第一二章 纤维的结构及主要化学性质纺织

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
截面形状 长度 卷曲性 相对密度 强度 初始模量 吸湿性 电性能 热性能 染色性
厚度、刚柔性、弹性、抗皱性、透气性、 起毛起球性 光泽、覆盖性、保暖性、起毛起球性、手感 厚度、起毛起球性等 重量、光泽弹性、保暖性、透气性 重量、覆盖性 强度、起毛起球性、耐热性 弹性、尺寸稳定性等 吸湿透湿性、尺寸稳定性 耐磨性、吸污性、起毛起球性 保暖性、尺寸稳定性、燃烧性 颜色、组成图案可能性
几种常见纤维的标准回潮率(%)
原棉:7-8 涤纶:0.4-0.5 • 细羊毛:15-17 锦纶6:3.5-5 • 桑蚕丝:8-9 锦纶66:4.2-4.5 • 苎麻:12-13 腈纶:1.2-2 • 普通粘胶丝:13-15 丙纶:0 • 富强纤维:12-14 维纶:4.5-5
极限氧指数（LOI）
浓碱引起棉纤维剧烈溶胀的原因
CellOH+NaOH
CellOH+NaOH
CellONa+H2O
CellOH NaOH
丝光的作用
◆ 形态结构的改变：产生了丝一样的光泽 ◆聚集态结构的改变：晶型改变，结晶度由7050%，纤维吸附染料的能力提高 ◆张力的作用：尺寸稳定性提高，强度增加
碱缩的定义及作用？
耐热性
纤维的耐热性（heat reistance，thermostability）表示纤维在高 温下保持自身性能的能力，它往往是根据纤维受热时力学性质的变化来评 定。常见纤维的热敏感温度（熔点和软化点）如下。
• • • • • • • •
纤维 熔融温度(℃) 棉纤维 不熔融 麻纤维 不熔融 丝 不熔融 羊毛 不熔融 醋酯纤维 260 腈纶 聚酯PET(涤纶) 250
再 生 纤 维 素 纤 维
粘胶纤维 铜氨纤维 醋酯纤维
（1） 天然纤维素纤维的形态结构 其中最常见的是棉纤维，棉纤维是地球 上最丰富的和最纯净的纤维素纤维。
几个概念：籽棉→皮棉（经轧花的籽 棉）→棉短绒（棉籽壳上的一层绒毛） 形态结构：在一般的光学显微镜下观察 到的纤维的外形结构。 棉纤维的形态结构：
液氨整理与碱丝光的比较
液氨整理是指使用液氨碱性对于纤维素的作 用来进行的。其作用与丝光工艺用NaOH一样，只 是因为氨分子极小，容易进入棉纤维的内部，而 且其反应不象NaOH对纤维素纤维那么剧烈，丝光 作用比较完全。 用液态氨对棉织物进行处理，彻底消除纤维 中的内应力，改善光泽和服用性能的工艺过程称 之为液氨整理。其可使织物减少缩水，增加回弹 性、断裂强度和吸湿性，手感柔韧、弹性良好、 抗皱性强、尺寸稳定，同时为洗可穿整理和防缩 整理奠定了基础，是提高棉织物服用性能(特别是 改善织物的缩水率)的一种重要处理方法。
纤维的长度和细度的表征方法
长度和细度是纤维重要的品质指标，所以一般把 细度作为重要指标，细度相同，长度越长越好。 • 天然纤维：长细度存在一定的关系；羊毛-越细 越短；棉-越细越长。 • 纤维细度：线密度、纤度，表示纤维的粗细； • 细度对织物风格的影响：手感、悬垂性、光泽
表示方法：用间接指标表示
内容一 纺织纤维的结构和主要化学性能
二、纤维素纤维 纤维素纤维的分类 天然纤维素纤维的形态结构
纤维素的化学性质 再生纤维素纤维
种籽（籽毛）纤维：棉
纤 维 素 纤 维
天 然 纤 维 素 纤 维
麻类：苎麻，亚麻，黄
麻，大麻等
韧皮纤维树皮类：桑皮，檀皮，棉干皮等 叶脉纤维：剑麻，龙舌兰麻，龙须草，菠萝叶，凤梨麻，焦麻等 果实纤维：椰壳纤维 禾本科纤维：稻秸秆，麦秸秆等 木材纤维：针叶材和阔叶材等
