棉纤维微观结构及其性能概述
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纤维素大分子的官能团是羟基和糖苷键遥 羟基 是亲水性基团袁 使棉纤维具有一定的吸湿能力曰而 糖苷键对酸敏感袁 所以棉纤维比较耐碱而不耐酸遥 此外袁纤维素大分子中氧六环之间距离较短袁大分 子之间羟基的作用又较大袁 造成纤维素大分子的 柔曲性较差袁所以棉纤维有一定的刚性袁回弹性能 有限遥
棉纤维的超分子结构
含氮物质 含氮物质主要分为无机盐和蛋白质遥 蛋白质形 式的含氮物质主要存在于棉纤维的胞腔中袁小部分 存在于初生胞壁和次生胞壁中曰其在加工或使用过 程中袁与有效氯接触很容易形成氯胺袁会引起织物 泛黄[1]遥
蜡质 蜡质主要存在于棉纤维表层袁对纤维具有保护
作用袁能防止外界水分快速侵入曰从另一角度来说 对纤维的润湿性能影响很大袁可借助皂化和乳化作 用去除遥 另外袁其在纺纱过程中能起到润滑作用袁使 棉纤维具有良好的纺纱性能[1]遥
检验检疫局科研项目(HE2013K016)曰国家质检 总局科研项目渊2017IK266冤
窑4窑
棉纤维中的含量一般为 0.9%～ 1.2%袁 未成熟棉纤 维则高达 6%[1]遥 虽然果胶酸含有大量亲水性的羟 基羧基袁但在棉纤维中部分以钙盐尧镁盐和甲酯的 形式存在袁所以亲水性比纤维素要低遥 果胶物质对 纤维的色泽和润湿性有一定的影响遥
2 棉纤维的大分子结构
纤维素大分子是由 n 个葡萄糖残基以 1袁4 糖 苷键渊氧桥冤联结而成直线型的长链式大分子渊线型 大分子冤袁葡萄糖残基的空间结构为六元环形结构袁 也称为氧六环遥 在大分子长链中袁每个葡萄糖残基 对其相邻的残基翻转 180毅袁 并依靠糖苷键连成 1 个重复单元袁 即大分子单元结构是纤维素双糖袁长 度为 1.03 nm[2]遥 每个氧六环的 21 个原子不在同一 平面上袁 相邻的 2 个氧六环的中心也不在同一平面 上遥 因此袁纤维素大分子是不对称的袁有方向性的遥
取向度和结晶度 大分子排列方向和纤维轴向的符合程度称为
取向度遥 通常袁取向度越高袁纤维强度越高袁断裂伸 长率越低遥 纤维的其他力学尧光学性能及膨胀性都 会因取向而各向异性遥 陆地棉的取向度约为 0.62袁 海岛棉的取向度约为 0.72[1]遥
结晶度是表示纤维中大分子序态的重要参数袁 与纤维的物理性能密切相关遥 通常袁结晶度越高袁纤 维强度越高袁延伸度越小而脆袁吸湿比较困难袁染料 分子不易进入曰结晶度越低袁纤维强度越低袁染色性 能较好遥研究表明袁棉纤维的结晶度约为 70%袁麻纤维 为 90%袁无张力丝光棉为 50%袁黏胶纤维为 40%[1]遥
纤维素 纤维素质量约占成熟棉纤维的 94%以上遥随着
棉花纤维的生长成熟袁纤维素含量不断增加袁其他 成分逐渐减少遥 由于纤维素分子很大袁分子排列比 较紧密袁因此成熟棉纤维具有较高的强度遥
果胶物质 果胶物质存在于棉纤维的初生胞壁中袁在成熟
收稿日期院2018-01-17 * 通信作者院zyniuqd@ 基金项目院河北省科技支撑项目渊12227682冤曰河北出入境
中国棉花窑棉纤维微观结构及其性能概述窑2018袁 45渊4冤院4－ 7
棉纤维微观结构及其性能概述
连素梅 1袁罗忻 2袁李朋 1袁叶曦雯 2袁史建峰 1袁牛增元 2*
渊1.河北出入境检验检疫局技术中心 / 国家级进口棉花重点实验室袁石家庄 050051曰2.山东出入境检验检疫局技术中心袁山东 青岛 266555冤
Lian Sumei, Luo Xin, Li Peng, Ye Xiwen, Shi Jianfeng, Niu Zengyuan*
摘要院棉纤维的微观结构决定其具有较高的强度尧还原性尧耐碱不耐酸性尧吸湿膨化及天然转曲等特性遥 综述了棉纤维微观结
构尧性能尧特点及改良途径袁以利于棉花品种的改良尧栽培尧种植尧检验及科学合理使用遥
纤维素 果胶物质 含氮物质 蜡质 矿物质
