纺织材料学——天然纤维素纤维1
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。
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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。
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。
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（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。
第一章 天然纤维素纤维.
原棉性能及检验
原棉的水分、杂质、疵点
1.水分：用回潮率表示。一般为8%-13% 2.杂质与疵点： 杂质：夹杂的非纤维类物质。枝叶、铃壳、不孕籽、 泥沙等。 疵点：原棉中存在的有害于纺纱的纤维性物质，如索 丝、棉结、软籽表皮、黄根等。 3.影响纺纱工艺与成品质量。 4.检验：杂质检验——原棉杂质分析机。含杂率=（机 拣杂质重量+手拣杂质重量）/棉样重量*100% 原棉含杂率国家标准：皮辊棉为3%；锯齿棉为2.5%。
原棉纺纱性能的综合检验
（1）手感目测检验 包括：纤维长度整齐度、原棉的卷曲与压缩弹性、纤维强度、抱和力、 柔软性、杂质疵点含量等； 优点：取样多、速度快、代表性强； 缺点：对检验人员要求较高、人为误差。 （2）仪器检验 包括：长度、细度、强度、成熟度、含水、含杂等； 优点：数据比较可靠稳定； 缺点：试验数量少、花费时间长。 （3）单唛试纺 单一批量的原棉在小型纺纱机台或车间大机上进行纺纱试验； 从纺纱细度、成纱强度、条干、结杂以及纺纱过程中产生的问题来最后 评定该批原棉的纺纱性能； 优点：可以测定单项指标检验无法包括的纤维性能； 缺点：比较费时。
原棉性能及检验
5个棉束单根纤维断裂强度=5个棉束断裂强度
之和（cN） /5个棉束重量（mg）*每毫克中 纤维根数 束纤维拉断的不同时性，强度修正公式： 平均单根纤维强度= 5个棉束单根纤维断裂强度 /0.675 单纤维相对强度——断裂长度（km） =0.001*平均单纤维强度（gf）*公制支数(m/g)
第一章 天然纤维素纤维
原棉： 麻纤维：
第一节 原棉
原棉的种类与品质
棉纤维的生长与形态特征
棉纤维的化学组成与化学性
质 我国棉花的生产与品质评定 原棉的性能与检验
纺织纤维形态第一章——天然纤维素纤维
目录1 天然纤维素纤维 (1)1.1 种子纤维 (2)1.1.1棉 (2)1.1.2 有机棉 (6)1.1.3 木棉纤维 (8)1.1.4 杨树纤维 (8)1.1.5 柳树纤维 (9)1.1.6 椰壳纤维 (10)1.2韧皮纤维 (11)1.2.1 亚麻 (11)1.2.2 苎麻 (14)1.2.3 汉麻 (16)1.2.4 竹纤维 (19)1.2.5 黄麻 (20)1.2.6 韧皮纤维的直径尺寸 (22)1.2.7 荨麻 (23)1.2.8韧皮纤维的历史背景 (24)1.3 叶纤维 (24)1.3.1剑麻 (24)1.3.2 蕉麻 (25)1.3.3 菠萝叶 (25)1 天然纤维素纤维纤维素纤维来自植物的三个部分之一（即花或种子、茎和叶），并因其来源而有所不同。
种子纤维是来自植物的花或种子;韧皮纤维来自植物的茎。
虽然不同类型植物（如亚麻或汉麻）的韧皮纤维在显微镜下更容易显示出它们的共性，但也有一些可以识别的不同形态特征。
例如，亚麻的纵截面显示为有节点或扭结，与大麻的纵向特征相似;然而，他们的横截面不同，汉麻比亚麻有一个更宽大的中腔。
纤维形态学是研究纤维的结构和形式，需要利用显微镜才能看到纤维的真实特征。
当我们在显微镜下查看纤维时，我们会看到纵向或横截面纤维特性。
1.1 种子纤维1.1.1棉棉纤维来源于棉花植物的花朵，属于棉葵科的棉属植物。
这种植物种类很少。
棉花是一种古老的纤维，它已经用于服装用品有几千年了。
考古学证据表明，5000多年前的巴基斯坦和3000多年前的墨西哥就已经使用过棉花。
这是有道理的，因为棉花生长在温暖的气候中。
现如今，棉花是最常用的天然织物。
它的优良特性，如舒适性、吸水性和良好的导电性，使它很难被其他纤维取代。
棉纤维的纵向特性是带状的扭曲、通常称为转曲（图1.1）。
这些转曲可以更紧密地结合在一起，也可以进一步分开，这首先取决于植物的年龄，其次取决于在化学应用的方面。
来自完全撕裂芽的棉纤维会有更紧密的扭曲在一起，因此在比半成熟芽的棉纤维（也称为不成熟纤维）在显微镜下更容易识别。
天然纤维素纤维(棉、麻)
（3）与棉纤维的成熟度、天然转曲
有关。（纤维素以束状小纤维的形态
与纤维轴倾斜呈螺旋形,在纤维长度方
向上有左有右，使得棉纤维有天然转
日轮
曲。）
次生层：决定主要的物理机械性质
S1——结构紧密 S2——由同心环状排列
