紡織纖維知識(shí)
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摘要
一、紡織纖維的分類
天然纖維：植物纖維、動(dòng)物纖維、礦物纖維
化纖：人造纖維、合成纖維、無(wú)機(jī)纖維
二、紡織纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基本概念
1、分子結(jié)構(gòu)：高聚物、基本鏈節(jié)、聚合度、柔曲性
2、超分子結(jié)構(gòu)：結(jié)晶度、取向度
3、形態(tài)結(jié)構(gòu)：纖維表面狀態(tài)
三、纖維素纖維的結(jié)構(gòu)與性能
棉、麻、粘膠等的結(jié)構(gòu)與性能
四、蛋白質(zhì)纖維的結(jié)構(gòu)與性能
羊毛、蠶絲性能的異同，羊毛的特性所具有的性質(zhì)
五、合成纖維的結(jié)構(gòu)及性能
聚酯纖維、錦綸、晴綸、丙綸、維綸的學(xué)名、特點(diǎn)
六、改性纖維：
化學(xué)改性：接枝、共聚、化學(xué)后處理
物理改性：異形纖維、層壓纖維、變形纖維
節(jié) 紡織纖維的分類
制作工作裝原材料的品種很多，但用量多的是各種纖維原材料。纖維的種類很多，但并不是全部的纖維都可以作為工作裝材料，惟獨(dú)符合下列條件的纖維，才干作為工作裝用原材料。
1）必須有肯定長(zhǎng)度，普通長(zhǎng)度須在幾十毫米以上；
2）必須有肯定的強(qiáng)度、可性，如物理機(jī)械性能（各種強(qiáng)度、延伸性、彈性、可塑性、吸濕性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、耐磨性、耐光性等）；
3）必須有肯定的化學(xué)穩(wěn)定性，耐熱、光、大氣、化學(xué)品、微生物等；
4）纖維的粗細(xì)應(yīng)該在肯定的范圍內(nèi)；
5）必須具有肯定的服用性及包纏性，如可加工性、上色性、表面摩擦性、可溶、熔融性等
纖維原材料可直接做成添絮料，而更多的是通過(guò)紡紗、織布制成各種布料、輔料等。
紡織纖維種類繁多，可分為天然纖維與化纖兩大類：
一、天然纖維
凡是自然界原有的或經(jīng)人工栽培的植物上、人工喂養(yǎng)的動(dòng)物上直接取得的紡織纖維。
一）植物纖維：主要組成物質(zhì)是纖維素，又稱為天然纖維素纖維。根據(jù)在植物上成長(zhǎng)的部位的不同，分為種子纖維、葉纖維與莖纖維。
1）種子纖維：棉、木棉等；
2）葉纖維：劍麻、蕉麻等；
3）莖纖維：苧麻、亞麻、大麻、黃麻等。
二）動(dòng)物纖維：主要組成物質(zhì)是蛋白質(zhì)，又稱為天然蛋白質(zhì)纖維，分為毛與腺分泌物兩類。
1）毛發(fā)類：綿羊毛、山羊毛、駱駝毛、兔毛、牦牛毛等；
2）腺分泌物：桑蠶絲、柞蠶絲等。
三）礦物纖維：主要成分是無(wú)機(jī)物，又稱為天然無(wú)機(jī)纖維，為無(wú)機(jī)金屬硅酸鹽類，如石棉纖維。
二化纖
用天然的或人工合成的高分子化合物為原材料經(jīng)化學(xué)紡絲而制成的纖維。可分為人造纖維、合成纖維、無(wú)機(jī)纖維。
一）人造纖維
用纖維素、蛋白質(zhì)等天然高分子物質(zhì)為原材料，經(jīng)化學(xué)加工、紡絲、后處理而制得的紡織纖維。
用失去紡織加工價(jià)值的纖維原材料，經(jīng)人工溶化或熔融再抽絲而制成，其原始的化學(xué)結(jié)構(gòu)不變，纖維成分仍分離為纖維素與蛋白質(zhì)，而形成的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)構(gòu)變幻的衍生物，組成成分為纖維素醋酸酯纖維。
1）再生纖維素纖維：粘膠纖維、富強(qiáng)纖維、銅氨纖維等；（其區(qū)別為用燒堿、二氧化硫不同的溶液溶化）
2）纖維素酯纖維：醋酯纖維；
