纖維的分類及發(fā)展纖維的分類及發(fā)展1第一節(jié)纖維及其分類一、纖維定義與要求二、纖維的分類與命名 1．天然纖維 2．化學纖維 3．其他分類第一節(jié)纖維及其分類一、纖維定義與要求2纖維纖維(Whatisafiber?)長寬比在103倍以上、粗細為幾微米到上百微米的柔軟細長體，有連續(xù)長絲和短纖之分。

Largelengthtowidthratio紡織纖維長度達到數(shù)十毫米以上具有一定的強度、一定的可撓曲性和一定的服用性能，可以生產(chǎn)紡織制品的纖維。

Smallenoughtobeflexible

纖維纖維(Whatisafiber?)3纖維的基本性能(1)一定的長度和長度整齊度；(2)一定的細度和細度均勻度；(3)一定的強度和模量；(4)一定的延伸性和彈性；(5)一定的抱合力和摩擦力；

(6)一定的吸濕性和染色性；(7)一定的化學穩(wěn)定性。

對于特殊用途的紡織纖維，還應具備一些特殊的要求，如阻燃、抗菌等。

纖維的基本性能(1)一定的長度和長度整齊度；4表1-1主要天然纖維的來源分類與名稱分類定義組成物質(zhì)纖維來源植物纖維取自于植物種子、莖、韌皮、葉或果實上獲得的纖維主要組成物質(zhì)為纖維素，并含有少量木質(zhì)素、半纖維素等，含量比隨纖維的不同而不同①種子纖維：取自植物種子表面的單細胞纖維，如棉及彩色棉和轉(zhuǎn)基因棉等纖維；②韌皮纖維：取自植物韌皮中的纖維，如苧麻、亞麻、大麻、黃麻、紅麻、羅布麻、苘麻等；③葉纖維：取自植物葉子的纖維，如劍麻、蕉麻、菠蘿葉纖維、香蕉莖纖維等；④果實纖維：取自植物果實的纖維，如木棉、椰子纖維；⑤竹纖維：取自竹類莖桿的纖維，如竹子纖維。動物纖維取自于動物的毛發(fā)或分泌液的纖維主要組成物質(zhì)為蛋白質(zhì)，但蛋白質(zhì)的化學組成有較大差異①毛纖維：取自動物的毛發(fā)，由角蛋白組成的多細胞結(jié)構(gòu)的纖維，如綿羊毛、山羊毛、駱駝毛、駝羊毛、兔毛、牦牛毛、馬海毛、羽絨、野生駱馬毛、變性羊毛、細化羊毛等；②絲纖維：指由昆蟲的絲腺分泌物形成的纖維，如桑蠶絲、柞蠶絲、蓖麻蠶絲、木署蠶絲、天蠶絲、樗蠶絲、柳蠶絲、蜘蛛絲等。礦物纖維從纖維狀結(jié)構(gòu)的礦物巖石獲得的纖維二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鎂等各類石棉，如溫石棉、青石棉、蛇紋石棉等表1-1主要天然纖維的來源分類與名稱分類定義組成物質(zhì)纖維5表1-2化學纖維的分類及名稱分類定義纖維再生纖維以天然高聚物為原料制成漿液其化學組成基本不變并高純凈化后制成的纖維①再生纖維素纖推：指用木材、棉短絨、蔗渣、麻、竹類、海藻等天然纖維素物質(zhì)制成的纖維，如粘膠纖維、Modal纖維、銅氨纖維、竹漿纖維、醋酯纖維、Lyocell纖維、富強纖維等；②再生蛋白質(zhì)纖維：指用酪素、大豆、花生、毛發(fā)類、絲素、絲膠等天然蛋白質(zhì)制成的，絕大部分組成仍為蛋白質(zhì)的纖維，如酪素纖維、大豆纖維、花生纖維、再生角朊纖維、再生絲素纖維等；③再生淀粉纖維：指用玉米、谷類淀粉物質(zhì)制取的纖維，如聚乳酸纖維（PLA）；④再生合成纖維：指用廢棄的合成纖維原料熔融或溶解再加工成的纖維。合成纖維以石油、煤、天燃氣及一些農(nóng)副產(chǎn)品為原料制成單體，經(jīng)化學合成為高聚物，紡制的纖維①滌綸：指大分子鏈中的各鏈節(jié)通過酯基相連的成纖聚合物紡制的合成纖維；②錦綸：指其分子主鏈由酰胺鍵連接起來的一類合成纖維；③腈綸：通常指含丙烯腈在85%以上的丙烯腈共聚物或均聚物纖維；④丙綸：分子組成為聚丙烯的合成纖維；⑤維綸：聚乙烯醇在后加工中經(jīng)縮甲醛處理所得的纖維；⑥氯綸：分子組成為聚氯乙烯的合成纖維；⑦其他的還有乙綸、氨綸、乙氯綸及混合高聚物纖維等。無機纖維以天然無機物或含碳高聚物纖維為原料，經(jīng)人工抽絲或直接炭化制成的無機纖維①玻璃纖維：以玻璃為原料，拉絲成形的纖維；②金屬纖維：以金屬物質(zhì)制成的纖維，包括外涂塑料的金屬纖維、外涂金屬的高聚物纖維以及包覆金屬的芯線；③陶瓷纖維：以陶瓷類物質(zhì)制得的纖維。如氧化鋁纖維，碳化硅纖維、多晶氧化物；④碳纖維：是指以高聚物合成纖維為原料經(jīng)碳化加工制取的，纖維化學組成中碳元素占總質(zhì)量90%以上的纖維，是無機化的高聚物纖維。表1-2化學纖維的分類及名稱定義纖維再生纖維以天然高聚物6第二節(jié)各類常用纖維簡介一、天然纖維素纖維棉第二節(jié)各類常用纖維簡介一、天然纖維素纖維7棉纖維的生長發(fā)育

棉纖維是由胚珠(即將來的棉籽)表皮壁上的細胞伸長加厚而成的。一個細胞長成一根纖維.Cotton:seedhairobtainedfromthebollofthecottonplant~4000fibers/seed,max20,000fibers/seed250,000fibers/boll棉纖維的生長發(fā)育棉纖維是由胚珠(即將來的棉籽)表皮壁上的細胞8

棉纖維正常生長發(fā)育分三個階段增長期→加厚期→干涸期（扭曲期）增長期：纖維加長，形成胞壁加厚期：長度基本長足，主要是胞壁加厚干涸期：失去水分、胞壁扭轉(zhuǎn)，沿纖維縱向形成天然轉(zhuǎn)曲。棉纖維的生長發(fā)育棉纖維正常生長發(fā)育分三個階段棉纖維的生長發(fā)育9圖1-1不同來源棉種纖維的截面示意圖按品種分類

長度(mm)細度(dtex)強度(km)陸地棉(細絨棉)23~331.43~2.2221~25海島棉(長絨棉)33~451.2~1.4>30亞洲棉(粗絨棉)15~242.5~4.012圖1-1不同來源棉種纖維的截面示意圖按品種分類10棉花的初加工(P36)棉花的初加工也叫軋棉或軋花初加工的目的是使籽棉上的纖維（俗稱衣分）和棉籽分離,除去棉籽和部分雜質(zhì)。籽棉→皮棉（軋花廠的稱呼）

籽棉→原棉（紡紗廠的稱呼）棉花的初加工(P36)棉花的初加工也叫軋棉或軋花11按棉花的初加工分類皮輥棉鋸齒棉按棉花的初加工分類12皮輥棉和鋸齒棉的比較

鋸齒棉皮輥棉對纖維作用劇烈，纖維損傷較大緩和，纖維損傷小外觀形態(tài)松散薄片狀主體長度及整齊度主體長度短，整齊度較高主體長度長，整齊度低、短絨無法去除除雜設備有排雜、排僵設備無排雜設備軋工疵點多，如棉結(jié)、索絲等少，有黃根適宜加工細絨棉長絨棉產(chǎn)量高低皮輥棉和鋸齒棉的比較鋸齒棉皮輥棉對纖維作用劇烈，纖維損傷較13按纖維色澤分類(creamywhitetogray)白棉彩色棉（遺傳育種）黃棉灰棉新版紡織材料學課件14棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)和品質(zhì)正常生長的棉纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)截面：腰圓形，有中腔(kidney-beanshapedwithalumen)縱向：天然轉(zhuǎn)曲thetwistsreverseindirectionalongthelength棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)和品質(zhì)正常生長的棉纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)15

棉纖維的成熟度degreeofmaturity

定義—纖維細胞壁的增厚程度，胞壁越厚，成熟度越好。

棉纖維的成熟度degreeofmaturity16根據(jù)成熟度可把棉纖維分為：成熟、未成熟、完全未成熟（死纖維）、過成熟及完全成熟棉。未成熟成熟過成熟實際形狀圖1-2棉纖維成熟度的理論幾何圖示未成熟成熟過成17

