第一章常用纺织纤维的结构和主要性能.ppt

棉纤维的加工过程123第一章第一章常用纺织纤维的结构和主要性能常用纺织纤维的结构和主要性能第一节第一节纤维素纤维的结构和主要性能纤维素纤维的结构和主要性能一、天然纤维素纤维一、天然纤维素纤维（一）棉纤维（一）棉纤维1、形态结构、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、棉纤维主要成分初生胞壁初生胞壁初生胞壁初生胞壁 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、蜡质影响吸湿性果胶、蜡质影响吸湿性，在精练、漂白过程中将被破坏或去除。在精练、漂白过程中将被破坏或去除。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(2540层)胞腔胞腔形态：中空形态：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，染色通道染色通道棉纤维主要成分棉纤维主要成分3、纤维素大分子的化学结构式、纤维素大分子的化学结构式葡萄糖剩基以甙键反转相连而成的纤维素纤维素分子式：（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、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20o35o，麻为68o，粘胶为34o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、化学性质（1）吸湿和溶胀采用回潮率和含水率两项指标测试（2）耐酸性耐酸性：遇强酸水解：遇强酸水解应用应用：蝉翼纱，烂花布：蝉翼纱，烂花布烂花布：涤棉包芯纱织物通过烂花布：涤棉包芯纱织物通过与有花纹的酸滚筒接触后制得的半透明织物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）耐碱性：遇碱膨化：遇碱膨化 应用：丝光应用：丝光碱缩碱缩NaOH无张力无张力(松弛松弛)有有张力张力FF碱缩碱缩碱缩碱缩丝光丝光丝光丝光（4）纤维素的氧化：）纤维素的氧化：生成（含醛基、羰基、羧基）生成（含醛基、羰基、羧基）一系列氧化纤维素一系列氧化纤维素氧化纤维素的特点：有潜在损伤氧化纤维素的特点：有潜在损伤潜在损伤：经碱处理后纤维强力大幅下降潜在损伤：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氧化剂漂白必须严格控制工艺条件（5）酯化、醚化反应）酯化、醚化反应（二）麻纤维二）麻纤维麻麻纤维的化学的化学组成成（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%麻麻纤维特性特性吸湿、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，染色性能差结晶度、取向度高，染色性能差麻麻纤维形形态特征特征：横向腰横向腰圆形有中腔，形有中腔，纵向柱状有横向柱状有横节、竖纹 （苎麻、亚麻图片）（苎麻、亚麻图片）其它纤维素纤维：木棉、椰子纤维其它纤维素纤维：木棉、椰子纤维二、再生纤维素纤维二、再生纤维素纤维(一）普通粘胶纤维一）普通粘胶纤维粘胶纤维形态结构粘胶纤维形态结构粘胶化学结构和超分子结构粘胶化学结构和超分子结构普通粘胶纤维的性能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）高湿模量粘胶纤维二）高湿模量粘胶纤维1、富强纤维、富强纤维形态结构形态结构：接近圆形或全芯层结构化学结构和超分子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：导致耐磨性差取向度高取向度高有原纤化现象：易产生毛羽有原纤化现象：易产生毛羽性能性能干、湿态断裂强度高干、湿态断裂强度高尺寸稳定性好尺寸稳定性好对碱稳定性好，可进行丝光处理对碱稳定性好，可进行丝光处理耐磨性差耐磨性差2、Modal纤维纤维 