3）再生蛋白質(zhì)纖維：大豆纖維、花生纖維等。
二）合成纖維
用人工合成的高分子化合物為原材料經(jīng)紡絲加工制得的纖維。
1）一般合成纖維：聚酯纖維、錦綸、晴綸、丙綸、維綸、氯綸等；
2）特種合成纖維：Nomex、氨綸、碳纖維等。
三）無(wú)機(jī)纖維：以礦物質(zhì)為原材料制成的纖維，如：玻璃纖維、金屬纖維等。
第二節(jié) 纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基本概況
任何物質(zhì)都是又分子堆砌而成，容易的分子是單原子分子，如金屬。紡織纖維除了上述的礦物纖維與無(wú)機(jī)纖維外，絕大多數(shù)都是高分子化合物，即高聚物。要知道預(yù)防纖維的化學(xué)性能、物理—機(jī)械性能，應(yīng)從高聚物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)取得依據(jù)。
高聚物是指有許多大分子（即長(zhǎng)鏈分子、高分子）組成的物質(zhì)。
和低分子物質(zhì)相比，高聚物具有分子量高、并具有多分散性，惟獨(dú)固態(tài)與液態(tài)、沒(méi)有氣態(tài)，熔點(diǎn)不明顯，難溶乃至不溶，熔液粘度大的特點(diǎn)。
紡織纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含大分子結(jié)構(gòu)、超分子結(jié)構(gòu)與形態(tài)結(jié)構(gòu)這三級(jí)結(jié)構(gòu)。
一、紡織纖維的大分子結(jié)構(gòu)
又稱為纖維的鏈結(jié)構(gòu)，為一級(jí)結(jié)構(gòu)。
1、紡織纖維大分子的基本特點(diǎn)
高聚物大分子都是由許多相同或相似的原子團(tuán)彼此以共價(jià)鍵多次反復(fù)連接而成，這些相同或相似的原子團(tuán)稱為大分子的基本鏈節(jié)。
如A’—A—A—…—A—A” 等，A即為該大分子的基本鏈節(jié)。
組成高聚物大分子的單基數(shù)目稱為聚合度。
紡織纖維的聚合度是較大的，特別是天然纖維聚合度更高，如棉纖維近萬(wàn)個(gè)，化纖為了適應(yīng)紡絲條件，聚合度較低，如再生纖維素纖維，約為300~500個(gè)，合成纖維則是數(shù)百個(gè)或上千個(gè)，因此大分子的分子量是很大的。而在同一根纖維內(nèi)，各條長(zhǎng)鏈分子的長(zhǎng)短形狀也都不會(huì)盡全相同，每條分子中的鏈節(jié)數(shù)也不盡全一樣，通常講的分子長(zhǎng)度是指的平均值。
2、鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，大分子的柔曲性
大分子鏈的單鍵能繞著它相鄰的鍵按照肯定的角度旋轉(zhuǎn)，這成為鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)。由于鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使大分子可以在空間行程各種不同的分布方式，成為構(gòu)象，實(shí)際上并不存在盡全自由的內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
長(zhǎng)鏈分子在肯定條件下（外力或熱休閑）下發(fā)生內(nèi)旋轉(zhuǎn)的難易程度喊大分子的柔曲性。
大分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)簡(jiǎn)單則柔曲性好。當(dāng)大分子住臉上的原子鍵彈性好，側(cè)基較小且份不均勻、對(duì)稱、側(cè)基結(jié)合力較小時(shí)，大分子的柔曲性好。
柔曲性好，纖維易變形、柔軟。