成熟度指標成熟系數(shù)：指棉纖維中斷截面恢復成圓形后相應于雙層壁厚與外徑之比的標定值成熟度指標及測試方法

式中：M----棉纖維成熟度系數(shù)；

δ----棉纖維壁厚；

D----棉纖維截面復圓后的直徑。成熟度指標成熟度指標及測試方法式中：M----棉纖維成18成熟度測試方法：中腔胞壁對比法NaOH膨脹法偏振光成熟度測試方法：19棉纖維的成熟度與紡紗工藝、成品質(zhì)量的關系成熟度高的棉纖維能經(jīng)受打擊，易清除雜質(zhì)；吸濕較低，彈性較好，加捻效率較低；在加工過程中飛花和落棉少，成品制成率高；吸色性好，織物染色均勻。成熟度中等的棉纖維，由于纖維較細，成紗強度高。棉纖維的成熟度與紡紗工藝、成品質(zhì)量的關系成熟度高的棉纖維能經(jīng)20細絨棉的M在1.5~2.0為成熟纖維，一般紡紗用的M在1.7~1.8為最佳；未成熟的M<1.5，過成熟的M>2.0；死纖維M<0.7，完全不成熟纖維M＝0，完全成熟纖維M＝5.0。長絨棉在1.7~2.5為成熟棉，理想的紡用M在2.0左右

細絨棉的M在1.5~2.0為成熟纖維，21木棉（a）開裂木棉果實（b）纖維表面

圖1-3木棉纖維果實及纖維形態(tài)圖木棉（a）開裂木棉果實

22麻麻23表1-3部分麻纖維的化學組成名稱纖維素（%）半纖維素（%）果膠（%）木質(zhì)素（%）其它（%）單纖維細度（μm）單纖維長度(mm)苧麻65~7514~164~50.8~1.56.5~1430~4020~250亞麻70~8012~151.4~5.72.5~55.5~912~1717~25黃麻57~6014~171.0~1.210~131.4~3.515~181.5~5紅麻52~5815~181.1~1.311~191.5~318~272~6大麻67~785.5~16.10.8~2.52.9~3.35.415~1715~25羅布麻40.8215.4613.2812.1422.117~2320~25表1-3部分麻纖維的化學組成纖維素（%）半纖維素（%）果24麻纖維的初加工目的：去除非纖維類物質(zhì)的加工，主要是膠質(zhì)物質(zhì)。根據(jù)脫膠程度不同，分為全脫膠：膠質(zhì)全部脫去，纖維呈單根狀態(tài)，如苧麻半脫膠：僅脫去部分膠質(zhì)，束狀纖維，如亞麻、黃麻等脫膠的方法主要有微生物脫膠黃紅麻：剝皮法麻株鮮剝→鮮皮（或晾干后的干皮）→選麻扎把→天然浸漚→洗麻→晾干整理分級→打包成件。

帶桿法鮮麻株（或晾干后的麻株）→選麻成捆→天然浸漚→壓麻剝洗→曬干、整理分級→打包成件亞麻化學脫膠苧麻：生苧麻→高壓高溫堿煮脫膠→浸酸中和→清洗→脫水→給油→烘干→單纖維苧麻麻纖維的初加工目的：去除非纖維類物質(zhì)的加工，主要是膠質(zhì)物質(zhì)。25工藝纖維工藝纖維：又稱束纖維亞麻、黃麻、洋麻等單纖維很短，不能采用單纖維紡紗，而是以許多植物單細胞藉膠質(zhì)粘合集束而成的束纖維作為紡紗用纖維，稱為工藝纖維。苧麻單纖維：150-250mm亞麻：15-20mm大麻：10-15mm黃麻：2-4mm工藝纖維工藝纖維：又稱束纖維26麻纖維的主要性能指標長度細度外觀強伸性能主要特性吸濕散濕好（舒適性好）強伸性、剛性大（織物有刺癢感）彈性差（織物易起皺）挺、爽、透氣麻纖維的主要性能指標27

3．葉纖維劍麻濕強比干強高耐海水腐蝕性強，適用于作船用纜繩和網(wǎng)具。蕉麻用途與劍麻同4．竹纖維浙江的毛竹長度：1.3~3.1mm

性能與麻接近，吸濕性好 3．葉纖維28二、天然蛋白質(zhì)纖維 1．綿羊毛 2．特種動物纖維 3．絲纖維二、天然蛋白質(zhì)纖維29羊毛的生長和獲得羊毛由羊皮膚上的細胞生長而成。

不均勻成簇生長毛叢（導向毛，簇生毛）羊毛的獲得抓毛：散毛剪毛：毛被，套毛洗毛：原毛洗凈毛羊毛的生長和獲得羊毛由羊皮膚上的細胞生長而成。30（a）套毛及去除部位

（a）套毛及去除部位311、綿羊毛羊毛纖維的結(jié)構(gòu)與形態(tài)羊毛纖維的結(jié)構(gòu)：（沿纖維徑向分為三層）

鱗片層：保護、光澤、縮絨皮質(zhì)層：羊毛主體、雙側(cè)結(jié)構(gòu)髓質(zhì)層：細羊毛無髓質(zhì)層羊毛纖維的形態(tài)截面：近似圓形或橢圓形縱向：有天然卷曲、表面覆蓋鱗片1、綿羊毛羊毛纖維的結(jié)構(gòu)與形態(tài)32MorphologyMorphology33羊毛結(jié)構(gòu)與形態(tài)羊毛結(jié)構(gòu)與形態(tài)34分類1－按組織結(jié)構(gòu)1、絨毛（無髓毛）細絨毛：彎曲最多，細度均勻，d＜30mm，制造精紡呢絨、羊毛衫的主要原料。

粗絨毛：長度和細度都比較均勻，d＝30～52.5mm2、發(fā)毛（有髓毛）

細剛毛：卷曲甚少或不明顯，粗直，光澤強，d=52.5~75mm；制造長毛絨織物的優(yōu)良原料。

粗剛毛：纖維粗直，無彎曲，長度較長，d＞75mm；制造地毯的優(yōu)良原料，手感粗硬，無卷曲，紡織利用價值低于絨毛，剛性較大，并有耐壓縮彈性。

3、兩型毛：介于絨毛和發(fā)毛之間，或介于有髓毛和無髓毛之間的中間型羊毛。在同一根羊毛上同時具有絨毛和發(fā)毛的特征，有斷斷續(xù)續(xù)的髓質(zhì)層，纖維有明顯的粗細不勻。4、死毛：除鱗片層外，幾乎全是髓質(zhì)層的毛纖維。纖維粗短剛直，脆弱易斷，色澤枯白，不易染色，沒有紡織利用價值。分類1－按組織結(jié)構(gòu)1、絨毛（無髓毛）35分類2－按毛被上的纖維類型1、同質(zhì)毛在整個毛被上的各個毛叢，都由一種粗細類型的毛纖維所組成。毛叢內(nèi)部的纖維粗細、長短和彎曲基本一致。品質(zhì)較好。2、異質(zhì)毛在整個毛被的各個毛叢，由兩種以上不同類型的羊毛所組成。多數(shù)有毛辮結(jié)構(gòu)（細絨毛、粗絨毛、發(fā)毛、死毛）分類2－按毛被上的纖維類型1、同質(zhì)毛36山羊絨通過抓、梳獲得的鱗片為環(huán)狀，完整性好，緊貼毛干，手感柔軟滑糯。細度：14μm~16μm，是動物纖維中最細的。山羊絨通過抓、梳獲得的37絲纖維是指蠶吐絲而得到的天然蛋白質(zhì)纖維。分類（品種）：1、家蠶絲：桑蠶絲；2、野蠶絲：柞蠶絲Tussahsilk、蓖麻蠶絲、木薯蠶絲等絲纖維是指蠶吐絲而得到的天然蛋白質(zhì)纖維。38蠶的發(fā)育與蠶繭的形成①蠶的發(fā)育經(jīng)過卵、幼蟲、蛹和成蟲（蛾）四個階段蠶的發(fā)育與蠶繭的形成39蠶繭的形成繭的形成：

由外→里分三層繭衣（外層）：蠶吐絲時，最初吐出的凌亂的絲縷，成為繭的蓬松外廓。（絲縷細，強度差，絲膠含量多，絹紡原料）繭層（中層）：繭衣里面，絲縷繞成絲圈，結(jié)構(gòu)緊密，排列規(guī)則，是絲的主體。（絲較粗，強力好）