的许多层纤维素巨原 纤组成，微原纤与原 纤之间形成空隙，使 棉纤维具有多孔性。 S3——具有与S2层相近 的结构特征，但淀积 有细胞原生质、细胞 核干涸后的物质。
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（二）化学性质
1.水的作用：不溶于水，但会膨胀。纵向：1%-2%； 横向：40%-45%（织物变厚导致缩水）。
2.碱的作用：在碱中较稳定，不会被破坏。 丝光：通常是指棉织品（纱、布）在张紧状态
下经浓碱液(NaOH或液氨)处理，以获得持久的光泽， 并提高对染料吸附能力的加工过程。
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丝光后的结构变化：天然转曲消失成为棒状； 无定形区有所增加，结晶区有所下降；取向度提高。
丝光后性能变化：光泽、染色性改善；强力增 大，尺寸稳定性增加；化学性能活泼。
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3.酸的作用：不耐酸（遇强酸水解或发生酯化 反应）,利用该性质可生产涤棉烂花布。
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。
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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。 5.微生物的作用：不耐霉菌。 6.有机溶剂的作用：不溶于一般溶剂，但会与有 些有机酸发生酯化，醚化反应。
第二章 植物纤维
棉纤维 麻纤维
第一节 棉纤维
本节主要内容：
一、棉纺厂常用原棉分类与品质 二、棉纤维的形成与形态特征 三、棉纤维的化学组成与化学性质 四、我国棉花生产与品质评定 五、原棉性能与检验 六、天然彩色棉 七、木棉
第二章 天然纤维素纤维
天然纤维素纤维1 原棉2 麻纤维内容提要：天然纤维素纤维（棉、麻）的分类；形态结构特征；主要性能的概念、指标，检验方法。
重点难点：重点的形态结构和指标。
指标体系及表述是难点。
解决方法：建立清晰的概念，讲课速度放慢一些，对在后面章节还会出现的长度、细度、强度等的概念和指标可采用螺旋上升的方法教学。
成熟度要讲透。
——天然生成，以纤维素为主要组织物质的纤维。
——也叫植物纤维，本章主要介绍棉、麻两大类。
第一节原棉原棉——供纺织厂作纺纱原料等用的皮棉。
皮棉——籽棉经轧棉机加工，除去棉籽所得的纤维。
籽棉——从棉铃中拾取的带籽的棉瓣。
衣分（率）——皮棉重量占籽棉重量的百分率。
剥桃棉——从非自然开裂的棉铃中剥取的棉花。
棉花——棉植物种子上的纤维，籽棉和皮棉的统称。
（有时亦做为棉植物，棉植物开的花的名称）一、原棉的种类棉花在植物学上为：被子植物门，双子叶植物纲，锦葵目，锦葵科，棉属。
棉属植物很多，但在纺织上有经济价值的裁培种目前只有四种。
是一年生草本植物，多年生木本植物的木棉，目前主要用作纺织填料，救生圈、衣类的浮力材料。
（一）按棉花的品种分1、亚洲棉（亦叫中棉）：是中国利用较早的天然纤维之一，已有2000多年，因纤维粗而短，又称粗绒棉，为一年生草本植物。
种植面积很少，基本作为种子源保留。
2、非洲棉（草棉）：也是粗绒棉，主体长度16~25mm，平均宽度20~25mm，细度0.25~0.4tex。
3、陆地棉：纤维长而细，又称细绒棉，它产量较高，纤维长，品质好，是世界上的主要裁培种，我国的种植量占棉田总面积的95%。
主体长度23~33mm，平均宽度18~20μm，细度0.15~0.2tex。
4、海岛棉：纤维特别细长，又称长绒棉。
是棉纤维中品质最好的，可纺很细的纱，生产高档织物或特种工业用纱。
为世界次要裁培种，主体长度30~60mm，平均宽度14~17μm，细度0.12~0.14tex。
（二）按棉花的初步加工分1、皮辊棉：用皮辊式轧棉机加工的皮棉。
第一章 天然纤维素纤维
§ 2.1 棉
一、棉纤维的基本知识
（一）棉纤维的形成
棉纤维生长的三个时期： ❖ ⑴伸长期-棉花开花后，胚珠表皮细胞开始隆起伸长，胚珠受精后
P
P
δD
P
P
未成熟
成熟
过成熟
棉纤维成熟度的理论几何图示
实际形状
❖ 以表示棉纤维的胞壁厚度，以D表示棉纤维复圆后的等效外径， D=P/。因此，胞壁占有的厚度空间比为2/D。完全未成熟的纤
维理论上2/D＝0，但实际中最小0.05，即初生层总在；完全成 熟纤维2/D＝1，但中腔总存在，故真实最大值为0.8，即中腔始
大麻的主要产地有中国、印度、意大利、德国等国。我国的大麻 主要分布在山东、河北，山西等地，是一年生草本植物，为单 性花，雌雄异株。大麻纤维有时作为苎麻、亚麻的代用原料， 可制作绳索，粗夏布等。大麻在生长和放置中极少虫害，单纤 维表面粗糙，有纵向缝隙和孔洞及横向枝节，无天然转曲。大 麻横截面有多种形态，如三角形、长圆形、腰圆形等，且形状 不规则。大麻纤维中有细长的空腔，与纤 维表面分布着的裂纹 和小孔相连，可能是 其优异毛细效应、 高吸附性和吸湿排汗性 能的主要原因。汉麻