3、大分子結(jié)構(gòu)對(duì)纖維性質(zhì)的影響
單基的化學(xué)結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)的種類決策了纖維的耐酸、耐堿、耐光以及上色等化學(xué)性質(zhì)；大分子上親水基團(tuán)的多少及強(qiáng)弱影響纖維的吸濕性；氰基的存在，有助于提高耐光性------大氣穩(wěn)定性；鹵素側(cè)基的存在，有助于提高難燃性；分子極性的強(qiáng)弱影響纖維的電學(xué)性質(zhì)；大分子聚合度和纖維的力學(xué)性質(zhì)，特別是拉伸性質(zhì)關(guān)系緊密。聚合度達(dá)到肯定數(shù)量時(shí)，纖維開始具有強(qiáng)力，纖維的強(qiáng)力隨著聚合度的增添而增添，這是由于聚合度增添時(shí)，大分子之間的結(jié)合力增添，當(dāng)增添到肯定的聚合度后，強(qiáng)力趨于不變。普通聚合度分布較均勻，對(duì)纖維的強(qiáng)度、耐磨性、耐疲勞性、彈性都有好處。
二、紡織纖維的超分子結(jié)構(gòu)
又稱為為聚攏態(tài)結(jié)構(gòu)，為二級(jí)結(jié)構(gòu)。
超分子結(jié)構(gòu)，是指出于平衡狀態(tài)室組成纖維的高聚物大分子相互之間的幾何羅列。
1、紡織纖維大分子之間的結(jié)合
大多數(shù)紡織纖維重大分子之間是依*分子引力（范得華力）與氫鍵結(jié)合的，有些纖維還有鹽式鍵與共價(jià)鍵。高舉五大分子及與度高，分子之間距離較小，大分子羅列的整齊密切時(shí)，大分子間的總的結(jié)合量就很大，所以他不可能是氣態(tài)，惟獨(dú)固態(tài)與液態(tài)，分子之間作用力是構(gòu)成各種聚攏態(tài)的重要基礎(chǔ)。
2、結(jié)晶度
預(yù)防纖維中大分子羅列具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，纖維中某些區(qū)域由于大
分子的側(cè)吸引力使大分子相互整齊穩(wěn)定地羅列具有高度的基與規(guī)則性，成為結(jié)晶區(qū)或有序區(qū)。
結(jié)晶區(qū)中大分子間由于側(cè)吸引力行程許多固定連接點(diǎn)，能夠承受較大的外力，受力時(shí)變形能力小，牢固穩(wěn)定。無(wú)定形區(qū)中由于大分子側(cè)吸引力而形成的固定連接點(diǎn)較少，受力時(shí)簡(jiǎn)單滑移，產(chǎn)生較大的變形。干凈區(qū)具有明顯的熔點(diǎn)，比重比無(wú)定形區(qū)大，上色形比無(wú)定形區(qū)差，水分子簡(jiǎn)單進(jìn)入結(jié)晶區(qū)。
預(yù)防纖維內(nèi)部的結(jié)晶區(qū)與無(wú)定形區(qū)相互混雜配置著，結(jié)晶部分占整根
纖維的百分比稱為結(jié)晶度。
棉花的結(jié)晶度為65-70%，粘膠纖維35-50%，錦綸30-40%，總之，結(jié)晶度細(xì)小而均勻?yàn)楹?，結(jié)晶度過(guò)高，結(jié)晶顆粒過(guò)大，纖維呈脆性。
3、取向度
又稱定向度，為纖維內(nèi)大分子鏈主軸和纖維軸的平行程度，大分子和
纖維軸夾角不歸事一律的，因此所謂取向度，只具有平均意義，其本身成為一個(gè)分布。
三、纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)
普通指在電子顯微鏡下與光學(xué)顯微鏡下直接觀看到的部分結(jié)構(gòu)形態(tài)。
向臺(tái)結(jié)構(gòu)對(duì)纖維的力學(xué)性質(zhì)、光澤、手感、保暖形、吸濕性、上色形等都由影響。如中空三角纖維具有蠶絲光澤效應(yīng)，多葉形化學(xué)纖維具有麻的手感，中空纖維的保暖形好等.