蛹（內(nèi)層）：吐絲將近終了時疊合成的疏松層。（絲最細，發(fā)脆，絲膠含量少，絹紡原料）蠶絲細度分布不勻

外層:中層:內(nèi)層＝1.1:1.5:0.8蠶繭的形成繭的形成：

由外→里分三層40蠶繭蠶繭41

蠶絲由蠶體內(nèi)兩個絹絲腺分泌的絲液凝固而成。蠶體分泌的絲液有兩種：絲素：位于蠶絲中間部分絲膠：包覆在絲素外面一根蠶絲（繭絲）由兩根絲素和包覆在外的絲膠組成。蠶絲由蠶體內(nèi)兩個絹絲腺分泌的絲液凝固而成。42蠶絲的初加工工藝：剝繭→選繭→煮繭→繅絲→復整繅絲精練復整蠶繭生絲熟絲絲絞蠶絲的初加工工藝：43繅絲繅絲是將幾根繭絲順序抽出依靠絲膠抱合膠著成絲束的過程?？壍玫慕z束稱生絲；經(jīng)過精練脫膠后稱熟絲。繅絲繅絲是將幾根繭絲順序抽出依靠絲膠抱合膠著成絲束的過程。44蠶繭的工藝加工剝繭→選繭→煮繭→繅絲→復整蠶繭的工藝加工45蠶絲的形態(tài)結(jié)構(gòu)橫截面：不規(guī)則橢圓形，兩個絲素，外包絲膠(Thetwoarecalledbrinsheldtogetherbysericin(gumorsilkglue).Wildsilkwormsproduceribbon-likesilkfibers縱向：平直光滑蠶絲的形態(tài)結(jié)構(gòu)橫截面：不規(guī)則橢圓形，兩個絲素，外包絲膠(Th46化學纖維概述1884年，制造出世界上第一種化學纖維——硝酸纖維1905年，第一種工業(yè)化生產(chǎn)的化學纖維——粘膠纖維1939年，美國杜邦公司開發(fā)出第一種合成纖維——尼龍66（nylon66）我國化學纖維從50年代開始發(fā)展迅速化學纖維概述1884年，制造出世界上第一種化學纖維——硝酸纖47化學纖維三、再生纖維 1．再生纖維素纖維：棉漿粘膠、竹漿粘膠、高濕模量粘膠、日本的虎木棉（polynosic）、Modal、富強纖維、Tencel、Lyocell、強力粘膠纖維 2．再生蛋白質(zhì)纖維共混紡絲（高再生蛋白質(zhì)含量）蛋白質(zhì)與其他高聚物進行接枝共聚（低再生蛋白質(zhì)含量）

化學纖維三、再生纖維48四、普通合成纖維 1．滌綸 2．錦綸 3．腈綸 4．丙綸 5．維綸 6．氯綸

四、普通合成纖維49類別化學名稱代號國內(nèi)商品名國外商品名單體聚酯類纖維聚對苯二甲酸乙二酯PET或PES滌綸特麗綸，達克綸，帝特綸，拉芙桑對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞ィ叶蓟颦h(huán)氧乙烷聚對苯二甲酸環(huán)已基-1，4二甲酯柯臺爾(Kodel)對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞?，環(huán)乙烷二甲醇-1，4聚對羥基苯甲酸乙二酯榮輝，A-Tell對羥基苯甲酸，環(huán)氧乙烷聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞ィ《季蹖Ρ蕉姿岜减TT對苯二甲酸，丙二醇聚酰胺類纖維脂肪族聚酰胺-6PA-6錦綸-6尼龍-6，卡普綸，貝綸己內(nèi)酰胺聚酰胺-66PA-66錦綸-66尼龍-66，阿尼特己二酸，己二胺聚酰胺1010錦綸1010尼龍1010癸二胺，癸二酸聚酰胺-4PA-4錦綸-4尼龍4丁內(nèi)酰胺脂環(huán)族錦環(huán)綸凱納雙-(對氨基環(huán)己基)甲烷，12二酸聚烯烴纖維聚丙烯纖維PP丙綸梅拉克綸，帕綸丙烯聚乙烯纖維PE乙綸乙烯聚乙烯醇縮甲醛纖維PVAL維綸維尼綸，庫拉綸，維納爾醋酸乙烯酯聚乙烯醇縮丁醛纖維PVB聚乙烯醇一氯乙烯接枝共聚纖維維氯綸柯泰綸，BE纖維氯乙烯，醋酸乙烯聚氯乙烯纖維PVC氯綸羅維爾，帝維綸，天美綸氯乙烯氯化聚氯乙烯(過氯乙烯)纖維過氯綸合氯林，配采氯乙烯氯乙烯與偏二氯乙烯共聚纖維PVDC偏氯綸沙綸氯乙烯，偏二氯乙烯聚四氟乙烯纖維PTFE氟綸特氟綸四氟乙烯聚丙烯腈纖維(丙烯腈與15%以下的其它單體的共聚物纖維)PAN腈綸奧綸，阿克列綸，克列絲綸，開司米綸，考妥，齊沸綸丙烯腈及丙烯酸甲酯或醋酸乙烯，苯乙烯磺酸鈉，甲基丙烯磺酸鈉改性聚丙烯腈纖維(指丙烯腈與多量第二單體的共聚物纖維)MAC腈氯綸卡耐卡綸，達耐爾，維縈N丙烯腈，氯乙烯沙尼夫，維列爾(Verel)丙烯腈，偏二氯乙烯

表1-7常用合成纖維的名稱及代號類別化學名稱代號國內(nèi)商品名國外商品名單體聚酯類纖維聚對苯二甲50五、差別化纖維

1．基本定義與獲得方法指在原來纖維組成的基礎上進行物理或化學改性處理，使性狀獲得一定程度改善的纖維。

2．差別化纖維變形絲異形纖維復合纖維超細纖維高收縮纖維易染色纖維吸水吸濕纖維混纖絲五、差別化纖維51新版紡織材料學課件52超細纖維(a)(b)圖1-7分裂剝離法(a)和溶解去除法(b)示意圖超細53新版紡織材料學課件54復合纖維：由兩種及兩種以上聚合物，或具有不同性質(zhì)的同一聚合物，經(jīng)復合紡絲法紡制成的化學纖維。分并列型、皮芯型和海島芯等。（P59）復合纖維：由兩種及兩種以上聚合物，或具有不同性質(zhì)的同一聚合物55六、功能性纖維

1．抗靜電和導電纖維

2．蓄熱纖維和遠紅外纖維

3．防紫外線纖維

4．阻燃纖維

5．光導纖維

6．彈性纖維六、功能性纖維56

7．抗菌防臭纖維

8．變色纖維

9．香味纖維

10．相變纖維 7．抗菌防臭纖維57圖1-8芳綸纖維的應用領域示意圖圖1-8芳綸纖維的應用領域示意圖58二、化學纖維制造概述

1．紡絲融體或紡絲液的制備

2．化學纖維的紡絲成形

3．化學纖維的一般后整理

二、化學纖維制造概述59化學纖維的制造化學纖維制造過程：成纖高聚物的提純或聚合紡絲液的制備紡絲后加工化學纖維的制造化學纖維制造過程：成纖高聚物的提純或聚合紡絲液601.紡絲液的制備

熔體法熔融溫度＜分解溫度如：滌綸、錦綸、丙綸、乙綸。

溶液法熔融溫度＞分解溫度如：粘膠纖維、醋酯纖維、腈綸、氯綸、維綸。1.紡絲液的制備612.紡絲

紡絲熔體或紡絲液用計量泵定量供料通過噴絲孔后凝固成絲條的過程稱為紡絲。噴絲孔噴出的絲條稱為初生纖維。2.紡絲62紡絲剛紡出來的絲稱為初生纖維。初生纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，強度低、伸長大、彈性差，不具有紡紗價值。根據(jù)紡絲液不同可分為熔體紡絲：直接紡絲、切片紡絲溶液紡絲：一步法，二步法紡絲剛紡出來的絲稱為初生纖維。初生纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，強度63熔體紡絲

