推荐-常用纺织纤维的结构与性能 精品

常用纺织纤维的结构与性能纺织纤维属于高分子化合物（高聚物）由分子量很大的大分子组成由比较简单的原子团（基本链节或单基），以主价键的形式相互重复联结而成。

有一定的结晶度和取向度所谓纺织纤维，指的是长度远大于直径（一般长度与直径之比大于1000），并且具有一定柔韧性的物质。

纺织纤维都是高分子化合物。

分子量在1000以上。

平均分子量一般在104～107之间。

一、纺织纤维分类：天然纤维和化学纤维。

①天然纤维包括植物纤维、动物纤维和矿物纤维。

A 植物纤维如：棉、麻。

B 动物纤维如：羊毛、免毛、蚕丝。

C 矿物纤维如：石棉。

②化学纤维包括再生纤维、合成纤维和无机纤维。

A 再生纤维（利用天然原料经过一定的加工如溶解或熔融而纺制成的纤维）如：粘胶纤维、醋酯纤维。

B 合成纤维（是一类以水、空气、石油或煤为原料，通过化学合成的方法制得的高分子化合物，再经纺丝制得的纤维）如：锦纶、涤纶、腈纶、氨纶、维纶、丙纶等。

C 无机纤维如：玻璃纤维、金属纤维等。

第一节纤维素纤维的结构和主要化学性质纤维素纤维天然纤维素纤维（棉、麻）再生纤维素纤维（粘胶纤维、醋酯纤维等）一、天然纤维素纤维1. 棉纤维外形：纵向呈扁平带状，并有天然扭曲，横截面呈腰子形或耳形，中间干瘪空腔。

棉纤维从外到内分成三层：初生胞壁：纤维素含量低，纤维素共生物特别是果胶物质、蜡状物质的含量较高。

初生胞壁决定棉纤维的表面性质，具有拒水性阻碍化学品向纤维内部扩散，织物渗透性差。

可分为三层：外层是由果胶物质和蜡状物质组成的皮层，二、三层纤维素成网状结构，对纤维溶胀起束缚作用。

次生胞壁：由纤维素组成，为棉纤维的主体，质量约占整个纤维的90％以上。

胞腔：含有蛋白质及色素，决定棉纤维颜色。

为纤维内最大的空隙，是化学品的主要通道。

纤维素结构特点中间葡萄糖剩基三个自由羟基两个仲羟基、一个伯羟基醇羟基：酯化、醚化分子间和分子内氢键：刚性、强度高棉纤维聚集态结构结晶度棉70%，麻90%，丝光棉50%，黏胶40%取向度（取向因子）陆地棉0.62，苎麻0.97，普通黏胶0.542. 麻纤维主要化学组成和棉纤维一样是纤维素，但含量低。

并含有较多的半纤维素、果胶和木质素。

结晶度高、取向度高，含有一定量的木质素和半纤维素等杂质，染色性能差，染料扩散困难，上染率低，得色量低，不易染深色。

二. 再生纤维素纤维1. 粘胶纤维化学结构与棉纤维相似，聚合度低，普通粘胶300～400，高强粘胶500～600，存在皮层和芯层。

普通粘胶纤维性能：强度低，宜低张力或松式加工；无定形区多，结构松散，对化学试剂的吸附能力大；其耐酸、碱性比棉差，特别是耐碱性差，在浓碱的作用下会剧烈溶胀直至溶解，避免浓碱处理；皮芯结构对染色有影响，对染料吸附量大于棉，但皮层结构紧密，妨碍染料的吸附和扩散。

