纤维化学与物理第一章1

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
具有将纤维的结构与性能联系起来进行综合分析的能力 了解纤维工业的新动向。 具有正确的分析纤维、使用纤维和加工纤维的基本知识
和能力。
五、本课程内容要点
酸 碱 氧化剂

纤维的性质
化学性质
物理性质
力学性能 热性能 溶液性质

大分子结构
聚集态结构
形态结构
纤维的结构
结构决定性质 性质反应结构
Bibliography
醇羟基
CH2OH 甙键
H H
O
H
OH
4 OH
1
HO
OH
甙羟基
4
1
4
1
四、纤维素的立体结构
醇羟基
CH2OH 甙键
H H
O
H
OH
4 OH
1
HO
OH
甙羟基
4
1
4
1
四、纤维素的立体结构
醇羟基
CH2OH 甙键
H H
O
H
OH
4 OH
1
HO
OH
甙羟基
4
1
4
1
四、纤维素的立体结构
1.阶梯式(主要存在于无定形区)Amorphous Section
蔡再生. 纤维化学与物理.中国纺织出版社 侯永善. 染整工艺学. 中国纺织出版社 陶乃杰. 染整工程. 中国纺织出版社 陈运能. 新型纺织原料. 中国纺织出版社 周晓沧. 新合成纤维材料及其制造. 中国纺织出版社 任冀澧. 染整材料化学. 中国纺织出版社 宋心远. 新合纤染整. 中国纺织出版社 F.Sadov. Chemical Technology of Fibrous Materials
纤维素的大分子结构、纤维素纤维的形态结构和超 分子结构
纤维素纤维的各项物理机械性能和化学性质
纤维的结构与性能的关系
第一节 棉和麻纤维的形态结构
一、棉纤维的组成和形态结构 Morphological
(一)棉纤维的生长
Structure
1.分类
陆地棉(细绒棉) 海岛棉 亚洲棉(中棉或粗绒棉) 非洲棉 生长环境对棉纤维的质量影响很大
HO H
C

H C OH 侧
HO C H O
H C OH
HC
CH2OH β-d-葡萄糖
生成纤维素 Cellulose
葡萄糖的环氧式是半缩醛化合物 甙键( glucosidic linkages) = 缩醛键 (acetal bond) 甙羟基=半缩醛羟基:可进一步发生全缩醛化反应
也可开环,恢复原来的醛基(潜在醛基)

按操作方式分类 连续 间歇
按织物状态分类 平幅 绳状
四、本课程的目的和任务
目的
纤维化学与物理是轻化工程专业的专业基础课,它为学 生专业课的学习和将来从事染整专业工作奠定了基础。
任务
掌握常用的纺织纤维(棉、麻、粘胶、涤纶、锦纶、腈 纶、丙纶、维纶、羊毛、蚕丝)的组成、结构、物理性 质与化学性能。
棉纤维组成图
Waxy substance Organic Acid
Pectin Substance
纤维素(94%) 蜡状物质(0.6%) 有机酸(0.8%) 果胶物质(0.9%) 含氮物质(1.3%) 灰分(1.2) 多糖类(0.3%) 其他部分(0.9%)
Nitrogenous matter Pectin Substance Ash Polyoses
纤维化学与物理 Chemistry and Physics of
fiber Materials
Division of Dyeing and Finishing Beijing Institute of clothing Technology
Preface
一、染整在纺织工业中的地位和作用
纤维 fiber
左端 中间 右端
5. 聚合度
仲羟基 伯羟基
甙羟基(潜在醛基)
3
1
2
1
2
1
1