花后 25 d 40.2 2.9 5.8 4.4 4.3
花后 35 d 77.9 1.5 3.4 2.3 3.09
组成物质含量 /% 花后 45 d 78.6 1.1 2.5 1.6 2.6
花后 60 d 85.8 1.07 1.5 1.01 1.8
花后 80 d 94.0 1.1 0.9 0.7 1.1
区冶遥 由于结晶区大分子排列比较整齐密实袁分子之间 互相接近的各个基团的结合力基本饱和袁因而棉纤维 吸水较困难袁变形较小遥 相反袁棉纤维中大分子呈不规 则排列的区域为无定形区渊非结晶区冤遥 非结晶区中大 分子排列紊乱袁存在较多的缝隙与孔洞袁密度较低袁一 些大分子表面的基团距离较大袁 没有达到完全饱和袁 强度较低袁易于吸湿尧染色和变形遥
超分子结构主要指棉纤维中次生胞壁纤维素 大分子的聚集态结构尧排列状态尧排列方向尧聚集紧 密程度等遥 由于纤维素大分子的结构比较规整袁且 每个葡萄糖残基上有 3 个羟基袁大分子之间形成强 烈的氢键袁所以大分子链极易取向和结晶袁并结合 成基原纤尧微原纤尧原纤和巨原纤[3]遥
结晶区和非结晶区 棉纤维中大分子呈规律整齐排列的区域为野结晶
好 棉纤维的化学组成
棉纤维的化学成分主要包括纤维素尧 多缩戊 糖尧蛋白质尧脂肪与蜡质尧水溶性物质及矿物质等袁 在棉纤维生长过程中袁这些成分含量不是固定不变 的袁而是随生长发育不断变化的[1]渊表 1冤遥
表 棉纤维化学组分随生长发育阶段的变化
组分名称
关键词院棉纤维曰微观结构 曰超分子结构曰纤维性能曰改良技术
中图分类号院S562.09
文献标志码院A
文章编号院1000-632X渊2018冤04-0004-04
10.11963/1000-632X.lsmnzy.20180425
棉花是我国农业生产的主要经济作物袁是纺织 工业的主要原料袁在国民经济中占有重要地位遥 棉 纤维的内部微观结构决定了棉纤维具有不同于其 他纺织纤维的性能和特点袁 棉纤维的性能是微观 结构的外在表现袁 是决定纤维质量和纺织价值的 重要因素[1]遥 只有充分了解棉纤维复杂的内部微观 结构和特有的性能特点袁 才能科学研发棉花新品 种尧栽培种植技术袁进一步提高棉花检验质量袁更
棉纤维的超分子结构
含氮物质 含氮物质主要分为无机盐和蛋白质遥 蛋白质形 式的含氮物质主要存在于棉纤维的胞腔中袁小部分 存在于初生胞壁和次生胞壁中曰其在加工或使用过 程中袁与有效氯接触很容易形成氯胺袁会引起织物 泛黄[1]遥
蜡质 蜡质主要存在于棉纤维表层袁对纤维具有保护
作用袁能防止外界水分快速侵入曰从另一角度来说 对纤维的润湿性能影响很大袁可借助皂化和乳化作 用去除遥 另外袁其在纺纱过程中能起到润滑作用袁使 棉纤维具有良好的纺纱性能[1]遥
检验检疫局科研项目(HE2013K016)曰国家质检 总局科研项目渊2017IK266冤
窑4窑
棉纤维中的含量一般为 0.9%～ 1.2%袁 未成熟棉纤 维则高达 6%[1]遥 虽然果胶酸含有大量亲水性的羟 基羧基袁但在棉纤维中部分以钙盐尧镁盐和甲酯的 形式存在袁所以亲水性比纤维素要低遥 果胶物质对 纤维的色泽和润湿性有一定的影响遥
2 棉纤维的大分子结构
纤维素大分子是由 n 个葡萄糖残基以 1袁4 糖 苷键渊氧桥冤联结而成直线型的长链式大分子渊线型 大分子冤袁葡萄糖残基的空间结构为六元环形结构袁 也称为氧六环遥 在大分子长链中袁每个葡萄糖残基 对其相邻的残基翻转 180毅袁 并依靠糖苷键连成 1 个重复单元袁 即大分子单元结构是纤维素双糖袁长 度为 1.03 nm[2]遥 每个氧六环的 21 个原子不在同一 平面上袁 相邻的 2 个氧六环的中心也不在同一平面 上遥 因此袁纤维素大分子是不对称的袁有方向性的遥
取向度和结晶度 大分子排列方向和纤维轴向的符合程度称为
取向度遥 通常袁取向度越高袁纤维强度越高袁断裂伸 长率越低遥 纤维的其他力学尧光学性能及膨胀性都 会因取向而各向异性遥 陆地棉的取向度约为 0.62袁 海岛棉的取向度约为 0.72[1]遥