一般粘胶纤维：纵向平直有沟横，截面是不规则的锯齿形。

粘胶纤维具有良好的吸湿性，吸湿后显著膨胀，直径增加可达50%，所以织物下水后手感发硬。

粘胶纤维的强度较低，润湿后的粘胶纤维强力下降，其湿干强度比为40％－50％。

2. 高湿模量粘胶(1) 富强纤维：组成和结构与普通粘胶纤维相似，但聚合度较大。

较高的聚合度、强力和湿模量。

(2) Modal（莫代尔）纤维：是奥地利兰精公司开发的高湿模量的再生纤维素纤维, 原料采用欧洲的榉木,先将其制成木浆,再纺丝加工成纤维。

Model纤维是具有较高的聚合度、强力和湿模量的粘胶纤维。

Modal纤维系第二代再生纤维素纤维。

Modal纤维面料吸湿性能、透气性能优于纯棉织物，其手感柔软，悬垂性好，穿着舒适，色泽光亮，是一种天然的丝光面料。

(3) Lyocell纤维：商品名“Tencel”，中文商品名称有“天丝”“木浆纤维”等。

采用4-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）溶解纤维素，纺丝制得。

溶剂不含毒，且98.5％的溶液可以循环再利用。

废弃的天丝纤维在泥土中可以完全降解，因此对人体及生态环境不构成污染，被誉为“二十一世纪绿色纤维”。

天丝具有许多突出的优良性能，干、湿强度大，具有较高的湿模量。

干强接近涤纶，远大于棉，是粘胶纤维的1.6倍；湿强降低很小，约为干强的85％－90％。

天丝纤维集棉的舒适性，粘胶纤维的悬垂性，涤纶的强度和真丝的手感于一身，用其制作的服装面料，具有很高的附加值。

三、纤维素的化学结构由β-D-葡萄糖剩基以1,4甙键联结而成，分子式为(C6H10O5)n。

每隔两环有周期性重复，两环为一基本链节，链节数为（n-2）/2，n为聚合度，棉和麻为10000～15000，粘胶纤维为250～500。

四、纤维素纤维的化学性质（1）碱的作用甙键对碱的作用比较稳定。

在常温下，浓NaOH溶液会使天然纤维素纤维溶胀，纵向收缩，直径增大。

如果施加张力，可防止收缩，及时洗除碱液可达到丝光效果。

如不施加张力，则发生碱缩。

对于针织物，增加弹性和厚实的手感。

（2）酸的作用酸对纤维素分子中的甙键水解起催化作用，导致纤维素大分子聚合度降低和潜在的醛基增加，使纤维受到损伤。

甙键在酸性条件下发生水解。

酸性越强，水解速率越快，强酸催化作用强，弱酸较弱，有机酸更缓和；浓度越大，水解速率越高；温度越高，水解速率愈快，温度升高10℃，速率增加2～3倍。

麻、棉、丝光棉、粘胶水解速率依次递增。

棉织物用酸处理生产蝉翼纱、涤/棉织物的烂花。

中和织物上的残余碱。

注意：酸的浓度很稀，温度低于50℃，彻底洗净，避免带酸干燥。

（3）与氧化剂的作用氧化剂能使纤维素氧化成为氧化纤维素，使纤维受到损伤。

氧化剂漂白时，应注意工艺条件。

第二节蛋白质纤维的结构和主要化学性质蛋白质纤维天然蛋白质纤维：羊毛、蚕丝再生蛋白质纤维：大豆蛋白纤维、酪素纤维、含牛奶蛋白纤维有机含氮高分子化合物，分子量很高。

组成蛋白质的元素包括：碳、氢、氧、氮，有的含有硫、磷。

蛋白质蛋白质的基本组成单位是氨基酸。

天然蛋白质中的氨基酸均属于α-氨基酸，主要有20种左右，其结构上的区别在于侧基R。

不同蛋白质所含α-氨基酸的种类和数量有很大差别，造成了各种蛋白质在结构和性质上的差异。

蛋白质的分子结构：蛋白质的大分子由α-氨基酸彼此通过氨基与羧基之间的脱水缩合，以酰胺键联结而成。

酰胺键称为肽键，由肽键联结的缩氨酸叫作肽，蛋白质兼有酸、碱性质，既能吸酸也能吸碱，是典型的两性高分子物质，在不同的PH 值中，会有不同的变化。

等电点：调节溶液的pH值，使蛋白质分子上所带的正负电荷数量相等，这时溶液的pH值称为该蛋白质的等电点。

当蛋白质处于等电点时，呈现一系列特殊的也是极为重要的性质，如溶胀、溶解度等都处于最低值。

一、羊毛1、羊毛的形态结构羊毛可分为三个部分：毛尖、毛根、毛干。

外观：羊毛纤维具有天然卷曲、纵向呈鳞片覆盖的圆柱体。

从外至里分为三层：鳞片层（表皮层）、皮质层、髓质层。

2、羊毛的组成羊毛的主要成分：角质（角朊，角蛋白），由α－氨基酸缩合而成。

角蛋白：碳50.2～52.5%，氢6.4 ～7.3%，氧20.7～25%，氮16.2 ～17.7%，硫0.7～5%（取决于羊的品种、饲养条件、羊的部位、羊毛的部位。

