤维为 主，产量占90%以上。所以，主要介绍粘胶纤维。
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D、左端（非还原端）葡萄糖剩基有4个自 由羟基，右端（还原端）葡萄剩基有3个 自由羟基及 1个苷羟基（潜在醛基），具 有还原性。大分子一端有还原性，另一 端没有，整个大分子具有极性并呈现方 苷羟基 潜在醛基情况 ： CH OH 向性。 CH2OH
2
H
O OH H
H O H OH H
OH O H OH
短 纤
绣 花 线
8
有光长丝
半光长丝
9
2、粘胶纤维的性能
形态结构： 纵向：平直的柱体。
截面：不规则的锯齿状，有皮芯层结构。
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皮芯层结构：截面结构不均一。 皮层：结构紧密、结晶度及取向度较高、染色较困 难。 芯层：结构较疏松，结晶度、取向度低，染料上染 量较高。
化学结构 基本组成物质：纤维素，同棉和麻，羧基和醛基含 量较高。 聚合度：较低，只有250～350。 结晶度：较低，30～40%。 取向度：较低，跟后处理拉伸有关，拉伸 ↑ ，取向 度 ↑。
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O
H OH H R2
H OH
C
H
O OH C R1 H
E、主链上的苷键对酸较敏感，稀热酸、冷浓 酸都能导致苷键水解断裂，使纤维平均聚合 度下降。 F、主链上的苷键对碱的稳定性好，因此棉织 物可用烧碱退浆、煮练、丝光等加工。但粘 胶的聚合度小，湿强力低，不能用烧碱丝光。
1844年，英国化学家麦瑟(Mercer)在用 棉布过滤浓烧碱中的木屑时，发现棉布变 厚了，知道了浓烧碱可以使棉纤维溶胀的 性质。于1850年申请专利； 1890年洛尔 (Lower)在浓烧碱处理棉布时，发现施加 张力，可提高棉的光泽； 1895年，丝光 开始工业化，为了纪念麦瑟，将丝光整理 25 称为麦瑟处理（Mercerizing)。
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吸附性 纤维素对金属离子具有交换吸附能力。纤维素中含杂质如 木质素及半纤维素越多，其对金属离子的吸附能力越强。 纤维素对金属离子的交换吸附能力与溶液的pH值有关， pH值越高，交换吸附能力越强。 纤维素一般具有良好的对水或其它溶液的吸附性。吸附 性的强弱与纤维素的结构及毛细管作用有关。 热稳定性 纤维素在200℃以下热稳定性尚好；当温度高于200℃时 ，纤维素的表面性质发生变化，聚合度下降。影响纤维素裂 解的因素除温度和时间外，水分和空气的存在亦有很大关系 。
4、纤维素的化学性质
与大分子截短有关的反应：甙键断裂，纤维
素大分子截短，主要指水解反应。
与羟基有关的反应：试剂与葡萄糖基环中的
羟基发生反应，生成不同的纤维素衍生物。
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酸对纤维素的作用： 甙键→酸→水解作用→甙键发生断裂→聚合度↓ 氧化剂对纤维素的作用： 纤维素是多羟基化合物→氧化剂→分子链断裂→聚合度↓ ——伯羟基（-CH2OH）氧化成醛基（CHO），并可继续 氧化成羧基。 ——链末端环节中的还原性基团氧化成羧基。 ——葡萄糖酐环节中C（2）和C（3）上羟基氧化成醛基， 并可继续氧化成羧基 ——C（2）和C（3）上的羟基在环不破裂下氧化成一个 酮基或二个酮基。