熔體紡絲：將高聚物加熱至熔點以上的適當溫度以制備熔體，熔體經(jīng)螺桿擠壓機由計量泵壓出噴絲孔，使成細流狀射入空氣中，經(jīng)冷凝而成為細條。過程簡單、紡絲快、孔數(shù)少、截面多為圓形。滌綸、錦綸、丙綸采用熔體紡絲。熔體紡絲熔體紡絲：64溶液紡絲溶液紡絲：濕法紡絲、干法紡絲濕法紡絲：將紡絲溶液從噴絲孔中壓出、在液體凝固劑中固化成絲。紡絲速度慢、孔數(shù)多，有明顯的皮芯結(jié)構(gòu)。腈綸、維綸、氯綸、粘膠。干法紡絲：將紡絲液從噴絲孔中壓出，在熱空氣中使溶劑揮發(fā)固化成絲。工藝較復雜、成本高醋酯纖維、氨綸等溶液紡絲溶液紡絲：濕法紡絲、干法紡絲65新版紡織材料學課件66有色紡絲采用紡前著色法，對于染色困難的合成纖維如丙綸等比較相宜。異形纖維紡絲改變噴絲孔的形狀可生產(chǎn)不同截面形狀的纖維，這種由非圓形噴絲孔紡出的纖維稱為異形纖維，采用圓形噴絲孔紡出的圓形纖維也可以經(jīng)異形化處理加工異形纖維。有色紡絲67后加工初生纖維強度很低，伸長很大，沸水收縮率很高，沒有實用價值。必須進行一系列后加工，使纖維具有一定物理機械性能短纖維：長絲：集束拉伸上油卷曲熱定形切斷打包加捻拉伸上油熱定形絡絲打包后加工初生纖維強度很低，伸長很大，沸水收縮率很高，沒有實用價68后加工的作用集束—將幾個噴絲孔噴出的絲束以均勻的力集合成規(guī)定粗細的大股絲束；拉伸：提高纖維大分子的取向度和結(jié)晶度，改善纖維的力學性質(zhì)熱定形：消除纖維內(nèi)應力，形成穩(wěn)定的纖維結(jié)構(gòu)卷曲：短纖維：改善纖維間的抱合力；長絲：變形紗加工，如彈力紗、膨體紗上油：降低摩擦、提高抗靜電性后加工的作用集束—將幾個噴絲孔噴出的絲束以均勻的69第一節(jié)纖維基本結(jié)構(gòu)的構(gòu)成

一、纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu) 1.基本內(nèi)容是指纖維在光學顯微鏡或電子顯微鏡，乃至原子力顯微鏡(AFM)下能被直接觀察到的結(jié)構(gòu)。諸如纖維的外觀形貌、表面結(jié)構(gòu)、斷面結(jié)構(gòu)、細胞構(gòu)成和多重原纖結(jié)構(gòu)，以及存在于纖維中的各種裂隙與空洞等

表觀形態(tài)、表面結(jié)構(gòu)和微細結(jié)構(gòu)

第一節(jié)纖維基本結(jié)構(gòu)的構(gòu)成一、纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)70表觀形態(tài)，主要討論纖維外觀的宏觀形狀與尺寸，包括纖維的長度、粗細、截面形狀和卷曲或轉(zhuǎn)曲等，這在第三章中介紹。表面結(jié)構(gòu)，主要涉及纖維表面的形態(tài)及表層的構(gòu)造，是微觀形態(tài)與尺度的問題，這在第六章纖維的表面性質(zhì)中表述。微細結(jié)構(gòu)，是指纖維內(nèi)部的有序區(qū)(結(jié)晶或取向排列區(qū))和無序區(qū)(無定形或非結(jié)晶區(qū))的形態(tài)、尺寸和相互間的排列與組合，以及細胞構(gòu)成與結(jié)合方式。表觀形態(tài)，主要討論纖維外觀的宏觀形狀與尺寸，包括纖維的長度、712.纖維的原纖結(jié)構(gòu)定義：纖維中的原纖(fibril)是大分子有序排列的結(jié)構(gòu)，或稱結(jié)晶結(jié)構(gòu)。嚴格意義上是帶有缺陷并為多層次堆砌的結(jié)構(gòu)基原纖→微原纖→原纖→巨原纖→細胞2.纖維的原纖結(jié)構(gòu)72各層次原纖的特征

基原纖(proto-fibril或elementaryfibril)是原纖中最小、最基本的結(jié)構(gòu)單元，亦稱晶須，無缺陷。

微原纖(micro-fibril)是由若干根基原纖平行排列組合在一起的大分子束，亦稱微晶須，帶有在分子頭端不連續(xù)的結(jié)晶缺陷，是結(jié)晶結(jié)構(gòu)。

原纖(fibril)是一個統(tǒng)稱，有時可代表由若干基原纖或含若干根微原纖，大致平行組合在一起的更為粗大的大分子束。

新版紡織材料學課件73圖2-1微原纖的堆砌形式示意圖

巨原纖(macro-fibril)是由多個微原纖或原纖堆砌而成的結(jié)構(gòu)體。

細胞(cell)是由巨原纖或微原纖直接堆砌而成的，并有明顯的細胞邊界。

圖2-1微原纖的堆砌形式示意圖巨原纖(macr74定義：指構(gòu)成該纖維的大分子鏈之間的作用形式與堆砌方式，又稱為超分子結(jié)構(gòu)或分子間結(jié)構(gòu)。

聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的基礎：大分子間作用力（次價鍵力）

二、纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)定義：指構(gòu)成該纖維的大分子鏈之間的作用形式與堆砌方式，又稱75纖維大分子的次價鍵力包括范得華力、氫鍵、鹽式鍵、化學鍵、其產(chǎn)生的原因及特點如下

纖維大分子的次價鍵力包括范得華力、氫鍵、鹽式鍵、化學鍵、其產(chǎn)76

名稱產(chǎn)生原因特點范得華力定向力產(chǎn)生于極性分子間，是由它們的永久偶極矩作用而產(chǎn)生的作用能量3～5千卡/克分子

與溫度有關誘導力由相鄰分子間的誘導電動勢產(chǎn)生的，產(chǎn)生于極性分子與非極性分子之間1.5～3千卡/克分子

與溫度有關色散力由相鄰原子上的電子云旋轉(zhuǎn)引起瞬時的偶極矩而產(chǎn)生的。產(chǎn)生一切非極性分子中。0.2～2千卡/克分子

與溫度無關氫鍵大分子側(cè)基（或部分主鏈上）極性基團之間的靜電吸引力（如－NH，－COOH，－OH，－CONH等）能量1.3～10.2千卡/克分子距離2.3～3.2A

與溫度有關鹽式鍵在部分大分子側(cè)基上，某些成對基團之間接近時，產(chǎn)生能級躍遷的原子轉(zhuǎn)移，從而基團間形成相互結(jié)合的化學鍵是化學鍵中作用力較弱的一種，能量30～50千卡/克分子

化學鍵少數(shù)纖維的大分子之間存在這橋式側(cè)基?；瘜W鍵主要包括共價鍵、離子鍵和金屬鍵能量50～200千卡/克分子

名稱產(chǎn)生原因特點定向力產(chǎn)生于極性分子間，是由它們的永久偶極77四種結(jié)合力的能量大?。夯瘜W鍵＞鹽式鍵＞氫鍵＞范得華力

四種結(jié)合力的作用距離：化學鍵＜鹽式鍵＜氫鍵＜范得華力四種結(jié)合力的能量大?。?8總結(jié)：纖維大分子鏈間的作用力范德華力存在于一切分子之間的一種吸引力。包括定向力、誘導力、色散力。作用范圍小于1納米，作用能比化學鍵小1-2個數(shù)量級?？偨Y(jié)：纖維大分子鏈間的作用力范德華力79

氫鍵極性很強的X-H鍵上的氫原子，與另一個鍵上電負性很大的原子Y上的孤對電子相互吸引而形成的一種鍵（X—H···Y)。

發(fā)生在分子極性基團之間的作用力。鍵能與范德華力的數(shù)量級相同

氫鍵80

紡織纖維中常見的氫鍵：O—H···ON—H···ON—H···NC—H···N紡織纖維中常見的氫鍵：81

鹽式鍵

存在于部分纖維大分子間。如羊毛、蠶絲大分子側(cè)基上的羧基（—COOH）和氨基（—NH2）可形成鹽式鍵—COOˉ···+H3N—鹽式鍵鍵能大于氫鍵，小于化學鍵

鹽式鍵82

化學鍵網(wǎng)狀構(gòu)造的大分子可由化學鍵構(gòu)成交聯(lián)。部分纖維，如羊毛和蠶絲的橋式側(cè)基中存在二硫鍵和（—S—S—）酯鍵（—C—O—）

O化學鍵O83纖維大分子主要是通過范德華力和氫鍵聚集在一起。分子間力的大小取決于：1.單基化學組成（原子團多少、極性集團數(shù)目、極性強弱）2.聚合度

3.分子間距離新版紡織材料學課件841.纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)將纖維大分子以三維有序方式排列，形成穩(wěn)定點陣，形成有較大內(nèi)聚能和密度并有明顯轉(zhuǎn)變溫度的穩(wěn)定點陣結(jié)構(gòu)，稱為結(jié)晶結(jié)構(gòu)。將具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域稱作結(jié)晶區(qū)

對纖維甚至原纖來說，很少存在完善的結(jié)晶區(qū)，往往是結(jié)晶與非晶區(qū)的混合體，以及與某些結(jié)構(gòu)缺陷區(qū)或其他摻雜成份組合的結(jié)構(gòu)