第三節(jié) 纖維素纖維的結(jié)構(gòu)及性能
工作裝原材料中常用的棉，麻，粘膠纖維的主要組成的物質(zhì)都是纖維素。在人們?nèi)粘７美w維中，天然纖維占55%，棉類占50%，可見用量之大。
一、纖維素纖維的大分子結(jié)構(gòu)
纖維素大分子的基本鏈節(jié)是葡萄糖基。相鄰的葡萄糖?；D(zhuǎn)過(guò)180度，彼此以甙鍵-O-相連而形成大分子，其鏈節(jié)結(jié)構(gòu)為纖維素甙糖。
葡萄糖剩基的氧六環(huán)上有三個(gè)羥基—OH，羥基與甙鍵是纖維素大分子的官能團(tuán)，他們決策纖維素纖維比較耐堿不耐酸（甙鍵對(duì)酸比較敏感）紫外線會(huì)使甙鍵變?nèi)酰l(fā)生氧化降解作用，使纖維強(qiáng)力下降。
棉纖維素大分子的平均聚合度為10000左右，麻在10000以上，粘膠纖維約為300左右，富纖大于400。
甙鍵的存在使大分子具有柔曲性，而氧六環(huán)的存在使大分子的柔曲性受到影響，大分子的構(gòu)象普通認(rèn)為是直鏈狀，單可以有肯定程度的彎曲和扭轉(zhuǎn)，普通纖維素纖維的柔曲性較差，則歸彈能力差，耐疲勞性能也差，尤其是低聚合度的粘膠纖維。
二、纖維素纖維的超分子結(jié)構(gòu)與形態(tài)結(jié)構(gòu)
1、棉COTTON
棉鈴?fù)滦跚?，纖維內(nèi)含有較多水分，經(jīng)伸長(zhǎng)并加厚以后，棉纖維成為不同厚薄的管狀細(xì)胞。
由于纖維素是以螺旋狀原纖形態(tài)一層層的淀積，螺旋方向有左旋也有右旋，在一根纖維的長(zhǎng)度方向反復(fù)改變，因而當(dāng)棉鈴迸裂，纖維干涸后，胞壁產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，形成所謂“天然扭曲”。
棉纖維的橫斷面有許多同心層組成，目前可區(qū)分成六個(gè)層次，主要有初生層，次生層與中腔三個(gè)部分。
除纖維素外，棉纖維還附著有5%左右的其他物質(zhì)，稱為棉纖維的伴生物，棉纖維的表面含有脂蠟質(zhì)，俗稱棉蠟，棉蠟對(duì)棉纖維具有愛護(hù)作用，是棉纖維具有良好紡紗性能緣故之一。但高溫時(shí)，棉蠟熔融，以至影響紡紗工藝，棉布在染整加工前，必須經(jīng)過(guò)煮練，以除去棉蠟，原棉經(jīng)脫脂處理，吸濕性明顯增添，脫脂棉浸水吸濕可達(dá)本身分量繁榮23~24倍（醫(yī)用棉球棉花紗線）。
酸對(duì)棉的作用比較敏感，酸和纖維素作用時(shí)，會(huì)形成纖維素的酸根酯，它能溶于酸根溶液，洗脫硫酸，膠狀脂凝聚，使棉布料呈半透明狀。（爛花布生產(chǎn)原理）
絲光后整理
利用18~25%的濃堿（NAOH）對(duì)棉布進(jìn)行絲光后整理時(shí)，操縱恰當(dāng)，可以達(dá)到改善纖維性能的目的，可以提高棉纖維的強(qiáng)度，提高汲取染料水分的能力。改善布料的光澤及尺寸穩(wěn)定性。
