第一章 常用纺织纤维的结构和主要性能

羊毛的性质
9.对氧化剂较敏感：漂白（过氧化氢），防缩处理（次 对氧化剂较敏感：漂白（过氧化氢），防缩处理（ 对氧化剂较敏感 ），防缩处理 氯酸钠） 氯酸钠） 10.还原剂：碱性介质中，破坏作用明显 还原剂： 还原剂 碱性介质中， 11.羊毛的热塑性：肽键副键的拆散和重建，煮呢、蒸呢、 羊毛的热塑性： 羊毛的热塑性 肽键副键的拆散和重建，煮呢、蒸呢、 熨烫 • 大分子 螺旋型与折叠型，因 --S=S--的存在，可在一 定条件下相互转换 • 转换条件：湿、热，外力作用 • 降温后变形可保持 12.耐热性较差：干热小于 ℃，大于 耐热性较差： 耐热性较差 干热小于70℃ 大于100℃，变脆、泛 ℃ 变脆、 黄 13.水和蒸汽作用：水80-110 ℃ ，蒸汽 水和蒸汽作用： 蒸汽100-115 ℃ 以上， 以上， 水和蒸汽作用 损伤明显
一、羊毛纤维的结构和主要性能
1、羊毛的组成： 、羊毛的组成：
• • • • • 角蛋白 羊脂 羊汗 沙土 植物性杂质
羊毛的形态结构
纵向：天然卷曲的圆柱状， 纵向：天然卷曲的圆柱状，表面有鳞片 横向：近似圆形，可分为鳞片层， 横向：近似圆形，可分为鳞片层，皮质层和髓质层
2、羊毛角蛋白的分子结构 、
目前世界上唯一集合成纤维和天然纤维优点于一体的新型纤维
（四）竹纤维
• 竹原纤维 • 竹浆纤维
竹原纤维形态结构、 竹原纤维形态结构、分子结构
• 横截面：扁平形或三角形，有中腔 横截面：扁平形或三角形， • 有横节、沟槽、裂缝、空洞 有横节、沟槽、裂缝、 • 结晶度71% 结晶度
竹浆纤维：与粘胶相似，皮芯结构不明显， 竹浆纤维：与粘胶相似，皮芯结构不明显，结晶度小于竹原纤维
蚕丝形态结构
纵向： 纵向：柱状 横向：生丝： 横向：生丝：腰圆形 熟丝：三角形（真丝） 熟丝：三角形（真丝）有闪光效应
桑蚕丝
柞蚕丝
丝素的性质
• • • • • • • 吸湿性 耐热性：较好， 耐热性：较好，120℃，2h，强力无变化 ℃ ， 保暖性：好于棉、 保暖性：好于棉、麻、毛 溶胀、溶解性：在水中溶胀，不溶解， 溶胀、溶解性：在水中溶胀，不溶解，金属盐增重 耐有机酸和弱无机酸，不耐强无机酸：单宁酸增重、 耐有机酸和弱无机酸，不耐强无机酸：单宁酸增重、酸缩 耐碱性差：强碱损伤丝素， 耐碱性差：强碱损伤丝素，弱碱无损丝素 氧化剂和还原剂作用：含氯氧化剂损伤丝素，还原剂无明显损伤， 氧化剂和还原剂作用：含氯氧化剂损伤丝素，还原剂无明显损伤，漂白
纤维 粘胶 低牵伸(普通粘胶) 高牵伸(强力粘胶) 铜氨粘胶 苧麻 海岛棉 陆地棉
取向因子 0.54 0.88 0.74 0.97 0.72 0.62
普通粘胶纤维的性能
• 湿态断裂强力低 • 易变形 • 吸湿性大 • 能在浓烧碱作用下溶胀、溶解 （不能进行丝光处理） • 不需精炼、漂白处理 • 染色性能与棉相似
铜氨纤维
1.原料：木材、甘蔗渣、芦苇、棉短绒（主要） 溶在氢氧化铜或碱性铜盐的浓氨 的浓氨溶液中 的浓氨 2.结构与性能： • 圆型截面、全皮层、不完全透明 • 柔软（比粘胶好），光泽柔和（圆截面） • 吸湿接近粘胶 • 染色好 • 湿强高于粘胶 • 工艺复杂（比粘胶）
（二）高湿模量粘胶纤维
1、富强纤维 、 形态结构：接近圆形或全芯层结构 形态结构
化学结构和超分子结构
• • • • •
聚合度： 聚合度：500-600 结晶度： 结晶度：45-50% 晶粒大：导致耐磨性差 晶粒大： 取向度高 有原纤化现象： 有原纤化现象：易产生毛羽
性能
• • • • 干、湿态断裂强度高 尺寸稳定性好 对碱稳定性好， 对碱稳定性好，可进行丝光处理 耐磨性差
2、Modal纤维 、 纤维
麻纤维特性 • • • • 吸湿、放湿速率快、缩水大 纤维较硬，回弹性较好，织物易皱折 强力高、模量大，不耐磨 不耐磨 结晶度、取向度高， 结晶度、取向度高，染色性能差
麻纤维形态特征：横向腰圆形有中腔，纵向柱状有横节、 麻纤维形态特征：横向腰圆形有中腔，纵向柱状有横节、竖纹
（苎麻、亚麻图片） 苎麻、亚麻图片）
棉纤维主要成分