1.纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)85聚集態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)展的過程纓狀微胞模型纓狀原纖結(jié)構(gòu)模型折疊鏈片晶結(jié)構(gòu)圖2-2取向和無序排列的纓狀微胞結(jié)構(gòu)圖2-3纓狀原纖結(jié)構(gòu)圖2-4折疊鏈片晶聚集態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)展的過程纓狀微胞模型圖2-2取向和無序排列的86

這種模型稱為纓狀微胞模型。纓狀是指無序區(qū)中分子排列的狀態(tài)；微胞是指分子有序排的結(jié)構(gòu)塊。對從晶區(qū)到非晶區(qū)是否存在逐步轉(zhuǎn)化的過渡區(qū)，尚有不同解釋。圖2-2取向和無序排列的纓狀微胞結(jié)構(gòu)

Hearle教授提出的纓狀原纖結(jié)構(gòu)模型對此作了很好的解釋，并與纖維的原纖結(jié)構(gòu)形成很好的對應。

圖2-3纓狀原纖結(jié)構(gòu)這種模型稱為纓狀微胞模型。纓狀是指無序區(qū)中分子排列87圖2-4折疊鏈片晶Kellel等人于1957年用透射電鏡觀察得到聚乙烯高分子單晶薄片的厚度約為12nm，其厚度與分子量無關，并測得分子鏈垂直于晶片平面，見圖2-4。依此提出了著名的折疊鏈片晶結(jié)構(gòu)假說，并認為，線形高分子鏈長可達幾百到幾千納米，具有很大的表面能，極易在一定條件下自發(fā)地折疊，而形成片狀晶體(片晶)。圖2-4折疊鏈片晶Kellel88圖2-5取向和非取向折疊鏈片晶結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)片晶理論及事實，人們認為片晶就如同纓狀微胞結(jié)構(gòu)中的微胞；伸出的分子就像纓狀分子，再進入其它片晶的為“縛結(jié)分子”，是纖維產(chǎn)生強度的主機制，如圖2-5所示。該結(jié)果已在化學纖維中得到證實，并被稱為纓狀，折疊鏈片晶模型也是典型的兩相結(jié)構(gòu)模型。圖2-5取向和非取向折疊鏈片晶結(jié)構(gòu)模型根據(jù)892、纖維的非晶結(jié)構(gòu)纖維大分子高聚物呈不規(guī)則聚集排列的區(qū)域稱為非晶區(qū)，或無定形區(qū)。2、纖維的非晶結(jié)構(gòu)90晶區(qū)特點

1)大分子鏈段排列規(guī)整

2)結(jié)構(gòu)緊密，縫隙，孔洞較少

3)相互間結(jié)合力強，互相接近的基團結(jié)合力飽和

結(jié)晶度↑→纖維的拉伸強度、初始模量、硬度、尺寸穩(wěn)定性、密度↑，纖維的吸濕性、染料吸著性、潤脹性、、柔軟性、化學活潑性↓。晶區(qū)特點

1)大分子鏈段排列規(guī)整

2)結(jié)構(gòu)91非晶區(qū)特點：

1)大分子鏈段排列混亂，無規(guī)律；

2)結(jié)構(gòu)松散，有較多的縫隙，孔洞；

3)相互間結(jié)合力小，互相接近的基團結(jié)合力沒飽和。結(jié)晶度↓→纖維吸濕性↑；容易染色；拉伸強度較小，變形較大，纖維較柔軟，耐沖擊性，彈性有所改善，密度較小，化學反應性比較活潑。非晶區(qū)特點：

1)大分子鏈段排列混亂，無規(guī)律；

2)92

3.纖維的取向結(jié)構(gòu)大分子排列方向與纖維軸向吻合的程度稱作取向度

力學性能，強度、模量在纖維軸向上提高，而伸長性降低光澤較好，各向異性明顯

3.纖維的取向結(jié)構(gòu)93單基（鏈節(jié)）

定義：構(gòu)成纖維大分子的基本化學結(jié)構(gòu)單元。A′－A－A……A－A－A〞或A′－(A)n－A〞A——單基；A′、A〞——端基；n——聚合度；三、纖維的分子結(jié)構(gòu)單基（鏈節(jié)）三、纖維的分子結(jié)構(gòu)94常用紡織纖維單基的化學組成：

常用紡織纖維單基的化學組成：95新版紡織材料學課件96二.聚合度1)定義：構(gòu)成纖維大分子的單基的數(shù)目，或一個大分子中的單基重復的次數(shù)（n）。

大分子的分子量＝單基的分子量×聚合度二.聚合度1)定義：97常用纖維的n：棉麻的聚合度很高，成千→上萬；羊毛n＝576；

蠶絲n＝400再生纖維素纖維

300-600滌綸130

晴綸1000－1500

維綸n＝1700

丙綸n＝310-430

一根纖維中各個大分子的n不盡相同，具有一定的分布→高聚物大分子的多分散性。常用纖維的n：棉麻的聚合度很高，成千→上萬；98三、纖維大分子鏈的支化、構(gòu)型纖維大分子的形狀由于單基的鍵接方式的不同，可以分為三種構(gòu)造形式：線型linear枝型branched網(wǎng)型network(crosslinked)三、纖維大分子鏈的支化、構(gòu)型纖維大分子的形狀由于單基的鍵99新版紡織材料學課件100四、纖維大分子鏈的內(nèi)旋性、構(gòu)象大分子鏈中的單鍵能繞著它相鄰的鍵按一定鍵角旋轉(zhuǎn)，稱為鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)。分子鏈由于圍繞單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的原子在空間的不同排列形式稱為構(gòu)象。紡織纖維大分子一般都呈卷曲著的構(gòu)象。四、纖維大分子鏈的內(nèi)旋性、構(gòu)象大分子鏈中的單鍵能繞著它相鄰的101新版紡織材料學課件102第二節(jié)纖維的結(jié)構(gòu)特征與測量一、紡織纖維結(jié)構(gòu)的一般特征二、纖維化學結(jié)構(gòu)的測量 1.化學結(jié)構(gòu)的測量 2.分子量及其分布的測量三、纖維聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的測量 1.結(jié)晶結(jié)構(gòu)及非晶結(jié)構(gòu) 2.取向結(jié)構(gòu)第二節(jié)纖維的結(jié)構(gòu)特征與測量一、紡織纖維結(jié)構(gòu)的一般特征103一、紡織纖維結(jié)構(gòu)的一般特征從形態(tài)上：要求纖維必須具有一定的長度和細度、有較高的長徑比、具備形成一維材料的基本條件；從聚集態(tài)結(jié)構(gòu)：要求分子排列有一定的結(jié)晶和取向，使分子間和軸向作用力增強，從而使纖維具備必要的強度和形態(tài)穩(wěn)定性，但又必須有一定的無定形區(qū)，以使纖維具有可及性和可加工性；從大分子組成和結(jié)構(gòu)：分子量要較高，且分子量分布應比較窄，支鏈較短，側(cè)基要小，以得到粘度適當?shù)娜垠w及溶液和濃度足夠高的溶液。一、紡織纖維結(jié)構(gòu)的一般特征從形態(tài)上：104二、纖維化學結(jié)構(gòu)的測量1.化學結(jié)構(gòu)的測量確定分子結(jié)構(gòu)式、特征基團及其含量和位置。質(zhì)譜分析紅外吸收光譜紫外可見光譜核磁共振光譜二、纖維化學結(jié)構(gòu)的測量1.化學結(jié)構(gòu)的測量1052、分子量及其分布的測量數(shù)均和粘均的分子量：端基法粘度法重均和Z均分子量:凝膠滲透色譜法GPC(gelpermeationchromatography)光散射法2、分子量及其分布的測量106三、纖維聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的測量1.結(jié)晶結(jié)構(gòu)及非晶結(jié)構(gòu)方法常采用密度法、X射線衍射法、熱分析法、紅外光譜法、電子顯微鏡法等測量

結(jié)晶度是指纖維中結(jié)晶部分占纖維整體的比率，不涉及晶體的形式及分布。體積結(jié)晶度和質(zhì)量結(jié)晶度體積結(jié)晶度XV和質(zhì)量結(jié)晶度XW

三、纖維聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的測量1.結(jié)晶結(jié)構(gòu)及非晶結(jié)構(gòu)1072.取向結(jié)構(gòu)纖維的取向結(jié)構(gòu)最為重要的表達指標是取向度

指大分子或鏈段等各種不同結(jié)構(gòu)單元包括微晶體沿纖維軸規(guī)則排列程度。2.取向結(jié)構(gòu)108四、纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)特征的測量 1.一般觀察及測量