麻 粘胶
>10,000 >10,000 250~500
五、纤维素大分子特征
1.由-d-葡萄糖剩基通过1,4-甙键连接而成,含大量甙键(缩醛性质)。
2.相邻葡萄糖环倒置,在纤维素大分子上对称分布,形成晶格;无 定形区可以有阶梯式。
按色彩分类: 坯布——练漂——整理
坯布——练漂——染色——整理
坯布——练漂——印花——整理
按用途分类: 普通布 特种布:防水、防火、抗菌、抗静电
Scouring and bleaching
Dyeing
Printing
Finishing
三、有关染整加工的几个基本问题 染整加工的对象 染整加工的目的 染整加工的方法 染整加工的工具
长度越长,细度越细,品质越好
2. 棉纤维的生长阶段
(1)延长生长阶段
生长期:15-25天 形态:
薄壁 圆形小管 内部充满原生质
(2)胞壁增厚阶段
生长期:30-50天 形态:
胞壁增厚 胞腔缩小 原生质转变为纤维素
2. 棉纤维的生长阶段
(1)延长生长阶段 (2)胞壁增厚阶段 (3)成熟收缩阶段
合成纤维
粘胶纤维
铜铵纤维 Lyocell
纤维 大豆纤维
涤纶 锦纶 腈纶 丙纶 氨纶
2. 染整加工的目的—— 生产各种符合人们需要的纺织品
3. 染整加工的方法——化学物理加工
物理方法:湿、热、拉力、压力、摩擦力 ┄ 化学方法:酸、碱、氧化剂、 还原剂 ┄
表面活性剂 染料 特殊或专用药剂
4. 染整加工的工具——染整设备
4
1
4
1
4
1H 甙键
H H
O
H
OH
4 OH
1
HO
OH
甙羟基
4
1
4
1
四、纤维素的立体结构
1.阶梯式(主要存在于无定形区)Amorphous Region 2.相邻葡萄糖环倒置(组成结晶区) Crystalline Region
4
1
4
1
4
1
4
1
H HO
OH H
H
OH
HH OO
O O HH
角皮层: Cuticle 初生胞壁:Primary Cell Wall
次生胞壁:Secondary Cell Wall
胞腔:Lumen
形态:中空 组成:原生质残渣(沉积在纤维内壁上)
蛋白质,矿物盐,色素,…
特性:不易染色,强度低 棉纤维成熟度越高,胞腔越小,品质越好
(三)棉纤维组成 Composition
1.由-d-葡萄糖剩基通过1,4-甙键连接而成,含大量甙键(缩醛性质)。 2.相邻葡萄糖环倒置,在纤维素大分子上对称分布,形成晶格;无
定形区可以有阶梯式。 3.重复单元数不等于聚合度(以倒置式代表纤维素的结构式)
DP=n 重复单元数=(n-2)/2 4.含有大量羟基,可发生醇类的反应。分子间可形成氢键。
纺纱 Spin
纱线 Yarn
织造
坯布
Weave Gray Goods
染整加工
染整加工 Dyeing and Finishing
在纺织原料和纺织成品之间起着重要的纽带作用 是纺织品深加工、精加工和提高附加价值的关键
民用 服装 装饰品 床上用品
印染布 Fabric
产业用 工业用布 农业用布 国防用布
二、染整加工基本工序及印染产品
CH2OH OH
HH
甙键 H OH
HH
OH HH O
O
OH
CH2OH
H
OH
OH
H
H
H
CH2OH
OH
CH2OH
OH
n2
2
四、纤维素的立体结构
1.阶梯式(主要存在于无定形区) Amorphous Region
2.相邻葡萄糖环倒置(组成结晶区) Crystalline Region
4
1
4
1
4
1
4
1
五、纤维素大分子特征
1. 染整加工的对象——
Fabrics
Yarns
Fibres
高分子化学 高分子物理
高分子化合物
纤维的结构和性质
Natural Fibres
纺织纤维
Chemical Fibres
天然纤维
纤维素纤维
蛋白质纤维
棉 亚麻 苎麻 黄麻
毛发
蚕丝
绵羊毛 山羊毛 骆驼毛 山羊绒
兔毛
桑蚕丝 柞蚕丝
化学纤维
再生纤维
脱水收缩 纵向扭曲 圆形变成腰子形
(二)棉纤维的形态结构
1. 棉纤维的横截面 腰子形或耳状
Morphological Structure Cross Section
较薄的初生胞壁
较厚的次生胞壁
(棉纤维主体)
中空的胞腔
初生胞壁 次生胞壁
Primary Cell Wall
Secondary Cell Wall
影响纤维素纤维的机械物理性能
纤维素纤维染整加工的依据
二、纤维素的基本结构
分子式:
(C6H10O5)n molecular formula
完全水解产物:
hydrolyze
水解
(C6H10O5)n -H2O nC6H12O6
纤维素
β-D-葡萄糖
纤维素大分子链示意
结构描述
Polyoses Carbohydrate
3.重复单元数不等于聚合度(以Pr倒im置a式ry代A表lc纤oh维o素l H的y结dr构ox式y)l
多糖类(碳水化合物) β-d-Glucose
高分子化合物
Glucosidic Linkage
由β-d-葡萄糖剩基彼此以1,4甙键连结而成
结构式:(p124)
Structural Formula
H OH
HO OH
HH
H
H
OO
CH2OH
H
O O HH
CH2OH
OH OH
HH
H OH
OH H H HH O
纤维素(61.02%) 水分(11.10%) 蜡状物质(1.02%) 木质素(2.00) 果胶物质(15.81%) 未测(9.05%)
第二节 纤维素和淀粉的分子结构及有关问题
一、纤维素分子结构的重要性
纤维素纤维的主要成分 决定纤维素纤维的化学性质
Molecular Structure of Cellulose
按用途分类 练漂设备 染色设备 印花设备 整理设备
按加工对象分类 棉型织物染整设备 毛织物染整设备 机织物染整设备