纺织纤维的使用性能按纺织品的用 途不同而有不同的要求
不同用途的纺织品对纤维性能的要求
普通衣料: 强伸性、弹性、尺寸稳定性、吸湿性、拒水性、透气性、保 暖性、隔热性、抗静电性、阻燃性、抗菌性、防虫性、消防安全性 特殊衣料:耐光性、耐气候性、耐磨性、防水性、防火性、高强度、防辐 射性、高模量 装饰用品:阻燃性、隔热性、隔音性、抗静电性、防霉抗菌性、耐磨性 产业用品:高强力、高模量、耐高温、耐腐蚀性、耐冲击性、超吸水性、 高隔热性、高分离性、轻量化、耐老化性、抗疲劳性 医疗用品：生物体适用性、生物吸湿性或分解性、渗透性、选择性 军工用品：耐热性、防火性、耐磨性、通透性、轻量化、防辐射性、耐 气候性、耐化学稳定性
吸湿量的表示方法
吸湿量的表示方法 • 含水率 M=(G0-G)/G0 ×100% • 回潮率 R=(G0-G)/G ×100% （1）实际回潮率 （2）标准回潮率 在统一的标准大气条件下进行比较， T=20℃ RH=65% （3）公定回潮率或商业回潮率
纤维的结构对吸湿性的影响
A.纤维化学结构中有无可与水分子形成H键的 极团，及其强弱和数量的大小 例：天然纤维、再生纤维：-OH，吸湿性 好 B.与聚集态结构有关： 1.吸湿发生在无定形区及结晶区，表示结 晶度小 2.纤维的溶胀定义：纤维吸湿的同时伴有 体积的增大。
纤维内部和纤维之间有很多孔隙，孔隙内充满 空气，因此纤维的导热过程是一个比较复杂的过程。 纤维的导热性（heat conductivity），用导热系数 λ表示，单位：W／（m· K）或kJ／（m· h）。 k· λ值越小，表示该纤维的导热性越低，其热绝缘 性和保暖性越高。 纤维的回潮率高，导热系数大，保暖性下降，静 止空气的导热系数最小，是最好的绝缘体。
纤维的横截面及纵向形态结构
常见纤维的横截面及外观形态特征如下
• • • • • • • • • • • • 棉纤维：腰子形，有空腔 扭转的扁平带状 醋酯纤维：三叶形或豆形 有1-2根条纹 亚麻：多角形，有空腔 有竹节状横节及条纹 涤纶：圆形 表面光滑 苎麻：扁圆形，有空腔有竹节状横节及条纹 锦纶：圆形 表面光滑 蚕丝：三角形，圆角 表面光滑 腈纶：哑铃形 有条纹 羊毛：不规则圆形 有鳞片状横纹 丙纶：圆形 表面光滑 粘胶纤维：锯齿形 有条纹 维纶：腰子形 有粗条纹
◆碱缩：棉制品在松驰的状态下用浓的烧碱 液处理，使纤维任意收缩，然后洗去烧碱 的过程，也称无张力丝光，主要用于棉针 织品的加工。 碱缩虽不能使织物光泽提高，但可使 纱线变得紧密，织物密度增大，此外弹性 提高，手感丰满，强力及对染色吸附能力ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ提高。
（2）液氨对纤维素的作用
◆当氨气的温度被降至 –34℃时, 它将转变为液 氨 ◆液氨整理是一种与碱丝光整理类似的化学处理 方法,它能够赋予纯棉面料顶级的柔软手感和无比 的抗皱特性 ◆液氨整理设备投资巨大，一般在3000万左右， 对操作的安全性要求极高。 ◆液氨整理在专用的设备上封闭进行，回收的液 氨循环利用。目前国内主要集中在几个大的色织 厂，山东鲁泰 、 广东溢达、 浙江雅戈尔、 天 津田歌等
• 纵向：扁平带状，有天然扭曲 • 截面：腰子型或耳型
棉纤维形态结构图
• 棉纤维的组成：表中显示了成熟棉纤维的 平均组成
天然纤维素纤维的化学性能 （1）碱的作用： 退浆、煮练、丝光 （2）液氨对纤维素的作用 液氨丝光与烧碱丝光有什么不同？ （3）铜氨氢氧化物对纤维素的作用 纤维素的溶剂有哪些？各有什么溶解特点？ （4）酸对纤维素的作用 （5）氧化剂对纤维素的作用 （6）热对纤维素的作用