纤维素94 % 纤维素94% 94 果胶物质0 果胶物质0 . 9 % 蜡状物质0 蜡状物质0 . 8 % 含氮物质1 含氮物质1 . 3 % 灰分1 灰分1 . 2 % 色素0 色素0 . 8 % 其它1 其它1 . 0 %
3、纤维素大分子的化学结构式 、
• 葡萄糖剩基以甙键反转１８０°相连而成的纤维素
（1）吸湿和溶胀
采用回潮率和含水率两项指标测试
（2）耐酸性：遇强酸水解 耐酸性： 耐酸性
应用：蝉翼纱， 应用：蝉翼纱，烂花布 烂花布：涤棉包芯纱织物通过 烂花布： 与有花纹的酸滚筒接触后制得的半透明织物
苷键水解
（3）耐碱性：遇碱膨化 ）耐碱性：
应用： 应用：丝光 碱缩
NaOH
无张力( 松弛) 无张力 松弛
棉纤维的加工过程
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第一章 常用纺织纤维的结构和主要性能
第一节 纤维素纤维的结构和主要性能 一、天然纤维素纤维 （一）棉纤维 1、形态结构 、 横向：腰圆形，有中腔 纵向：天然转曲的扁平带状
2、棉纤维主要成分 、
初生胞壁
是棉纤维的外层,是在细胞延长阶段形成的，它又分为两层. 1、角皮层(外层)：是棉纤维极薄的最外层 作用：保护棉纤维 组成：蜡状物质和果胶物质 形态：极薄的薄膜 2、初生胞壁(内层)：厚约0.1-0.2微米，也是较薄的一层 作用：内装原生质 组成：主体是纤维素，但含较多杂质 形态：管状薄壁，取向度低 特性：溶胀小 初生胞壁对印染的影响: 初生胞壁对印染的影响: 果胶、蜡质影响吸湿性，在精练、漂白过程中将被破坏或去除。 果胶、蜡质影响吸湿性，在精练、漂白过程中将被破坏或去除。
• 麻纤维：聚合度高，结晶度高，取向度高 • 棉纤维：聚合度高，结晶度高，取向度较高 • 粘胶纤维：聚合度低，结晶度低，取向度低 聚集态结构： • 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
5、化学性质 、
竹原纤维性能 • 吸湿、透气、快干性 • 抗菌、除臭 • 抗紫外
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： 蛋白质：
基本组成单位： 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： 蛋白质的两性性质： 分子末端含有氨基和羧基， 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 ，使蛋白质分子上正、负离子数目相等，此时的pH 等电点：调节pH，使蛋白质分子上正、负离子数目相等，此时的 值为等电点。 值为等电点。 羊毛： 羊毛：4.2-4.8 蚕丝： 蚕丝：3.5-5.2
• •
纤维素分子式： （C6H10O5)n 葡萄糖剩基----羟基：能与金属反应，发生氧化反应、与无机酸反应、 酯化、醚化反应，可形成氢键 ----苷键：对碱稳定性高，在酸中易水解
4、超分子结构 、
• 结晶度
– 天然棉纤维70%，麻90%、粘胶纤维30%-40%
• 取向度
– 螺旋角越小，取向度越高。棉螺旋角为20o~35o，麻为6~8o，粘胶为 34o
• • • • • 由多种氨基酸缩合而成 分子间形成大量的 氢键 盐式键 二硫键
3、羊毛的性质 、
1.保暖 2.吸湿透气为天然纤维之最 ： 纤维含亲水基团, COOH--, -NH2 –OH 3.弹性好：内因：二硫键-S=S外因：表面有卷曲 4.光泽柔和：每一根纤维表面鳞片有漫射现象 5.藏垢现象：灰尘藏到鳞片里 6.缩水：热水、碱性、机械外力强时缩水很大 7.耐酸性：耐弱酸，不耐强酸 耐酸性： 耐酸性 8.耐碱性差：碱作用变黄，二硫键拆散，强力下降 耐碱性差： 耐碱性差 碱作用变黄，二硫键拆散，
山羊绒、马海毛、 山羊绒、马海毛、兔毛
二、蚕丝的结构和主要性能
1、组成： 、组成：
• • • • • 丝素 丝胶 色素 蜡质 无机物
分子结构和组成： 分子结构和组成：
• 由多种 氨基酸剩基以酰胺键联结构成的长链大分子 由多种α氨基酸剩基以酰胺键联结构成的长链大分子 • 蚕丝由丝素和丝胶两种蛋白质组成