干、湿强度比普通粘胶纤维高干、湿强度比普通粘胶纤维高25-30%棉的柔软、丝的光泽、超强的滑爽感棉的柔软、丝的光泽、超强的滑爽感抗皱性差抗皱性差环境污染小环境污染小不会产生原纤化不会产生原纤化（三）天丝（三）天丝（Tencel,Lycell)皮芯结构皮芯结构干、湿强度大干、湿强度大尺寸稳定性好尺寸稳定性好有原纤化现象有原纤化现象生产过程对环境无公害生产过程对环境无公害吸湿透气好吸湿透气好染色好染色好,具生物降解性具生物降解性悬垂性好悬垂性好弹性好弹性好缩水小缩水小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）竹纤维四）竹纤维竹原竹原纤维纤维竹浆纤维竹浆纤维竹原纤维形态结构、分子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，有中腔有横节、沟槽、裂缝、空洞有横节、沟槽、裂缝、空洞结晶度结晶度71%竹浆纤维：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与粘胶相似，皮芯结构不明显，结晶度小于竹原纤维竹原纤维性能竹原纤维性能吸湿、透气、快干性抗菌、除臭抗紫外第二节第二节 蛋白质纤维的结构和主要性能蛋白质纤维的结构和主要性能羊毛羊毛蚕丝蚕丝大豆蛋白纤维大豆蛋白纤维蛋白质：蛋白质：基本组成单位：氨基酸基本组成单位：氨基酸 由大量氨基酸以一定顺序首尾联接形成的多肽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，侧基上还含有许多酸性基团和碱性基团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等电点：调节：调节pH，使蛋白质分子上正、负离子数目相等，此时的使蛋白质分子上正、负离子数目相等，此时的pH 值为等电点。值为等电点。羊毛：羊毛：4.2-4.8蚕丝：蚕丝：3.5-5.2一、羊毛纤维的结构和主要性能一、羊毛纤维的结构和主要性能1、羊毛的组成：、羊毛的组成：角蛋白角蛋白羊脂羊脂羊汗羊汗沙土沙土植物性杂质植物性杂质羊毛的形态结构羊毛的形态结构纵向：天然卷曲的向：天然卷曲的圆柱状，表面有柱状，表面有鳞片片横向：近似横向：近似圆形，可分形，可分为鳞片片层，皮，皮质层和髓和髓质层2、羊毛角蛋白的分子结构、羊毛角蛋白的分子结构由多种氨基酸缩合而成由多种氨基酸缩合而成分子间形成大量的分子间形成大量的氢键氢键盐式键盐式键二硫键二硫键3、羊毛的性质、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 OH3.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：耐酸性：耐弱酸，不耐强酸8.耐碱性差：碱作用变黄，二硫键拆散，强力下降耐碱性差：碱作用变黄，二硫键拆散，强力下降羊毛的性质羊毛的性质9.对氧化剂较敏感：漂白（过氧化氢），防缩处理（次氯对氧化剂较敏感：漂白（过氧化氢），防缩处理（次氯酸钠）酸钠）10.还原剂：碱性介质中，破坏作用明显还原剂：碱性介质中，破坏作用明显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：肽键副键的拆散和重建，煮呢、蒸呢、熨烫熨烫大分子 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：干热小于耐热性较差：干热小于70，大于，大于100，变脆、泛，变脆、泛黄黄13.水和蒸汽作用：水水和蒸汽作用：水80-110 ，蒸汽，蒸汽100-115 以上，以上，损伤明显损伤明显其它其它动物毛物毛 1.山羊山羊绒：Cashmere“开士米开士米”长度：度：30-40mm 细度：度：15-16m2.