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）
内容一 纺织纤维的结构和主要化学性能
纺织纤维的分类 A. 按外形尺寸分： ①长丝-a.单丝 b.复丝 ②短纤维a.棉型纤维b.中长纤维c.毛型纤维 B按细度： ①普通纤维 ②细旦纤维 ③微细旦纤维 ④超细旦纤维 C按化学结构： ①纤维素纤维 Cellulose Cell-OH ②蛋白质纤维 protein (base) fibre ③聚酯纤维 Polyester fibre （涤纶） ④聚酰胺纤维 Polyamide fibre （锦纶） ⑤聚丙烯腈纤维 Polyacrylonitrile fibre （腈纶）PAN ⑥聚氨酯弹性纤维 Polyurethane elastic fibre（氨纶） D按来源及组成 ①天然纤维 ②化学纤维
静电消除的方法： 抑制电荷的产生和促进电荷的消失
纤维密度
• 不同种类纤维具有不同的密度值，两种纤维的线密度相等，纤维的截面积或 直径并不一定相等，密度大的纤维截面积和直径较小。 • 常见纤维的密度g/cm3 • 棉纤维 1.54 • 羊毛 1.32 • 丝 1.36 • 苎麻 1.51 • 亚麻 1.5 • 涤纶 1.38 • 锦纶 1.14 • 腈纶 1.18 • 变性腈纶 1.28 • 丙纶 0.91 • 粘胶纤维 1.51 • 醋酯纤维 1.32 • 铜氨纤维 1.52
化学结构
结构特点归纳： ⑴纤维素是由β-D-葡萄糖剩基彼此以1，4-甙键连接而 成的线性大分子。 ⑵纤维素大分子中的每个葡萄糖剩基（不包括两端） 有三个自由羟基 ⑶ 纤维素大分子两个末端基的性质是不同的。
（1）碱对纤维素的作用
◆不同碱液的浓度对棉纤维的作用 ◆丝光的定义 ◆浓碱引起棉纤维剧烈溶胀的原因(溶胀的机理） ◆丝光前后棉纤维的形态结构和超分子结构有哪些 改变？化学结构是否有改变？丝光的作用是什么？ ◆棉纤维的溶胀度与各种碱液浓度之间的关系
• • 概念 各种纤维的极限氧指数比较
＜21%，易燃纤维
•
LOI值
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)
软化温度(℃)
176-191 221-232 226-230
推荐熨烫温度(℃) 218 232 149 149 177 149 163
纤维的导电性能
在一定的外界条件下，物体间可以发生电子的转移， 接受电子的物体由于电子过剩而显负电，失去电子的物体 则显正电。实际上，这种在外界因素影响下使物体产生电 荷的过程，就是所谓的起电现象（electrification）。 如果这种产生的电荷固定在物体上而不流动，称为静电荷 或静电。带电荷的物体则称为带电体。
（3）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
不同碱液的浓度对棉纤维的作用 （可逆，不可逆？）
一般情况下，稀烧碱溶液浓度在9%以 下，使棉纤维发生可逆的溶胀；浓烧碱溶 液浓度在9%以上，使棉纤维发生不可逆的 溶胀，截面积增加，纵向收缩，这种溶胀 是不可逆的。
丝光的定义
在常温下以浓烧碱溶液（18%-24%）处 理棉织物，然后在对织物施加张力的条件 下，洗除织物上的碱液，从而改善棉纤维 的性能，这一过程在染整工艺中称为丝光。
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。 D. 英制支数：公定重量为1磅的纤维或纱线所具有 的长度码数。