“烂花布”（凸花布 ）,立体效果,半透明效 果
§ 2.1 棉
2. 吸湿性和吸水性 棉纤维在标准状态下的回潮率为7％～8％。湿态下
纤维强力大于干态时的强力，其比值为1.1～1.15 3.染色性
棉纤维的吸色性强，一般染料均可对棉纤维染色 4.耐热性
棉纤维在100℃的高温下处理8h，强力不受影响。棉 纤维在150℃时分解，320℃时起火燃烧。 5.比电阻
第二章 天然纤维素纤维ppt课件
丝光：棉纤维在一定浓度的氢氧化钠溶液或液氨中处理 后，纤维横向膨化，从而截面变圆，天然转曲消失，使 纤维呈现丝一般的光泽。如果膨化的同时再给予拉伸， 则在一定程度上可改变纤维内部结构，从而可提高纤维 强力。
五、 棉纤维的分类
1.按品种分：细绒棉（陆地棉）/长绒棉（海岛棉）/粗绒棉 （亚洲棉）/草棉（非洲棉）； 2.按棉花色泽分:白棉、黄棉和灰棉。 3.按初加工方法分:锯齿棉和皮辊棉。
2.线密度(细度)
（1）我国棉纤维的线密度检验现采用中段称重法和气流 测定法。
由于气流测定法快速、简便、代表性强，故已广泛 应用于国产细绒棉。长绒棉和部分外棉则尚用中段称 重法。
(2) 影响棉纤维线密度的因素
棉纤维的线密度主要取决于棉花品种、生长条件等。 一般长绒棉较细，为1.11~1.43dtex（9000—7000公 支），细绒棉较粗，约1.43—2.22dtex（7000—4500 公支）。
轧花： 原棉（皮棉）： 衣分率：
锯齿棉 对纤维作用 外观形态 主体长度及整齐度 除杂设备 轧工疵点 适宜加工 产量 剧烈，纤维损伤较大 松散
皮辊棉 缓和，纤维损伤小 薄片状
主体长度短，整齐度较高 长，低、短绒没法去除 有排杂、排僵设备 多，如棉结、索丝等 细绒棉 高 无排杂设备 少，有黄根 长绒棉 低
(3)棉纤维的线密度（细度）与纺纱工艺及成纱质 量关系
在成熟正常的情况下，棉纤维的线密度小，有利于 成纱强力和条干均匀度，可纺线密度低的纱。
3.吸湿性
（1）我国原棉的回潮率一般在8%—13% （2）我国规定原棉的标准含水率为10% （3）回潮率与纺纱工艺的关系
原棉含水的多少会影响重量、用棉量的计算及以后 的纺纱工艺。回潮率太高的原棉不易开松除杂，影响 开清棉工序的顺利进行，还容易扭结成“萝卜丝”。 回潮率太低则会产生静电现象，造成绕罗拉、绕皮辊、 纱条中纤维紊乱、纱的条干不均匀等
天然纤维素纤维
2.1 Intorduction of natural cellulosic fiber
The density of cellulosic fibers tends to be relatively high, making fabrics woven from yarns of these fibers feel comparatively heavy. Cellulosic fibers have relatively low elasticity and resilience. As a result, they wrinkle easily and do not recover from wrinkling readily. 纤维素纤维的密度倾向于相对高些，用纤维制的纱线 来制造无纺布就相对困难些。纤维素纤维的弹性相对 低些。因此，它们更容易起皱并且不容易从轻易地起 皱中恢复。
Natural Cellulosic Fibers
天然纤维素纤维
2.1 Intorduction of natural cellulosic fiber
Fibrous materials are found in nearly all plant life, but some plants in particular have proved to be important sources of textile fibers for the manufacture of yarns, cord, and fabrics. these plant fibers comsist largely of cellulose and, therefore, are classified as natural cellulosic fibers. fibrous 纤维的 yarns 纱、线 fabric 织物 textile 纺织品 cord 绳、索
天然纤维素纤维
国家规定： 细绒棉含杂率 IS=2.5%； 长绒棉含杂率 IS=3%，含水率：MS=10%， 回潮率;WS=11.1% Gs： 标准重量 Ga ：实际重量 Ma ： 实际含水率×100 Ms ：标准含水率×100 Ia ：实际含杂 率×100 Is ：标准含 杂率×100
例：一批原棉2500kg，含水： Ma =13%， 含 杂Ia =3%，求：Gs= ?