性质
• • • • • 等电点4.6 等电点 耐酸性好，耐碱性一般， 耐酸性好，耐碱性一般，纯碱对它无损伤 米黄色，难漂白 米黄色， 耐热性差， 耐热性差，120℃变黄，发粘 ℃变黄， 使用活性、酸性、中性染料染色：活性（深染性差） 使用活性、酸性、中性染料染色：活性（深染性差） 酸性、中性（耐洗性略差） 酸性、中性（耐洗性略差）
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 吸湿性高于丝素：支化程度比丝素高， • 在水中溶胀、溶解 在水中溶胀、 • 弱碱脱胶
大豆蛋白纤维的结构和性能
结构： 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 由大豆蛋白质溶液（ ）和聚乙烯醇溶液（ ） 纺丝而成 • 横截面哑铃形，有微细孔隙 横截面哑铃形，
次生胞壁
是棉纤维的主体部分，约占纤维部量的90%以 上，是由纤维素在初生胞壁内沉积而成的。 作用：棉纤维的主体，决定棉纤维主要性质 组成：主要是纤维素 形态： 纵向：原纤网状组织 横向：日轮(25～40层)
胞腔
形态： 形态：中空 组成：原生质残渣（沉积在纤维内壁上) 组成：原生质残渣（沉积在纤维内壁上)、 蛋白质，矿物盐，色素， 蛋白质，矿物盐，色素，… 染色通道
• • • • • 干、湿强度比普通粘胶纤维高25-30% 湿强度比普通粘胶纤维高 棉的柔软、丝的光泽、 棉的柔软、丝的光泽、超强的滑爽感 抗皱性差 环境污染小 不会产生原纤化
（三）天丝（Tencel, Lycell) 天丝（
• • • • • • • • • • 皮芯结构 干、湿强度大 尺寸稳定性好 有原纤化现象 生产过程对环境无公害 吸湿透气好 染色好, 染色好 具生物降解性 悬垂性好 弹性好 缩水小
其它纤维素纤维：木棉、 其它纤维素纤维：木棉、椰子纤维
二、再生纤维素纤维
(一）普通粘胶纤维பைடு நூலகம்一
粘胶纤维形态结构
粘胶化学结构和超分子结构
纤维 普通粘胶 富强粘胶 强力粘胶 Modal Tencel® 浆粕
结晶度(%) 聚合度 30～35 45～50 50～55 42～46 48～52 55～65 250～300 500 左右 300～350 350～450 500～550 >600
（5）酯化、醚化反应 ）酯化、
（二）麻纤维
麻纤维的化学组成
（苎麻为例） 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. 纤维素纤维68.64 68 蜡状物质1 蜡状物质1.15 果胶物质17. 果胶物质17.78 17 木质素2 木质素2.25 未测定部份10. 未测定部份10.18 10
其它动物毛
1.山羊绒：Cashmere “开士米” 长度：30-40mm 山羊绒： 开士米” 长度： 山羊绒 开士米 细度： 细度：15-16µm 2.马海毛：（ 马海毛：（ ）：土耳其的安哥拉产的山羊毛 土耳其的安哥拉产的山羊毛。 马海毛：（Mohair ）：土耳其的安哥拉产的山羊毛。 长度120-150mm ，细度 细度10-90µm 长度 （1）光泽强，环状鳞片几乎贴在表面上 ）光泽强， （2）无卷曲 ） （3）不易缩水 ） （4）强度高 ） （5）弹性优良 ） 3.兔毛：细度：10-15µm，长度 兔毛： 兔毛 细度： ，长度25-45mm （1）软、细、短，强力低 ） （2）平波卷曲、抱合力差、兔毛多掉毛 一般与羊 ）平波卷曲、抱合力差、兔毛多掉毛,一般与羊 毛混纺 （3）髓腔大，易脆断 ）髓腔大，
碱缩 丝光
有 张力 F
F
（4）纤维素的氧化：生成（含醛基、羰基、羧基） ）纤维素的氧化：生成（含醛基、羰基、羧基）
一系列氧化纤维素
氧化纤维素的特点： 氧化纤维素的特点：有潜在损伤
潜在损伤： 潜在损伤：经碱处理后纤维强力大幅下降 纤维素在碱存在下易氧化脆损： 纤维素在碱存在下易氧化脆损： • 高温碱煮时应尽量避免与空气接触 • 氧化剂漂白必须严格控制工艺条件