圖2-8SEM和TEM試樣制備與觀察流程示意圖四、纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)特征的測量 1.一般觀察及測量圖2-8109第三節(jié)典型纖維的結(jié)構(gòu)與特征一、典型天然纖維的結(jié)構(gòu)與特征 1.棉纖維的結(jié)構(gòu)與特征棉纖維和麻纖維的主要成分是纖維素,纖維素大分子的基本鏈結(jié)是?-葡萄糖?；?，由相鄰2個葡萄糖?；聪?qū)ΨQ、一正一反連接而成，它的空間結(jié)構(gòu)屬于椅式結(jié)構(gòu)。其分子式為(C6H10O5)，化學結(jié)構(gòu)式為：第三節(jié)典型纖維的結(jié)構(gòu)與特征一、典型天然纖維的結(jié)構(gòu)與特征110棉纖維大分子的聚合度為6000～15000氧六環(huán)結(jié)構(gòu)是固定的，但六環(huán)之間夾角可以改變，所以分子在無外力作用的非晶區(qū)中，可呈自由彎曲狀態(tài)棉纖維大分子取向度較高，主要是次生層原纖排列的螺旋角在(20°～30°)的影響，故纖維強度較麻纖維低，但伸長較大棉纖維大分子的聚合度為6000～15000111圖2-9棉纖維原纖中(纖維素I)的晶胞結(jié)構(gòu)圖2-9棉纖維原纖中(纖維素I)的晶胞結(jié)構(gòu)112棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)最外層是表皮和初生層中心是癟了的中腔纖維的主要構(gòu)成是沉積生長增厚的次生層(S層)圖2-10棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)模型棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)圖2-10棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)模型113（1）表皮層是初生層外的一層薄薄的外皮，由蠟質(zhì)與果膠組成。（2）初生層在表皮的內(nèi)層，是纖維的初生胞壁。一般認為初生胞壁由原纖呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成。初生層很薄，纖維素含量不多。（1）表皮層114（3）次生層次生胞壁占棉纖維的絕大部分。它在棉纖維生長期間由外向內(nèi)逐漸分層沉淀，形成日輪。次生胞壁也分為三層：外層S1，中層S2，內(nèi)層S3。（3）次生層115（3）中腔棉纖維的中空部分，其內(nèi)留有少數(shù)原生質(zhì)和細胞核殘余，它對棉纖維顏色有影響。（3）中腔116總結(jié)：纖維素纖維（棉、麻、粘膠）

一、結(jié)構(gòu)1.大分子結(jié)構(gòu)（1）化學組成纖維素（C、H、O組成）伴生物-棉：蠟質(zhì)、糖份、果膠、灰分，占5%左右麻：比棉含量要高（各種麻不同）粘膠：無總結(jié)：纖維素纖維（棉、麻、粘膠）一、結(jié)構(gòu)117（2）單基特征基團：氧六環(huán)；6個-OH；氧橋-O-單基連接方式：1-4甙鍵連接，在空間轉(zhuǎn)180°,因為大分子內(nèi)有氫鍵。（3）空間形態(tài)：椅式結(jié)構(gòu)

（2）單基1182.超分子結(jié)構(gòu)大分子間作用力：強大的氫鍵力，還有范德華力。結(jié)晶度：棉-60-70%左右；麻>70%；粘膠-30-40%取向度：棉-20-30°；麻-7-8°；粘膠--看抽伸倍數(shù)，可人為控制，普通粘纖30°左右。?？p隙空洞：棉-較??；粘纖-較大

2.超分子結(jié)構(gòu)1193.形態(tài)結(jié)構(gòu)棉：腰圓形，有中腔，扁平帶狀，有天然轉(zhuǎn)曲。苧麻：腰圓形，有中腔裂縫。

粘膠：縱向有構(gòu)槽，截面呈鋸齒形，有皮芯層。

3.形態(tài)結(jié)構(gòu)1204.絲光棉

絲光——通常是指棉織品（紗、布）在緊張狀態(tài)下經(jīng)濃堿液(NaOH或液氨)處理，以獲得持久的光澤，并提高對染料吸附能力的加工過程。

結(jié)構(gòu)變化：天然轉(zhuǎn)曲消失成為棒狀；無定形區(qū)有所增加，結(jié)晶區(qū)有所下降；取向度視張力變化而定。

性能變化：光澤、染色性改善；強力增大，延伸度下降；化學性能活潑。4.絲光棉121一.結(jié)構(gòu)

1.大分子結(jié)構(gòu)（1）化學組成

羊毛：蛋白質(zhì)角朊；C、H、O、N、S元素組成。

絲：蛋白質(zhì)絲素（70-80%），少量絲膠（20-30%）；

C、H、O、N元素組成。柞蠶絲：絲素85%天然蛋白質(zhì)纖維一.結(jié)構(gòu)天然蛋白質(zhì)纖維122（2）單基R側(cè)基—羊毛：多、復雜，約25種氨基酸；

蠶絲：少、簡單，約18種氨基酸。

（2）單基123（3）空間形態(tài)：

羊毛的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)是α型，α型加外力變?yōu)棣滦停滦腿ネ饬ψ優(yōu)棣列?；蠶絲的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)是β型。

（3）空間形態(tài)：1242.超分子結(jié)構(gòu)分子間力——羊毛：范德華力、鹽式鍵、氫鍵、硫鍵力；蠶絲：范德華力、鹽式鍵、氫鍵結(jié)晶、取向——羊毛的結(jié)晶度、取向度低，而蠶絲的較大。

2.超分子結(jié)構(gòu)1253.形態(tài)結(jié)構(gòu)：

羊毛——鱗片層、皮質(zhì)層、髓質(zhì)層

3.形態(tài)結(jié)構(gòu)：1261)鱗片層：

作用如下：

①保護纖維，使羊毛內(nèi)層組織不受外界的生物、化學、機械等作用；

②由于鱗片具有方向性，形成差微摩擦效應。

鱗片形狀：環(huán)狀、瓦狀、龜裂狀

1)鱗片層：1272)皮質(zhì)層：羊毛纖維的主體，占90%左右。

皮質(zhì)細胞：正皮質(zhì)——結(jié)構(gòu)疏松；

偏皮質(zhì)（副皮質(zhì)）——結(jié)構(gòu)緊密；雙邊結(jié)構(gòu)：細羊毛的正副皮質(zhì)細胞（結(jié)構(gòu)與性能不同）分布于纖維的兩側(cè)，并在長度方向上不斷轉(zhuǎn)換位置，正皮質(zhì)一般在纖維卷曲處的外側(cè)，而副皮質(zhì)處于卷曲的內(nèi)側(cè)，使羊毛具有天然卷曲。這種結(jié)構(gòu)成之。2)皮質(zhì)層：羊毛纖維的主體，占90%左右。1283)髓質(zhì)層

存在于粗羊毛中；羊毛越粗，中腔髓質(zhì)層的比例越大，羊毛品質(zhì)越低。3)髓質(zhì)層129蠶絲：絲素外包有絲膠；

縱向平滑，截面為不規(guī)則三角形。

蠶絲：絲素外包有絲膠；130縮絨性——羊毛在濕熱及化學試劑作用下，經(jīng)機械外力反復擠壓，纖維集合體逐漸收縮緊密，并相互穿插，糾纏，交編氈化。這一性能稱之。

利：縮絨使毛織物有獨特的風格；弊：縮絨使毛織物的尺寸穩(wěn)定性變差（洗滌后易收縮，變形）影響穿著的舒適性與美觀（起毛起球）

縮絨性——131

合成纖維結(jié)構(gòu)一、滌綸（聚對苯二甲酸乙二酯）1．結(jié)構(gòu)

大分子結(jié)構(gòu)：

合成纖維結(jié)構(gòu)一、滌綸（聚對苯二甲酸乙二酯）132特征基團：苯環(huán)——具有剛性和惰性；

酯基-COO-——弱極性基團；

脂肪基——柔性基團。大分子無卷曲，基本上帶曲折狀的直鏈；超分子結(jié)構(gòu)：

大分子間主要是靠范德華力；結(jié)晶度較大，取向度也較高。

特征基團：苯環(huán)——具有剛性和惰性；1332．性質(zhì)（1）機械性質(zhì)

斷裂強度較高，伸長率大；初始模量高；彈性回復性好；

織物挺括，耐磨性較好，尺寸穩(wěn)定性較好。（2）吸濕染色差

W=0.4%；不能采用常溫染色。

易起靜電，耐污性差2．性質(zhì)134（3）熱學性質(zhì)

熔點高255-265°C；耐熱性和熱穩(wěn)定性好（4）光學性質(zhì)

耐光性好，僅次于腈綸（5）耐酸不耐強堿，不霉不蛀（6）密度：1.38g/cm3

（3）熱學性質(zhì)135二、錦綸1、結(jié)構(gòu)分子式：H[NH（CH2）5CO]nOH

錦綸6

H[NH（CH2）6NHCO（CH2）4CO]nOH

錦綸66特征基團：有極性集團-CONH-；-NH2；-COOH；

單基較長，無支鏈，屬柔性基團錦綸是柔曲大分子，空間呈平面鋸齒形。有范德華力、氫鍵力；結(jié)晶度比滌綸略低二、錦綸1362、性質(zhì)