细羊毛高于粗羊毛，鳞片层高于髓质层。

）。

杂质：羊脂（高级脂肪酸和高级一元醇组成的复杂有机混合物。

）、羊汗（有机酸盐类和无机酸盐类组成，以碳酸钾等无机盐为主。

）、砂土、植物性杂质。

3、羊毛的主要性质(1). 羊毛的可塑性：羊毛在湿热条件下，可按外力作用改变现有形态，再经冷却或烘干使形态保持下来。

多肽链构象变化肽链间副键的拆散和重建有关毛织物的定形，熨烫(2). 热的作用：耐热性差，干热<70℃；100~105 ℃，强力降低、泛黄吸湿溶胀，截面增加18%，长度1~2%湿强：干强95~97%沸水或蒸汽剧烈溶胀，主链和支链交键水解90~100 ℃蒸汽，3h，失重18%水比蒸汽影响大(3). 酸的作用：耐酸性较好可使用强酸性染料炭化肽键水解，盐存在加剧(4). 碱的作用：耐碱性差盐式键、主链破坏部分氨基酸水解变黄，含硫量降低（二硫键被破坏）碱溶法检验羊毛损伤程度(5). 氧化剂的作用：还原剂破坏羊毛纤维中的胱氨酸键氧化剂漂白：双氧水，严格控制工艺条件防缩：含氯氧化剂，破坏鳞片二、蚕丝1. 蚕丝的形态结构（以桑蚕丝为例）一根蚕丝由两根平行的单丝（丝素）组成，外包丝胶，丝素截面为三角形，三边相差不大，角略圆钝，脱胶后蚕丝纵向为光滑表面。

蚕丝除含主要成份丝素和丝胶外，还含有色素、蜡质、无机物等少量杂质。

2．丝素的结构和性质丝素的基本结构单元是氨基酸。

桑蚕丝丝素主要由乙氨酸、丙氨酸和丝氨酸组成。

3. 丝素的性质：酸的作用：丝素为两性物质，酸性略强，对酸具有一定的抵抗力，抗酸性比棉强，但比羊毛差。

碱的作用：丝素耐碱性差，但好于羊毛，在室温下对碱较稳定。

氧化剂和还原剂作用：氧化剂容易使丝素分子中的肽键断裂，甚至造成丝素完全分解。

在丝纤维漂白时要注意氧化剂的选择以及浓度、温度、PH值、时间等条件的控制。

含氯氧化剂对丝素不仅有氧化作用，还有氯化反应，生成氯氨类带色物质，达不到漂白的目的，生产中常用过氧化氢作为漂白剂。

一般的还原剂对丝素作用很弱，没有明显的损伤。

4. 丝胶的结构和性质丝胶氨基酸组成与丝素相仿，但各氨基酸含量明显不同，分子链排列规整性差，分子间作用力小，吸湿性和水溶性好于丝素。

丝胶在碱性溶液中水解剧烈，生产上常采用弱碱性溶液进行生丝脱胶，95 ℃以下，30min内可完全脱胶。

第三节合成纤维的结构和主要性质一、涤纶（polyester；聚酯纤维）的结构与主要性质1、涤纶的结构纵向光滑、均匀无条痕的圆柱形，截面基本上是圆形实体。

涤纶的大分子组成是聚对苯二甲酸乙二酯。

大分子上不含亲水基团，只具有极性很小的酯基-COO-，属疏水性纤维，吸湿性、染色性差。

化学稳定性好。

2、涤纶的性质热学性质：涤纶的耐热性和热稳定性是常用主要合成纤维中最好的，熔点和分解点高，在高温下强度损失小。

吸湿性和染色性：涤纶吸湿率低，干湿强度几乎无差别，易洗快干。

导电性差，易产生静电和沾污，穿着发闷。

染色较困难，涤纶染色一般采用分子量不大、水溶性小的分散染料，染色条件要求高。

化学性质：尽管酯基会在酸碱作用下水解，但因涤纶纤维结构紧密，结晶度、取向度高，化学试剂不易扩散到纤维内部，抵御酸、碱、氧化剂、还原剂等的能力在常用合成纤维中是非常突出的。

涤纶无论对无机酸还是有机酸都有很好的稳定性，尽管酯基在酸中会发生水解，但酯键的水解是可逆的，不易进一步发生。

酯键在碱中比在酸中易水解，反应是不可逆的，故耐碱性较差，在浓碱液或高温稀碱液中会有所损伤。

由于涤纶具有较大的疏水性，结晶度和取向度高，所以涤纶在碱的作用下水解是由表及里发生作用的，水解过程中基本保持圆形，纤维逐渐变细（剥皮现象）。

利用这一方法可将涤纶进行“碱剥皮”，使纤维变得细而柔软，制成具有真丝绸效果的织物，又称“碱减量”。