马海毛：（海毛：（Mohair）：）：土耳其的安哥拉土耳其的安哥拉产的山羊毛。的山羊毛。长度度120-150mm，细度度10-90m（1）光光泽强，环状状鳞片几乎片几乎贴在表面上在表面上（2）无卷曲）无卷曲（3）不易）不易缩水水（4）强度高度高（5）弹性性优良良3.兔毛：兔毛：细度：度：10-15m，长度度25-45mm（1）软、细、短，、短，强力低力低（2）平波卷曲、抱合力差、兔毛多掉毛）平波卷曲、抱合力差、兔毛多掉毛,一般与羊毛一般与羊毛混混纺（3）髓腔大，易脆断）髓腔大，易脆断山羊绒、马海毛、兔毛山羊绒、马海毛、兔毛二、蚕丝的结构和主要性能二、蚕丝的结构和主要性能1、组成：、组成：丝素丝素丝胶丝胶色素色素蜡质蜡质无机物无机物分子结构和组成：分子结构和组成：由多种由多种氨基酸剩基以氨基酸剩基以酰胺胺键联结构成的构成的长链大分子大分子蚕蚕丝由由丝素和素和丝胶两种蛋白胶两种蛋白质组成成蚕丝形态结构蚕丝形态结构纵向：柱状向：柱状横向：生横向：生丝：腰：腰圆形形 熟熟丝：三角形（真：三角形（真丝）有）有闪光效光效应桑蚕丝桑蚕丝柞蚕丝柞蚕丝丝素的性质丝素的性质吸湿性吸湿性耐热性：较好，耐热性：较好，120，2h，强力无变化强力无变化保暖性：好于棉、麻、毛保暖性：好于棉、麻、毛溶胀、溶解性：在水中溶胀，不溶解，金属盐增重溶胀、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、酸缩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，弱碱无损丝素耐碱性差：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，漂白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，漂白丝胶的性质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，极性基团含量高在水中溶胀、溶解在水中溶胀、溶解弱碱脱胶弱碱脱胶大豆蛋白纤维的结构和性能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取材于榨过油的豆粕由大豆蛋白质溶液（由大豆蛋白质溶液（23-55%）和聚乙烯醇溶液（）和聚乙烯醇溶液（45-77%）混合）混合纺丝而成纺丝而成横截面哑铃形，有微细孔隙横截面哑铃形，有微细孔隙性质性质等电点等电点4.6耐酸性好，耐碱性一般，纯碱对它无损伤耐酸性好，耐碱性一般，纯碱对它无损伤米黄色，难漂白米黄色，难漂白耐热性差，耐热性差，120变黄，发粘变黄，发粘使用活性、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）性质性质三大舒适功能：三大舒适功能：热湿舒适功能：导湿快、透气好热湿舒适功能：导湿快、透气好接触舒适功能：手感柔软似羊绒接触舒适功能：手感柔软似羊绒压感舒适：轻柔、蓬松压感舒适：轻柔、蓬松四大保健功能：四大保健功能：抗菌抑菌功能：大豆异黄酮，广谱抗菌抗菌抑菌功能：大豆异黄酮，广谱抗菌远红外功能：具有远红外线发生功能，适宜人体吸收远红外功能：具有远红外线发生功能，适宜人体吸收负离子功能：能发生负离子负离子功能：能发生负离子防紫外线功能：具有很强的紫外线吸收功能防紫外线功能：具有很强的紫外线吸收功能第三节第三节 合成纤维的结构和主要性能合成纤维的结构和主要性能一、涤纶的结构和主要性能一、涤纶的结构和主要性能化学组成：化学组成：聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯不含亲水性基团，只有极性很小的酯基不含亲水性基团，只有极性很小的酯基酯基的存在使分子具有一定的化学反应能力酯基的存在使分子具有一定的化学反应能力形态结构形态结构普通PET：光滑圆柱形异形截面：十字花形、三角形、三叶形、凸形涤纶性能涤纶性能洗可穿性好洗可穿性好强力高力高热稳定性好定性好具有