（二）按色泽分
1.白棉：正常成熟，正常吐絮的棉花，不管 原棉的色泽呈洁白、乳白或淡黄色，都称白棉
2.灰棉：棉纤维在生长发育过程中或吐絮后， 阴雨天、日照少、温度低，颜色呈灰白色，强力 低、质量差
3.黄棉：棉花生长晚期，棉铃经霜冻伤后枯 死，把棉壳颜色染到棉纤维上，使原棉色泽发黄
（三）按轧工方法分
①锯齿式轧花机动画
②皮棍式轧花机动画
二、原棉业务检验项目
检验项ห้องสมุดไป่ตู้：品级、手扯长度、含水、含杂
1.定价以328锯齿棉为标准，三级， 28mm 手扯长度
2.手扯长度：把梳理好的棉纤维放在黑绒 板上，用钢板尺测量 3.品级：国家标准分级的依据是：成熟度、 色泽、轧工质量，每年做 一次样本 4.标准重量： Gs =Ga×(100-Ma-Ia)/(100-Ms-Is)a
九、天然彩色棉
天然彩色棉定义： 天然彩色棉是生物学家利用生物遗传 方法，在棉花的植株上置入产生某种颜色 的基因，让这种基因使棉株具有活性，从 而 使棉桃内的纤维变成相应的颜色而取得。
天然彩色棉的特点与应用： 由于天然彩色棉自身的缺陷， 如产量 低、纤维短、品质差、颜 色单调等，随着染 色、染料工业的发展，彩色棉逐渐被白棉取 代。直到本世纪70年代，工业污染严重威胁 到人类自身，人们才 意识到环保的重要性， 加上转基因工程的出现，科学家开始重新 审 视有利于环保的天然彩色棉的栽培和育种。
第二讲天然纤维素纤维
(2)皮辊棉：采用皮辊轧棉机加工得到的皮 棉称皮辊棉。皮辊棉含杂、含短绒多，纤 维长度整齐度差，产量低。但纤维长度损 伤小，轧工疵点少。皮辊轧棉适宜于长绒 棉、低级棉等。
根据原棉色泽分3类：白棉---正常成熟，正 常吐絮的棉花，棉纺厂使用的绝大部分为 白棉；黄棉---棉花生长晚期，棉铃经霜冻伤 后枯死，铃壳上的色素染到纤维上，使原 棉颜色发黄；灰棉---棉花在生长发育过程中 或吐絮后，由于雨水多，温度低，使纤维 成熟受到影响，原棉颜色呈现灰白。
六是不良商人以染色棉花冒充彩色棉花，
把白棉染成彩色棉花，替代天然彩色棉花， 扰乱了市场。
彩色棉的发展前景：随着人们对休闲、舒
适、纯天然、安全等的重视，通过对彩色 棉的进一步培育，愈来愈会受到市场青睐。
三、有机棉
有机棉：是指在农业生产中，以有机肥、 生物防治病虫害、自然耕作管理为主，不 许使用化学制品，从种子到农产品全天然 无污染生产的棉花。并以WTO/FAO颁布的 《农产品安全质量标准》为衡量尺度，棉 花中农药、重金属、硝酸盐、有害生物 （包括微生物、寄生虫卵等）等有毒有害 物质含量控制在标准规定限量范围内，并 获得认证的商品棉花。
能的持久性都可与目前的七孔、九孔涤纶 絮片媲美，但在柔软度、吸湿透湿气性和 绿色环保性能等方面就具有涤纶絮片无法 比拟的优势，制造成本不超过涤纶絮片。
五、麻纤维
麻纤维是世界上最早被人类使用的纺织纤维原料， 属于纤维素纤维，因产量较少和风格独特，又被 誉为凉爽和高贵的纤维。包括一年生或多年生草 本双子叶植物的韧皮纤维和单子叶植物的叶纤维。
有机棉的生产方面，不仅需要栽培棉花的 光、热、水、土等必要条件，还对耕地土 壤环境、灌溉水质、空气环境等的洁净程 度有特定的要求。
世界有机棉主要集中在美国、印度、土耳 其、日本、巴西、埃及和中国等国。有机 棉的国际价格高出普通棉花的2-3倍，还供 不应求。有机棉花生产是可持续性农业的 一个重要组成部分。它对保护生态环境、 促进人类健康发展以及满足人们对绿色环 保生态服装的消费需求具有重要意义。
完整版常用纺织纤维的结构和主要性能
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
大豆蛋白纤维的结构和性能
结构：
? 取材于榨过油的豆粕 ? 由大豆蛋白质溶液（23-55%）和聚乙烯醇溶液（45-77%）混合
纺丝而成 ? 横截面哑铃形，有微细孔隙
性质
? 等电点4.6 ? 耐酸性好，耐碱性一般，纯碱对它无损伤 ? 米黄色，难漂白 ? 耐热性差，120℃变黄，发粘 ? 使用活性、酸性、中性染料染色：活性（深染性差）
（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%
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