结晶度是表示纤维中大分子序态的重要参数袁 与纤维的物理性能密切相关遥 通常袁结晶度越高袁纤 维强度越高袁延伸度越小而脆袁吸湿比较困难袁染料 分子不易进入曰结晶度越低袁纤维强度越低袁染色性 能较好遥研究表明袁棉纤维的结晶度约为 70%袁麻纤维 为 90%袁无张力丝光棉为 50%袁黏胶纤维为 40%[1]遥
纤维素 纤维素质量约占成熟棉纤维的 94%以上遥随着
棉花纤维的生长成熟袁纤维素含量不断增加袁其他 成分逐渐减少遥 由于纤维素分子很大袁分子排列比 较紧密袁因此成熟棉纤维具有较高的强度遥
果胶物质 果胶物质存在于棉纤维的初生胞壁中袁在成熟
收稿日期院2018-01-17 * 通信作者院zyniuqd@ 基金项目院河北省科技支撑项目渊12227682冤曰河北出入境
中国棉花窑棉纤维微观结构及其性能概述窑2018袁 45渊4冤院4－ 7
棉纤维微观结构及其性能概述
连素梅 1袁罗忻 2袁李朋 1袁叶曦雯 2袁史建峰 1袁牛增元 2*
渊1.河北出入境检验检疫局技术中心 / 国家级进口棉花重点实验室袁石家庄 050051曰2.山东出入境检验检疫局技术中心袁山东 青岛 266555冤
Lian Sumei, Luo Xin, Li Peng, Ye Xiwen, Shi Jianfeng, Niu Zengyuan*
摘要院棉纤维的微观结构决定其具有较高的强度尧还原性尧耐碱不耐酸性尧吸湿膨化及天然转曲等特性遥 综述了棉纤维微观结
构尧性能尧特点及改良途径袁以利于棉花品种的改良尧栽培尧种植尧检验及科学合理使用遥
纤维素 果胶物质 含氮物质 蜡质 矿物质
花后 25 d 40.2 2.9 5.8 4.4 4.3
花后 35 d 77.9 1.5 3.4 2.3 3.09
组成物质含量 /% 花后 45 d 78.6 1.1 2.5 1.6 2.6
花后 60 d 85.8 1.07 1.5 1.01 1.8
花后 80 d 94.0 1.1 0.9 0.7 1.1
区冶遥 由于结晶区大分子排列比较整齐密实袁分子之间 互相接近的各个基团的结合力基本饱和袁因而棉纤维 吸水较困难袁变形较小遥 相反袁棉纤维中大分子呈不规 则排列的区域为无定形区渊非结晶区冤遥 非结晶区中大 分子排列紊乱袁存在较多的缝隙与孔洞袁密度较低袁一 些大分子表面的基团距离较大袁 没有达到完全饱和袁 强度较低袁易于吸湿尧染色和变形遥
超分子结构主要指棉纤维中次生胞壁纤维素 大分子的聚集态结构尧排列状态尧排列方向尧聚集紧 密程度等遥 由于纤维素大分子的结构比较规整袁且 每个葡萄糖残基上有 3 个羟基袁大分子之间形成强 烈的氢键袁所以大分子链极易取向和结晶袁并结合 成基原纤尧微原纤尧原纤和巨原纤[3]遥
结晶区和非结晶区 棉纤维中大分子呈规律整齐排列的区域为野结晶
好 棉纤维的化学组成
棉纤维的化学成分主要包括纤维素尧 多缩戊 糖尧蛋白质尧脂肪与蜡质尧水溶性物质及矿物质等袁 在棉纤维生长过程中袁这些成分含量不是固定不变 的袁而是随生长发育不断变化的[1]渊表 1冤遥
表 棉纤维化学组分随生长发育阶段的变化
组分名称
关键词院棉纤维曰微观结构 曰超分子结构曰纤维性能曰改良技术
中图分类号院S562.09
文献标志码院A
文章编号院1000-632X渊2018冤04-0004-04
10.11963/1000-632X.lsmnzy.20180425
棉花是我国农业生产的主要经济作物袁是纺织 工业的主要原料袁在国民经济中占有重要地位遥 棉 纤维的内部微观结构决定了棉纤维具有不同于其 他纺织纤维的性能和特点袁 棉纤维的性能是微观 结构的外在表现袁 是决定纤维质量和纺织价值的 重要因素[1]遥 只有充分了解棉纤维复杂的内部微观 结构和特有的性能特点袁 才能科学研发棉花新品 种尧栽培种植技术袁进一步提高棉花检验质量袁更