這些性能的變幻和纖維超分子結(jié)構(gòu)有緊密關(guān)系，纖維素經(jīng)堿處理后，堿液能深入到纖維的晶區(qū)，部分的克服晶體內(nèi)的結(jié)合力，使晶格產(chǎn)生肯定的變幻，這種變幻雖經(jīng)水洗仍不能歸到原來(lái)的狀態(tài)，從而使超分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可逆的變幻。絲光處理能部分去除纖維弱點(diǎn)，提高纖維強(qiáng)度的均勻性，絲光處理后纖維的結(jié)晶度下降，無(wú)頂形區(qū)增添，因此吸濕及上色能力均提高。
水洗布
采納特種水洗后整理，繩狀松式染整，不經(jīng)過(guò)熱定型處理，上柔軟劑，布料表面有類似棉布水洗后的自然皺紋，手感柔軟。
棉花成熟后經(jīng)收獲，扎制去籽后即可使用，色乳白，通常夾帶難以除去的棉籽，棉葉等細(xì)屑，黑點(diǎn)，手感柔軟，即使是同一品種的棉花，每根纖維的長(zhǎng)度也各不相同，約為10mm~40mm，因棉纖維很細(xì)（大約60~80根集在一起平行羅列起來(lái)才達(dá)1mm），而且柔軟，所以棉布料表面的毛羽，對(duì)人的皮膚無(wú)不舒適的感覺。
2、麻
苧麻（RAMIE，RAMEE），亞麻（INEN）
苧麻與亞麻植物可作夏季工作裝的布料與裝飾用布，是抽繡工藝品臺(tái)布，餐巾，窗簾等理想材料。
苧麻，洋麻，大麻等纖維較粗，適宜做包裝用布，麻袋，麻繩。
1）苧麻
苧麻原產(chǎn)中國(guó)，有中國(guó)草之稱，主要在長(zhǎng)江流域一帶，四川，湖南，湖北三省栽種多。苧麻纖維呈圓筒狀或扁平帶狀，沒(méi)有明顯轉(zhuǎn)曲，纖維表面有時(shí)平滑，有時(shí)有明顯條紋，橫切片為橢圓形或扁平形。長(zhǎng)度120~250mm。
麻皮自莖剝下后，先刮去青皮，經(jīng)曬干成絲狀或片狀原麻，及商品苧麻。由于苧麻存在斷裂伸長(zhǎng)小，硬，脆，彈性差，布料不耐磨，易褶皺，吸色性等特點(diǎn)。這是因?yàn)槠淅w維大分子的聚合度，結(jié)晶度與取向度都很高，因而近年來(lái)對(duì)苧麻纖維進(jìn)行改性處理，如用堿—尿素改性的苧麻，其結(jié)晶度，取向度減小，強(qiáng)度降低，伸長(zhǎng)率提高，吸濕散濕性比改性前更強(qiáng)，從而改善了可紡性，提高了纖維的服用性能。
苧麻纖維具有很高的強(qiáng)度，在天然纖維中居于首位，是棉的8~9倍。
2）亞麻
我國(guó)種植亞麻主要是黑龍江與吉林省。亞麻縱向中端粗兩頭細(xì)，橫截面呈多角形，一根單纖維為一個(gè)單細(xì)胞，平均長(zhǎng)25~36mm。
從亞麻莖中獵取纖維的辦法稱為脫膠，浸麻或漚麻，亞麻莖細(xì)，木質(zhì)不甚發(fā)達(dá)，從韌皮部分取得纖維不能采納普通的剝制辦法，亞麻脫膠的辦法很多，主要是要破壞麻莖中的粘貼物質(zhì)，假如膠等，使韌皮層中的纖維素物質(zhì)和同圍組織分開，以獲得實(shí)用的紡織纖維。
普通辦法有：
雨露浸漬法或冷水浸漬法，冷水浸漬法指放在池塘河泊中7~25天，采納細(xì)菌，水分解來(lái)盡成。
麻纖維手感較硬，因而布料表面的毛羽較為粗糙，人的皮膚和之接觸后有不適之感，放麻
面料不宜作內(nèi)衣類工作裝布料。
3、粘膠BONDEDFABRIC（人造棉artificiacotton）
粘膠纖維是以天然纖維為基本原材料，經(jīng)纖維素黃酸脂溶液仿制而成的再生纖維素纖維。