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
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。
? 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
第1章 天然纤维素纤维
– 品质与亚洲棉接近 – 20世纪中期停止种植
长绒棉
细绒棉
粗绒棉
世界棉区分布
公斤/公顷
中国棉区分布
• 黄河流域：色泽好、品级 高，成熟度稍低，产量最 高
• 长江流域：长度长，色泽 偏暗，品级偏低
• 北部特早熟：纤维偏短， 品级较高，色泽较好
• 西北内陆：南疆与吐鲁番 盆地，品质高——长绒棉； 北疆和甘肃河西走廊—— 早熟陆地棉
1.3 按棉花的初加工分
籽棉
棉花初加工（轧棉、轧花）
皮辊轧花机
锯齿轧花机
衣分率 30－40%
皮棉
皮辊棉
锯齿棉
皮辊式与锯齿式轧棉原理比较图
轧棉方式对比
品种
锯齿棉
皮辊棉
排杂除僵
有
无
产量
高
低
适用对象
细绒棉
长绒棉、低级棉
纤维损伤 作用剧烈，相对严重 作用缓和，相对小
纤维长度 主体长度小于皮辊棉
相对较长
• 华南棉区：棉田面积小， 病虫害多，棉花品级低
1.2 按棉花色泽分类
• （1）白棉
– 正常成熟，正常吐絮 – 色泽呈洁白、乳白或淡黄色 – 棉纺厂主要使用
• （2）黄棉
– 棉铃经霜冻伤后枯死 – 发黄：铃壳上的色素染到纤维上 – 一般都属低级棉，棉纺厂少量使用
• （3）灰棉
– 雨量多，日照少，温度低，使纤维成熟受到影响 – 颜色呈现灰白 – 灰棉强力低、质量差 – 棉纺厂很少使用。
第1章 天然纤维素纤维
天然纤维素纤维种类
• 主要分为 • （1）棉纤维（属种子纤维）
– 天然纤维的主体，占天然纤维产量的3/4以上
• （2）麻纤维（韧皮纤维和叶纤维）
纺织材料学习题库
纺织材料学习题库纺织材料学习题库绪论1、名词解释：纺织材料、纺织材料学、纤维、纺织纤维、单基、聚合度、结晶度、取向度、两相结构、特克斯、旦尼尔、公制支数、产业用纺织品2、纺织材料学是研究内容是什么？3、纺织工业在政治、经济、生活中的地位和作用如何？4、列表对纺织纤维做一简要分类。
5、纺织纤维应具备什么条件？6、构成纺织纤维的大分子一般具有什么条件？7、结晶度与纤维结构及性能有何关系？8、取向度与纤维结构及性能有何关系？9、天然纤维与化学纤维的形态结构分别由什么因素决定的？10、说出纤维的六级微观结构的名称。
第一章天然纤维素纤维1.名词解释：原棉、细绒棉、长绒棉、锯齿棉、皮辊棉、白棉、黄棉、灰棉、成熟度、成熟度系数、天然转曲、双边结构、手扯长度、主体长度、品质长度、短绒率、基数、长度均匀度、跨距长度、马克隆值、精干麻、工艺纤维2、试述棉纤维的品种、初加工方式、生长发育特点及形态特征。
3、试述细绒棉与长绒棉、锯齿棉与皮辊棉的特点。
4、为什么成熟度是棉纤维的特征性质？5、试述棉纤维的结构层次和各层次的结构特点。
6、棉纤维的组成是什么？具有何化学特性？7、何谓丝光处理？丝光处理后棉纤维的结构与性能有何变化？8、试述纤维长度与纺纱加工及成纱质量的关系。
9、常用的测定纤维长度的方法有哪些？各适合于测哪些纤维？10、试述纤维细度与纺纱加工及成纱质量的关系。
11、常用的测定纤维细度的方法有哪些？各适合于测哪些纤维？12、原棉检验通常有哪些方法和项目？13、何谓棉纤维成熟度，其与纺纱加工及成纱质量有何关系？14、作出棉纤维的自然排列图、长度-重量分布曲线、照影仪曲线，说明它们的关系。
15、试述原棉标志的含义。
16、简述常用麻纤维的基本品质特征、形态特征。
17、何谓工艺纤维？为什么苎麻可用单纤维纺纱，而亚麻、黄麻等却不可以？18、试介绍不同类别麻纤维的应用。
19、列表比较棉与苎麻的结构与性能异同点。
20、亚麻在产业用纺织品领域有何应用？第二章天然蛋白质纤维1、名词解释：同质毛、异质毛、支数毛、级数毛、两型毛、卷曲、品质支数、摩擦效应、鳞片度、茧丝、丝素、生丝、精炼丝、丝鸣1.单根羊毛的宏观形态特征是怎样的？羊毛纤维从外向里由哪几层组成？2.概述羊毛的细度特点及指标。