热塑性，可做百褶裙具有热塑性，可做百褶裙抗熔性较差，遇烟灰、火星易形成孔洞抗熔性较差，遇烟灰、火星易形成孔洞易起静易起静电、易起球、易起球不耐碱不耐碱耐酸、氧化剂、还原剂耐酸、氧化剂、还原剂不不发霉、不虫蛀霉、不虫蛀二、锦纶的结构和主要性能二、锦纶的结构和主要性能学名：聚酰胺纤维学名：聚酰胺纤维国际上称国际上称nylon品种：锦纶品种：锦纶6、锦纶、锦纶66、锦纶、锦纶11、锦纶、锦纶610锦纶化学组成：锦纶化学组成：锦纶锦纶6：聚己内酰胺纤维，由己内酰胺聚合而成：聚己内酰胺纤维，由己内酰胺聚合而成锦纶锦纶66：聚己二酰己二胺纤维，由己二酸和己二胺聚合而成：聚己二酰己二胺纤维，由己二酸和己二胺聚合而成共同特点：大分子主链上都有酰胺基共同特点：大分子主链上都有酰胺基锦纶形态结构：锦纶形态结构：纵向：光滑、无条痕纵向：光滑、无条痕 普通锦纶普通锦纶 异形锦纶异形锦纶锦纶性质：锦纶性质：耐磨性六大纶中最好耐磨性六大纶中最好耐日晒差：强力下降、变黄耐日晒差：强力下降、变黄耐热性较差：耐热性较差：100以上，强力损失严重；以上，强力损失严重；150，5h，变黄、收缩变黄、收缩耐碱、耐还原剂耐碱、耐还原剂耐酸性和耐氧化剂性能较差：酸催化大分子降解，氧化剂漂白后易泛黄耐酸性和耐氧化剂性能较差：酸催化大分子降解，氧化剂漂白后易泛黄三、腈纶的结构和主要性能三、腈纶的结构和主要性能化学组成：化学组成：第一单体：丙烯腈（第一单体：丙烯腈（85%），对化学、物理、机械性能起主要作用），对化学、物理、机械性能起主要作用第二单体：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或醋酸乙烯酯，改善手感、弹性第二单体：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或醋酸乙烯酯，改善手感、弹性第三单体：丙烯黄酸钠，改善染色性能第三单体：丙烯黄酸钠，改善染色性能腈纶形态结构：腈纶形态结构：哑铃型截面、型截面、圆型截面型截面腈纶性能：腈纶性能：耐热性较好耐热性较好耐日晒性最好耐日晒性最好吸湿性较差，好于涤纶、锦纶吸湿性较差，好于涤纶、锦纶氰基在酸、碱作用下会水解，强碱处理易发黄氰基在酸、碱作用下会水解，强碱处理易发黄耐氧化剂、还原剂耐氧化剂、还原剂四、氨纶的结构和主要四、氨纶的结构和主要 性能（性能（spandex)聚氨基甲酸酯弹性纤维聚氨基甲酸酯弹性纤维最大伸最大伸长为原原长的的8倍倍弹性好、性好、强力低、染色差力低、染色差耐热性差：耐热性差：150泛黄，泛黄，175以上会发粘以上会发粘耐光稳定性差：泛黄、脆损耐光稳定性差：泛黄、脆损聚酯型不耐强碱和含氯氧化剂聚酯型不耐强碱和含氯氧化剂聚醚型化学稳定性较好聚醚型化学稳定性较好五、聚乳酸纤维的结构和主要性能五、聚乳酸纤维的结构和主要性能(PLA)原料：以天然糖为原料，（玉米、小麦、甜菜、大米）原料：以天然糖为原料，（玉米、小麦、甜菜、大米）加工过程：加工过程：发酵工艺生产乳酸发酵工艺生产乳酸缩聚生成聚乳酸缩聚生成聚乳酸纺丝纺丝已开发出塑料级、薄膜级、纤维级、医药级多个分子量级别的聚乳酸已开发出塑料级、薄膜级、纤维级、医药级多个分子量级别的聚乳酸应用：玉米塑料、可吸收缝线、可吸收支架等应用：玉米塑料、可吸收缝线、可吸收支架等PLA纤维性能：纤维性能：具有生物降解性具有生物降解性极好的悬垂性、吸湿透气性极好的悬垂性、吸湿透气性耐日晒耐日晒抑菌防霉抑菌防霉保形性、抗皱性好保形性、抗皱性好丝般的光泽、触感柔软丝般的光泽、触感柔软强力高、耐热性好（与聚酯相当）强力高、耐热性好（与聚酯相当）熔融温度低：熔点熔融温度低：熔点175耐碱性差耐碱性差染色性好：分散染料，染色性好：分散染料，100染色染色绿色纤维：绿色纤维：来源丰富、可再生、可降解来源丰富、可再生、可降解价格：价格：PLA：23000元元/吨吨PET：14000元元/吨吨异形异形纤维纤维 超细纤维超细纤维夹层导电纤维：环芯结构掺入碳黑夹层导电纤维：环芯结构掺入碳黑