按操作方式分类 连续 间歇
按织物状态分类 平幅 绳状
4. 染整加工的工具——染整设备
按用途分类 练漂设备 染色设备 印花设备 整理设备
按加工对象分类 棉型织物染整设备 毛织物染整设备 机织物染整设备
醚:耐碱也耐酸,稳定性较好
3.d-葡萄糖的环氧式
CHO
H C OH HO C H
H C OH
葡萄糖中有醛也有醇 可进行内部缩醛化反应,形成环状
H C OH
CH2OH
d-葡萄糖
最稳定的环是六元环
甙键
甙羟基
H OH
C

H C OH 侧
HO C H O
H C OH
HC
CH2OH α-d-葡萄糖
生成淀粉 Amylum
作用:保护棉纤维
组成:油腊和果胶
形态:极薄的薄膜
初生胞壁:Primary Cell Wall
作用:延长生长阶段形成,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
Bead-like Swelling
存在证明:串珠状溶胀现象
在精练、漂白过程中被破坏或去除
对比: R C OR'
同碳原子上的二元醇生成的醚
H

Aldehyde, Alcohol, Acetal ,Ether
2.缩醛化合物与醚的区别
H
H
结构 Structure 性质 Property
R C OR'
H 醚键 醚 Ether
R C OR'
OR' 缩醛键 缩醛 Acetal
缩醛化合物:耐碱不耐酸,稳定性较差
3.棉纤维形态结构模型
角皮层: Cuticle 初生胞壁:Primary Cell Wall
次生胞壁:Secondary Cell Wall
作用:棉纤维的主体,占90%,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) 原纤取向:螺旋状,分三层
3.棉纤维形态结构模型
第一章 纤维素纤维的结构和性能
本章内容:
棉和麻纤维的形态结构
Cellulose Fiber
纤维素的分子结构及有关问题 棉纤维超分子(微)结构 纤维素纤维的主要物理-机械性能
Cotton Bast Fiber
Rayon
纤维素的主要化学性质
粘胶纤维
本章要点:
缩醛化反应和缩醛化合物的性质
CH2OH
O
OH
CH2OH
H
OH
OH
H
H
n2 OH 2
三、缩醛化反应与d-葡萄糖的环氧式
1.缩醛化反应
Acetalation
H
HCl
R C O + R'OH
H
半缩醛化合物
R C OR'


OH
半缩醛羟基
可逆反应
可继续反应
H R C OR' + R'OH
H R C OR' + H2O
OH
H
OR'
全缩醛化合物
二、麻纤维的组成和形态结构
韧皮纤维 Bast Fibres 麻纤维种类
亚麻 Flax 苎麻 Ramie 大麻 Hemp 黄麻 Jute 洋麻 Kenaf 剑麻 Sisal 马尼拉麻 Abaca
二、麻纤维的组成和形态结构
苎麻纤维组成 Composition of Ramie
棉纤维组成
胞腔
Lumen
(二)棉纤维的形态结构
1. 棉纤维的横截面
Morphological Structure
2. 棉纤维的纵向形态
Cross Section
扁平带状
Longitudinal Configuration
有天然扭曲
6-10捻/毫米
纤维越细,捻数越多
3.棉纤维形态结构模型
角皮层:Cuticle
相关文档
最新文档