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《纺织材料学》习题集宗亚宁编2008年6月目录绪论 (1)第1章天然纤维素纤维 (1)第2章天然蛋白质纤维 (2)第3章化学纤维 (2)第4章纤维形态特征 (3)第5章纤维的结构特征 (3)第6章纺织材料的吸湿性 (4)第7章纤维力学性质 (4)第8章纺织材料的热学、光学及电学性能 (5)第9章纱线的分类与基本特征参数 (6)第10章纱线的力学性质 (7)第11章织物的分类及基本结构 (7)第12章织物基本力学性质 (8)第13章织物的保形性 (8)第14章织物的舒适性 (9)第15章织物的风格与评价.................................................绪论一、名词解释(1) 纺织材料(2)纺织纤维(3)化学纤维(4)天然纤维(5)再生纤维(6)合成纤维二、问答题试述纺织纤维的主要类别，并分别举例。
第1章天然纤维素纤维一、名词解释1. 丝光2. 皮棉3. 棉纤维天然转曲4. 皮辊棉5. 锯齿棉6. 原棉疵点7. 成熟度8. 衣分率9. 原棉品级10. 工艺纤维11. 主体长度12. 平均长度13. 品质长度14. 短绒率15. 跨越长度二、问答题1. 简述正常成熟的棉纤维纵向、横截面的形态特征。
2. 简述棉纤维天然转曲的影响因素。
3. 简述棉纤维截面结构层次、各层次的特点及各层次与纤维性能的关系。
4. 简述棉纤维长度及其分布与纺纱工艺、纱线性能之间的关系。
5. 简述棉纤维细度及其分布与纺纱工艺、纱线性能之间的关系。
6. 棉纤维成熟度与纺纱工艺及产品性能之间的关系7. 中国细绒棉品级评定的分级情况及主要依据是什么。
8. 原棉品质评定（商业检验）的内容。
9. 简述麻纤维的种类。
10. 简述苎麻、亚麻纤维的形态特征、性能特点及检测方法。
11. 试述细绒棉与长绒棉、锯齿棉与皮辊棉的特点12. 原棉标志的含义。
试述327A、231B和527代表什么样的原棉第2章天然蛋白质纤维一、名词解释1. 品质支数2. 加权主体长度3. 加权主体基数4. 短毛率5.卷曲度6. 缩绒性7. 绒毛8. 两型毛9. 粗腔毛10. 死毛11. 同质毛12. 异质毛13. 生丝二、问答题1.羊毛纤维的宏观形态特征是怎样的？结构组成是什么？各层特点及对纤维性质有什么影响？2. 羊毛为什么会有卷曲？卷曲与纺纱性能、成品品质有什么关系。
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（二）手扯长度
1mm分档。25mm;26mm;---31mm （三）麦头代号 1. 229A：2表示2级棉，29表示手扯长度27 mm，马克隆值A级。 2．“ ”表示皮辊棉，无横线表示锯齿棉。 如：430B 3.“Y” 表 示 黄 棉 ， “ G” 表 示 灰 棉 。 如 ： Y427B，G525C 4. A、B、C表示马克隆值。
（2）确定了棉纤维的表面性质，有拒水性，这对棉 纤维有保护作用，而会影响染整加工，应在染整 加工的初期将其破坏并去除。
（3）不是结构均一的物质，分为三层：外层基本 是由果胶物质和蜡状物质组成，第二、第三层纤 维素呈绕纤维轴旋转的网状结构。
棉纤维的化学组成
组成 纤维素 果胶物质 蜡状物质 灰分 有机酸与多 糖 含类氮物质 其他
2. 棉纤维次生胞壁外层的螺旋角为30°-35°左 右，麻纤维的螺旋角为6°。
（三）纤维素的化学性质
1．纤维素与碱的作用
（1）常温下，浓的氢氧化钠溶液会使天然 纤维素纤维发生不可逆各向异性膨胀，纤维纵 向收缩而直径增大，如施加一定的张力防止其 收缩，并及时洗碱，可使纤维获得丝一样的光 泽，这就是丝光。
（二）细度检验
1.棉纤维的粗细 理论直径：长绒棉14um，细绒棉18um）
2.测试方法 (1)中断切断称重法 (2)气流仪法 (3)马克隆气流仪
马克隆值（M）
是棉纤维细度和成熟度的综合指标，无量纲、 数值约为每英寸的重量（μg）。
马克隆值在3.5-4.9范围内的棉花具有正常的 纺纱价值（优质马克隆值）,过高的马克隆值， 纺纱时的落棉量较少、棉纱条干均匀、纱疵少、 棉纱外观等级高，但棉纱抱合力下降、断头率增 加，棉纱强力和可纺支数下降；过低的马克隆值， 棉纱强力和可纺支数较高，但纺纱时的落棉量较 多、棉纱外观等级低。
（四）含水检验
1.回潮率： Wa=(Ga--Go)/Go*100%
2.原棉公定回潮率： 8.5%
3.