（1）機械性質(zhì)

斷裂強度、屈曲強度較高，伸長大；

初始模量較低，斷裂功大；

彈性好，耐磨性好，織物的保形性和挺括性較差。（2）吸濕染色性

W=4.5%，比滌綸好2、性質(zhì)137（3）熱學性質(zhì)

耐熱性差；

安全使用溫度：低于93°C（錦綸6），低于130°C（錦綸66）；

熔點：215°C（錦綸6），250°C（錦綸66）（4）耐光性差（5）耐堿不耐酸（6）密度較?。?.14g/cm3

（3）熱學性質(zhì)138三、腈綸第一單體：丙烯腈（超過85%）第二單體：丙烯酸甲酯、甲醛丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯等改善纖維的脆性，增加彈性、柔軟性，同時還有利于染料分子進入。

第三單體：引入一定量帶有酸性或堿性親染料的基團改善纖維的染色性。三、腈綸1391.結(jié)構(gòu)

準結(jié)晶結(jié)構(gòu)

2.性質(zhì)

強度較低，伸長較大；

初始模量：E錦綸<E腈綸<E滌綸；

彈性：比棉、麻、粘膠好，但比羊毛、滌綸、錦綸差；

染色性較好；沒有明顯的熔點，不會產(chǎn)生熔孔現(xiàn)象；

耐光性特別好；

耐酸也耐堿；

密度較?。?.17g/cm3

1.結(jié)構(gòu)

140四、維綸（聚乙烯醇縮甲醛纖維）

1.結(jié)構(gòu)：皮芯層結(jié)構(gòu)，截面形狀：濃度30%，啞鈴狀；濃度40%，圓形；

大分子主鏈呈平面鋸齒形。

四、維綸（聚乙烯醇縮甲醛纖維）1412.性質(zhì)

機械性質(zhì)：強度較高，伸長率不大，初始模量比滌綸低，

彈性較差，耐磨性較好。

吸濕染色性：W=5.0%,在合纖中，吸濕性居于首位;

染色性不好，色澤不鮮艷。

熱學性質(zhì)：耐干熱穩(wěn)定性較好，耐熱水性較差。

耐堿不耐強酸；

耐光性、耐腐蝕性較好；

熱傳導系數(shù)低，保暖性較好；

2.性質(zhì)142五、丙綸1、結(jié)構(gòu)分子間不存在強的化學結(jié)合力。等規(guī)聚丙烯分子量相當高，具有較高的立體規(guī)整性，易結(jié)晶。

五、丙綸1432、性質(zhì)

機械性質(zhì)：強度較高，伸長率較大，初始模量不高，彈性很好，耐磨性好。

吸濕染色性：吸濕性、染色性很差

熱學性質(zhì)：熔點低，耐濕熱不耐干熱

耐光性特別差，易老化

化學穩(wěn)定性很好，耐酸、耐堿、耐其他化學試劑

密度最輕：0.91g/cm3

2、性質(zhì)144第三章纖維形態(tài)的表征

東華大學紡織學院纖維的形態(tài)主要是指:纖維的長度、細度、卷曲或轉(zhuǎn)曲、截面形狀等與纖維的可紡性、成紗質(zhì)量、手感、保暖性等關系密切.第三章纖維形態(tài)的表征東華大學紡織學院145纖維形態(tài)的表征

纖維的長度及其分布

纖維的細度及其分布

纖維的卷曲或轉(zhuǎn)曲纖維的截面形狀及表征

纖維長度指標的基本表達

纖維長度分布的基本測量纖維長度分布及其相互關系典型纖維的長度表達

纖維的細度表征纖維細度不勻指標

纖維細度及分布的測量方法

纖維細度及其不勻表征的意義

纖維的卷曲形式及表征纖維的轉(zhuǎn)曲及表征異形纖維的基本概念截面異形的表征截面空心與復合的表征纖維形態(tài)的表征纖維的長度及其分布纖維的細度及其分布纖維146第一節(jié)纖維的長度及其分布

纖維長度：一般指伸直長度，即纖維伸直而未伸長時兩端的距離。

另有自然長度（自然長度：纖維在自然伸展狀態(tài)下的長度）：例毛叢長度

10/28/2022147第一節(jié)纖維的長度及其分布 纖維長度：一般指伸直長度，即纖天然纖維——隨動物、植物的種類、品系與生長條件而不同。棉、麻、毛：短纖維，纖維長度一般25～250mm；長度差異很大（不同品種或同品種）蠶絲：長絲，一個繭子上的繭絲長度可達數(shù)百米至上千米。天然纖維——隨動物、植物的種類、品系與生長條件而不同。148天然纖維長度（mm）范圍

棉纖維：25-45

亞麻單纖維：15-20亞麻工藝纖維：500-750

黃麻單纖維：2-4黃麻工藝纖維：2000-3000

大麻單纖維：10-15大麻工藝纖維：700-1500

細毛、半細毛：50-100

粗毛、半粗毛：50-200

天然纖維長度（mm）范圍

棉纖維：25-45

149化學纖維——人工制造，可根據(jù)需要而定。長絲：可無限長；短纖維：等長或不等長。

長度離散性小，但超長纖維和倍長纖維對紡紗工藝危害較大。棉型化纖：30-40mm

用棉紡設備紡紗

純紡或混紡毛型化纖：70-150mm

用毛紡設備紡紗

純紡或混紡中長纖維：51-65mm

用棉紡或化纖專紡設備紡紗仿毛織物化學纖維——人工制造，可根據(jù)需要而定。150一、纖維長度指標的基本表達1．纖維長度（1）纖維根數(shù)加權(quán)長度（手排法、Wira單纖維長度測量法和AFIS法等

）以纖維根數(shù)加權(quán)平均長度簡稱根數(shù)（加權(quán)）平均長度，是將對應某一纖維長度的根數(shù)與該長度l（mm）積的和的平均值Ln。即

圖3-1纖維長度分布示意圖一、纖維長度指標的基本表達1．纖維長度圖3-1纖維長度分布151（2）質(zhì)量加權(quán)長度（羅拉法和梳片法）由分組稱重方法得到，又稱重量加權(quán)長度Lw經(jīng)典的表達是稱巴布（Barbe）長度B

（3）截面加權(quán)長度（Almeter纖維長度儀）典型的表達為豪特（Hauteur）長度H

纖維長度的加權(quán)值只與截面的頻數(shù)函數(shù)或頻率密度函數(shù)s(l)相關（2）質(zhì)量加權(quán)長度（羅拉法和梳片法）1522.纖維長度界限及含量值長度界限：某特定纖維含量值C（％）條件下的纖維長度LC，即超出此長度LC纖維的含量只有C。如C=2.5％，則長度界限為L2.5。短纖維含量：是指短纖維的含量值SFC。即長度小于LSF的纖維含量百分比。如纖維長度小于20mm的纖維含量為14.8%，則寫為14.8%<20mm。2.纖維長度界限及含量值153二、纖維長度分布的基本測量

1．一端整齊法（1）拜氏圖（2）Almeter測量（3）羅拉法（4）梳片法2.逐根測量（1）Wira法（2）AFIS測量

3.纖維須叢法（1）光照影法(HVI)（2）微夾取法二、纖維長度分布的基本測量 1．一端整齊法1541、一段整齊法拜氏圖（羊毛、切斷化纖）圖3-2拜氏圖的意義及長度求法上4分位長度：

有效長度OL的作圖求法是，取OL的中點A作水平線交輪廓線LB于L1，由L1作垂線交OB于B1，取B2（令OB2=OB1/4）作垂線交輪廓LB于L2，再取L2B2的中點A2作水平線交輪廓線LB于L3，由L3的垂線交OB軸得B3。此時，取OB3的上4分位B4，即OB4=OB3/4。作垂直線交LB得L4B4，稱為有效長度，也稱上4分位長度。1、一段整齊法拜氏圖（羊毛、切斷化纖）圖3-2拜氏圖的意155（2）Almeter測量（毛）圖3-3Almeter長度測量儀工作原理示意圖（2）Almeter測量（毛）圖3-3Almeter長度測156（3）羅拉法（棉）（4）梳片法（毛、麻或仿毛類纖維）圖3-5累計分布和頻率密度圖3-6梳片式長度測量原理圖（3）羅拉法（棉）（4）梳片法（毛、麻或仿毛類纖1572．逐根測量圖3-7Wira單纖維長度儀機構(gòu)及原理示意圖（1）Wira法（精梳毛條中各根纖維）2．逐根測量圖3-7Wira單纖維長度儀機構(gòu)及原理示意圖（158（2）AFIS測量（單根棉纖維）圖3-8AFIS纖維長度測量原理圖（2）AFIS測量（單根棉纖維）圖3-8AFIS纖維長1593．纖維須叢法