1891年（cross）克羅斯（Bevan）貝文與（Beade）比德等首先制成纖維素黃酸鈉溶液，因沾性大，稱為粘膠。
一般粘膠纖維的橫截面，外緣具有不規(guī)則的鋸齒形。粘膠纖維皮芯結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)工藝上操縱可生產(chǎn)出具有全皮層的粘膠強(qiáng)力纖維及全芯層的富強(qiáng)纖維。
粘膠的微原纖與原纖羅列沒(méi)有棉整齊。縫隙空洞較多，取向度，結(jié)晶度低，因而吸濕性大于棉。
一般粘膠纖維面料的缺陷是牢度較差，特別是下水后膨脹發(fā)硬經(jīng)不起劇烈揉搓，布料縮水率較高，彈性與耐磨性較差。工作裝穿著后易變形。近年來(lái)進(jìn)展的高濕模量粘膠纖維具有高強(qiáng)度，低濕度，高濕模量與高耐堿性的特點(diǎn)，抗皺性與形態(tài)穩(wěn)定性等方面更近和優(yōu)質(zhì)棉。
普通天然纖維素纖維的濕態(tài)強(qiáng)度都比干態(tài)時(shí)有所提高，這主要是因?yàn)樘烊焕w維的聚合度高，其大分子間的纏結(jié)嚴(yán)峻，使處于通常情況下的纖維具有肯定的內(nèi)應(yīng)力，一旦吸濕膨脹，大分子獲得了某種松弛，使應(yīng)力趨于消逝，纖維強(qiáng)度呈現(xiàn)增大，纖維素纖維的濕態(tài)斷裂伸長(zhǎng)也增添。而產(chǎn)生纖維素纖維（粘膠）的濕強(qiáng)僅為干強(qiáng)的40~50%，濕強(qiáng)比干強(qiáng)大幅度下降，是因?yàn)檎衬z纖維聚合度降低（僅為300）。大分子鏈短，由于濕后的潤(rùn)帳效應(yīng)，使取向度降低，而使?jié)駨?qiáng)有明顯下降。
粘膠纖維的進(jìn)展，從下列因素考慮，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的進(jìn)展前途。
1）粘膠纖維的進(jìn)展，有無(wú)限的原材料基礎(chǔ)，它的基本原材料——纖維素貯備量很大，并有龐大恢復(fù)量，大自然每年同化著以兆億噸計(jì)的碳。將其變成含有纖維素纖維的各種植物資源。而合成纖維主要是由不同地質(zhì)時(shí)期形成的原材料，石油，煤，天然氣等來(lái)生產(chǎn)的，這些后料貯備量大，但消耗卻難以歸復(fù)。從原材料上瞧，纖維素的資源是無(wú)限的。
2）粘膠纖維具有一系列可貴的物理——機(jī)械性能等符合衛(wèi)生要求的性質(zhì)。粘膠纖維大的特點(diǎn)是和天然纖維——棉的某些性能相類似，如吸濕好，易上色，抗靜電，較易紡織加工，制成面料花色明艷，穿著舒適，而它的纖度及長(zhǎng)度，又可按照用途要求而調(diào)節(jié)，這一點(diǎn)又優(yōu)于棉，很明顯。粘膠纖維這些特點(diǎn)，正是合成纖維的不足。尤其是吸濕性及透濕性方面。至今沒(méi)有一種合成纖維能和之相比美。合成纖維和中長(zhǎng)粘膠纖維相比，具有優(yōu)良的仿毛特性。AAAJYUIYFHGE
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