公
定
重
量
：
Gk=Ga*(100+wk)/(100+Wa)
（五）含杂率
1.含杂率: I=Gi/G*100%
2.标准含杂率: 皮辊棉3% , 锯齿棉2.5%
六、木棉
木棉
HV1900纤维试验系统
1.思彬莱是美国最具影响力的实验室仪器制造商。 2.HV1900快速纤维试验系统是思彬莱研制的全自动 快速纺织纤维检测系统. 3.1984年美国农业部开始试用.目前已在世界范围内得 到普遍使用，我国1985年开始引进这一系统。 4.检测项目: 天然纤维 (1)纤维长度.(2)长度整齐度.(3)强度.(4)伸长 率.(5)马克隆值.(6)色度.(7)杂质.(7项)。 人造 纤 维 (1) 长度.(2)长度 整齐度 .(3) 强 度 .(4)伸 长 率.(5)模量(6)巅功率(7)绝对功.(8)卷曲率(8项)。
初生胞壁（%） 次生胞壁（%） 纤维整体（%）
52
95.5
94.0
12
1.0
0.9
3
0.9
0Hale Waihona Puke 670.61.2
14
1.0
1.1
-
-
1.3
-
-
0.9
2．次生层
（1）加厚期形成的纤维素淀积，与棉纤维的 成熟度、天然转曲有关。质量约占整个整个纤 维质量的90%以上。
（2）次生胞壁的纤维素含量很高，共生物含 量较少。
第一章 天然纤维素纤维
棉纤维 麻纤维
第一节 棉纤维（cotton）
一．棉纤维的分类与品质 （一） 按品种分
1.细绒棉 长23-33mm，Nm7000-4500 2.长绒棉 长33-45mm ，细度7000公支以上
棉
（二）按初加工分
特点 外观形态 长度
杂质、疵点 加工效率 适宜加工品种
锯齿棉
棉纤维若在无张力下与浓碱作用，得到碱缩 效果，尤其是棉针织物经浓碱处理，纱线膨胀， 织物的线圈组织密度和弹性增加，织物发生皱 缩。
（2）碱与纤维素的作用机理
碱与纤维素作用后的产物称为碱纤维素，是 一种不稳定的化合物，经水洗后恢复成原来的 纤维素分子结构，但纤维的微结构发生不可逆 的变化，结晶度降低，无定形区增加。天然棉 纤维的结晶度达70%，经浓碱处理后的丝光棉 纤维结晶度降低至50%-60%，说明浓碱破坏 了部分结晶区。这种作用很有实用意义，是棉 纤维染整加工中的重要环节。
3．成熟度与纤维、纱线的关系
（1）正常成熟的棉纤维，截面粗、强度高、 弹性好、有丝光、有较多的天然转曲。 （2）成熟差的棉纤维细度较细，强力较差， 加工中经不起打击，容易纠缠成棉结，染色性 差。 （3）未成熟与过成熟的棉纤维天然转曲少， 过成熟的棉纤维扁粗，对成纱强力不利。
（四）强度
1．强力：细绒棉3.5-4.5cN/根.长绒棉 4-6cN/根
2．相对强度：2.6-4.3cN/dtex 3 ． 断 裂 长 度 ： 细 绒 棉 21-25km, 长 绒 棉 30km 4．测量 (1)机械式 (2)电子式
卜氏强度
欧美通用，用卜氏强力仪测定。 表示指标 0隔距时的,用卜氏指数表示，单位为： 千磅/英寸2（Mpsi）；1/8英寸（3.2mm）隔 距时, 用断裂强度表示，单位为：克力/特(g/tex)。 卜氏指数与断裂强度有如下关系：
皮辊棉
松散
薄片状
主体长度较短， 主体长度较长， 长度整齐度较差 短绒含量较高
含杂低，棉结束 丝多
加工效率高
含杂高，黄根多 加工效率低
细绒棉
长绒棉、低级棉、 留种棉
棉的初加工
棉包
（三） 按色泽分
1.白棉 正常成长，吐絮的棉花，主要纺织原料。 2.黄面 棉铃受霜冻影响，一般是低级面，少量使用。 3.灰棉 发育中经吐絮后，雨水少，纤维成长受阻， 质量差，很少用。
（三）成熟度