圖3-9

纖維長度照影機測量原理解析圖（1）光照影法(HVI)（大容量棉纖維）3．纖維須叢法 圖3-9纖維長度照影機測量原理解析圖（1）160圖3-11跨距長度對羅拉距離的意義圖3-11跨距長度對羅拉距離的意義161（2）微夾取法

普通夾微夾理想的圖3-12普通夾與微夾持的區(qū)別及理想夾取（2）微夾取法普通夾162四、典型纖維的長度表達 1．棉纖維手扯長度：將纖維整理成兩端齊整的纖維束，然后用直尺量出該纖維束中大多數(shù)纖維所具有的長度。

四、典型纖維的長度表達1631、主體長度：纖維中含量最多的纖維長度。（1）根數(shù)主體長度：纖維中根數(shù)最多的一部分纖維的長度。

（2）重量主體長度：纖維中重量最重的一部分纖維的長度棉的手扯長度≈主體長度

細絨棉手扯長度以1mm為級距，分級如下：25mm25.9mm以下；26mm26.0-26.9mm；。。。30mm30.0-30.9mm；31mm31mm以上。

28mm為標準級

1、主體長度：纖維中含量最多的纖維長度。1642、平均長度：是纖維長度的平均值。（1）根數(shù)平均長度L：各根纖維長度之和的平均數(shù)。

其中：Li為各組纖維的長度，Ni為各組纖維的根數(shù)。（2）重量加權(quán)平均長度Lg：各組長度的重量加權(quán)平均數(shù)。

其中：Li為各組纖維代表長度，gi為各組纖維的重量。2、平均長度：是纖維長度的平均值。1653.品質(zhì)長度（右半部平均長度）（Lp）：

比主體長度長的那部分纖維的平均長度。

（是棉紡工藝中決定羅拉隔距的重要參數(shù)）

4.短絨率：長度在某一界限以下的纖維所占的百分率。

（表示長度整齊度的指標）

界限：細絨棉16mm；長絨棉20mm；

毛30mm，苧麻40mm

短纖維多→制成本低→成本高，不宜紡細支紗3.品質(zhì)長度（右半部平均長度）（Lp）：

1662．毛、麻纖維

圖3-14ATLAS結(jié)構(gòu)及毛叢長度測量原理2．毛、麻纖維圖3-14ATLAS結(jié)構(gòu)及毛叢長度測量原理167

3．等長切斷化纖圖3-15切斷稱重法求等長纖維平均長度 3．等長切斷化纖圖3-15切斷稱重法求等長纖維平均長度168第二節(jié)纖維的細度及其分布第二節(jié)纖維的細度及其分布169一、纖維細度的指標

直接法：用直徑、投影寬度、截面積、周長、比表面積；

間接法：用長度與重量之間的關系表示。如:特數(shù)Ntex,分特Ndtex,旦數(shù)Nden,公制支數(shù)Nm一、纖維細度的指標1701、直接法：直徑——直觀，用于圓形截面的纖維。如：羊毛。投影寬度——用于非圓形截面的纖維；截面積——測量困難；比表面積——計算值。。

廢時廢力，單個指標不一定確切1、直接法：1712間接指標利用纖維長度與重量的關系間接地來表示纖維的細度。

測量方便2間接指標利用纖維長度與重量的關系間接地來表示纖172

（1）特克斯Ntex（tex）

——國際標準單位

在公定回潮率下，1000米長的纖維所具有重量的克數(shù)。GkL

Gk——纖維在公定回潮率下的重量，稱為標準重量（g）L

——纖維長度（m）

1000Ntex=（1）特克斯Ntex（tex）1000Ntex173

分特dtex：在公定回潮率下，10000米長的纖維所具有重量克數(shù)。1tex＝10dtex同品種纖維，Ntex↑，纖維越粗。分特dtex：在公定回潮率下，10000米長的纖維所174

（2）旦數(shù)（旦尼爾數(shù)）Nden（den）——絹絲，化纖常用指標在公定回潮率下，9000米長的纖維所具有重量的克數(shù)。GkLGk——纖維在公定回潮率下的重量，稱為標準重量（g）L

——纖維長度（m）同品種纖維，Nden↑，纖維越粗.

9000Nden=（2）旦數(shù)（旦尼爾數(shù)）Nden（den）9000N175

（3）公制支數(shù)Nm——常用于棉纖維在公定回潮率下，單位重量（克）的纖維所具有的長度（米）：LGkGk——纖維在公定回潮率下的重量，稱為標準重量（g）L

——纖維長度（m）同品種纖維，Nm↑，纖維越細。Nm=（3）公制支數(shù)NmNm=176

間接細度指標間的換算關系：Ntex

Nm=1000NdenNm=9000Nden=9Ntex

間接細度指標間的換算關系：177（4）英制支數(shù)Ne在公定回潮率9.89％時，一磅重的棉紗線所具有的長度的840碼的倍數(shù)。

（4）英制支數(shù)Ne178直徑細度指標（直徑）與間接細度指標的換算：式中：d----纖維直徑（mm）

δ----纖維密度（g/cm3)直徑細度指標（直徑）與間接細度指標的換算：179三、纖維細度及分布的測量方法 1．稱重與長度的測量圖3-17中段切斷稱重法示意圖三、纖維細度及分布的測量方法 1．稱重與長度的測量圖3-17180

2．直徑測量法圖3-18OFDA100測量儀圖3-19

激光掃描纖維直徑測量原理圖 2．直徑測量法圖3-18OFDA100測量儀圖3-19181

3．氣流儀法 4．振動測量法圖3-20氣流儀測量纖維細度原理示意圖圖3-21

振動（撥弦）法測纖維細度原理示意圖 3．氣流儀法圖3-20氣流儀測量纖維細度原理示意圖圖3-182四、纖維細度及其不勻表征的意義 1．基本現(xiàn)狀，①棉纖維較多地采用氣流儀法，其次為切斷稱重法；②毛纖維幾乎采用OFDA和LaserScan方法，其次為顯微鏡法和氣流儀法；③麻纖維為切斷稱重法，其次套用顯微鏡法或OFDA法；④絲纖維大多為絞絲稱重法（類切斷稱重），其次顯微鏡法；⑤化纖短纖根據(jù)毛型、棉型分別采用各自纖維在紡織加工工藝體系中的測量方法，即上述①~④，偶爾采用振動法測量；⑥化纖長絲一般用絞絲稱重，或顯微鏡法，其次為振動法。顯然，麻、絲的細度測量是落后原始的。

四、纖維細度及其不勻表征的意義1832．細度及其不勻?qū)w維集合體性質(zhì)的影響（1）對纖維本身（2）對紗線（3）對織物2．細度及其不勻?qū)w維集合體性質(zhì)的影響184第三節(jié)纖維的卷曲或轉(zhuǎn)曲一、纖維的卷曲形式及表征 1．卷曲現(xiàn)象圖3-22羊毛及毛發(fā)類纖維的各種卷曲及表達第三節(jié)纖維的卷曲或轉(zhuǎn)曲一、纖維的卷曲形式及表征圖3-22185填塞箱法復合纖維法加捻變形工藝編織解脫法圖3-23變形紗中的卷曲形態(tài)填塞箱法復合纖維法加捻變形工藝編織解脫法圖3-23變形紗186

2．纖維卷曲的測量(1)單纖維卷曲的測量及指標（最為直接和常用的）圖3-24單纖維卷曲測量法原理示意圖 2．纖維卷曲的測量(1)單纖維卷曲的測量及指標（最為直接和187采用專用卷曲彈性儀，可用W0使纖維由自然卷縮狀態(tài)變?yōu)樽匀婚L度，W0很小，在力學測量中認為是T=0+；此時點數(shù)纖維L0長度上的卷曲數(shù)，為保證準確分兩邊記數(shù)n0；用W1（W1=T0）使纖維由L0→L1；然后卸去W1，得回復自然長度L2，由此可得纖維卷曲的各類指標。卷曲數(shù)（個/cm）（3-59）卷曲波長（mm）（3-60）

一個波長中纖維的長度（3-61）卷曲率（%）（3-62）采用專用卷曲彈性儀，可用W0使纖維由自然卷縮狀態(tài)變?yōu)?88卷曲比（3-63）卷曲回復率（%）（3-64）卷曲彈性率（%）（3-65）其中，Cn與卷曲波長或螺距h相關；卷曲波幅A0或螺距半徑r與C和相關；卷曲彈性與CR和Ce相關，主要反映了纖維卷曲的頻率、波幅和彈性波特征。