1．成熟度及成熟度系数 规定成熟度系数为0（最不成熟） - 5（最成 熟），一般正常成熟的细绒棉成熟度系数为 1.5-2.0左右，长绒棉成熟度系数为2.0，从纺 纱角度考虑成熟度系数为1.7 - 1.8较为理想 2．成熟度的测定 (1) 中腔腔壁对比法 (2) 偏振光法 (3) 气流仪法
2．纤维素大分子的结构特点
（1）纤维素大分子中间每环上有三个自由羟基， 有一般醇羟基的性质，能起酯化、醚化等反应。 （2）纤维素大分子链中的苷键对碱的稳定性较 高，在酸中易发生水解。 （3）纤维素大分子链中的环状结构使纤维素大 分子链挺直而有刚性。
（二）棉纤维的超分子结构
1. 结晶度约为 70%，麻纤维约为 90%，丝 光棉纤维约为50%，粘胶纤维约为 40%。
（四） 按地域分
1.黄河流域 3.西北内陆 5.华南棉区
2.长江流域 4.辽河流域
二．棉纤维形态的结构
（一）生长 1.伸长期 长、宽两个方向发展，初生成的形成 2.加厚期 每天淀积一层纤维素，与成熟度有关 3.转曲期 棉纤维天然卷曲的形成。
（二）形态
上端尖而封闭，下端粗而敞口，整个纤维为 细长的扁平带子状。
有螺旋形天然转曲，一般转曲数在60-120个 /cm。
纤维截面呈腰子形，中间有干瘪的空腔
棉纤维形态
棉截面 棉纵向
棉
棉纤维形态
未成熟
成熟
过成熟
截面 扁平带状 腰圆形
棒状
纵向 转曲多
转曲少
转曲少
（三）截面结构
1. 初生层
（1）伸长期形成的初生细胞壁、外皮有棉腊、果 胶。厚度0.1-0.2um，纤维总质量的2.5-2.7%。
马克隆值（M）
美国农业部1966年做为分级指标，目前是欧 美棉花市场的品质指标。
我国2000年新棉花标准中增设了马克隆值， 按马克隆值的大小分A、B、C三级。
马克隆值A级（3.7-4.2）、B级（3.53.6,4.3-4.9）、C级（3.4级以下，5.0级以 上）。
3.细度与纱线的关系
(1)细、纱的极限细度细 (2)细、条干好 (3)细、强度高 (4)细、刚性差、易扭断
四．棉纤维的物理性能及检验
（一）长度
1．长度重量分布曲线
2．表示指标
（1）主体长度 （2）品质长度 （3）平均长度 （4）短绒率
3.测试方法
（1）罗拉式长度分析仪
（2）梳片式长度分析仪 4.纤维长度与纱线性能的关系
（1）长度与强度，长度长，强度高 （2）长纱的极限细度越细 （3）长、毛羽少 （4）长、均匀、条干好
（3）次生胞壁大体上也可分为三层，每层中 又有很多同心圆结构，称为日轮。
3.中腔
（1）胞腔是棉纤维的中空部分，约占纤维截面 的十分之一，含有蛋白质及色素，其颜色确定 了棉纤维的颜色。 （2）胞腔是纤维内最大的空隙，是棉纤维染色 和化学处理的重要通道。
三．棉纤维的分子结构与性质
（一）纤维素的化学结构 1．纤维素的化学结构
2．纤维素与酸的作用
（1）纤维素纤维遇酸后，手感变硬，强度严 重降低，这是由于酸对纤维素大分子中苷键起 了催化作用，使大分子聚合度降低，纤维受到 损伤。
（2）酸性越强、酸的浓度越大、温度越高、 作用时间越长，水解越严重。麻、棉、粘胶的 水解速度依次递增。
（3）含氯漂白剂漂白后用稀酸处理，可进一 步加强漂白作用。棉织物用酸处理生产蝉翼纱、 涤棉织物的烂花产品。
26—28g/tex=91—97Mpsi,
23—25g/tex=84—90Mpsi。
（五）天然扭曲
1.每1cm中扭转180度的个数 2.测试：显微镜 3.扭曲多、抱合力大
美国细绒棉品级
1.分7大类（白棉、淡灰、灰、淡点污、点污、 淡黄、黄），37个品级。白棉分7个品级。
2．在国际贸易中保证：马克隆值在3.5--4.9范围内，卜氏强力（指标）不低于80Mpsi。
五．棉纤维的业务检验 主要用于交易，目的是确定重量和价格。