工学纺织纤维的基础知识.pptx

第一章 纺织纤维的基本知识第一节第一节 纺织纤维定义、要求与分类纺织纤维定义、要求与分类一、纤维的定义与要求一、纤维的定义与要求二、纤维的分类二、纤维的分类一、纤维的定义与要求一、纤维的定义与要求1.纤维纤维：直径一般为几微米到几十微米，而长度比直径大百倍、千倍以上的细长物质，如棉花、肌肉、毛发等。2.纺织纤维纺织纤维：纤维长度达到数十毫米以上，具有一定的强度、一定的可挠曲性和互相纠缠抱合性能和其它服用性能而可以用来制造纺织制品（如纱、线、绳带、机织物、针织物、非织造布等）的纤维。一、纤维的定义与要求一、纤维的定义与要求 3.纺织纤维应具备的基本性能纺织纤维应具备的基本性能n具有适当的长度和细度具有适当的长度和细度 n具有一定的强伸度具有一定的强伸度n具有一定的柔软性和弹性具有一定的柔软性和弹性 n具有一定的吸湿性和染色性具有一定的吸湿性和染色性n具有一定的保暖性具有一定的保暖性 n具有一定的化学稳定性具有一定的化学稳定性 二、纤维的分类二、纤维的分类1.按纤维来源2.按纤维长度种子纤维：棉韧皮(叶子)纤维：麻 植物纤维(天然纤维素纤维天然纤维素纤维)动物纤维(天然蛋白质纤维天然蛋白质纤维)动物毛发：羊毛毛、羊绒绒分泌物：蚕丝丝、蜘蛛丝丝 化学纤维天然纤维再生纤维：粘胶合成纤维：七大纶纤维矿物纤维(无机纤维无机纤维)自然界物质自然界物质人工制造人工制造以天然高聚物为原料以天然高聚物为原料以石油等中所提取的小分子以石油等中所提取的小分子为原料为原料1.按纤维来源无机纤维：玻璃纤维、碳纤维果实纤维：木棉、椰子纤维茎秆纤维：竹纤维石棉二、纤维的分类二、纤维的分类纤维来源n天然纤维：天然纤维：自然界里原有的或从人工种自然界里原有的或从人工种植的植物中、人工饲养的动物的毛发和植的植物中、人工饲养的动物的毛发和分泌液中分泌液中直接获取直接获取的纤维。的纤维。n化学纤维化学纤维：以天然的或合成的高聚物以：以天然的或合成的高聚物以及无机物为原料，经过及无机物为原料，经过人工加工人工加工的纤维。的纤维。天然纤维n植物纤维：植物纤维：取自于取自于植物植物种子、韧皮、种子、韧皮、叶子、果实或茎秆的纤维叶子、果实或茎秆的纤维。（纤维素。（纤维素纤维）纤维）n动物纤维：动物纤维：取自于取自于动物动物的毛发或分泌的毛发或分泌液的纤维。液的纤维。（蛋白质纤维）（蛋白质纤维）n矿物纤维：矿物纤维：从纤维状结构的从纤维状结构的矿物矿物岩石岩石中获得的纤维。中获得的纤维。（无机纤维）（无机纤维）化学纤维n再生纤维：再生纤维：以以天然高聚物天然高聚物为原料，制成浆液的为原料，制成浆液的化学组成基本不化学组成基本不变变并高纯净后制成的纤维。并高纯净后制成的纤维。n合成纤维：合成纤维：以煤、石油、天然气、农副产品等以煤、石油、天然气、农副产品等低分子化合物低分子化合物为为原料，先制成单体，再经过化学合成为高聚物，纺制的纤维。原料，先制成单体，再经过化学合成为高聚物，纺制的纤维。n半合成纤维：半合成纤维：以天然高聚物为骨架，通过与其他化学物质反以天然高聚物为骨架，通过与其他化学物质反应，应，改变组成成分改变组成成分，再生成天然高分子的衍生物而制成的纤维。，再生成天然高分子的衍生物而制成的纤维。n无机纤维：无机纤维：以以天然无机物或含碳高聚物纤维天然无机物或含碳高聚物纤维为原料，经人工抽为原料，经人工抽丝或丝或直接碳化直接碳化制成的纤维。制成的纤维。2、按纤维长度、按纤维长度(1)长丝：长度达几十米或上百米长丝：长度达几十米或上百米n天然长丝天然长丝n化纤长丝化纤长丝(2)短纤维短纤维：长度较短的纤维：长度较短的纤维(1)天然短纤维天然短纤维n棉：棉：40mmn毛：毛：50-75mmn苎麻：苎麻：120-250mmn亚麻：亚麻：25-30mm(2)化纤短纤维化纤短纤维n棉型化纤：棉型化纤：33-51 mm n毛型化纤毛型化纤：64-114 mm n中长型化纤中长型化纤：51-76 mm 二、纤维的分类二、纤维的分类n化纤长丝化纤长丝 化学纤维加工中不经切断的纤化学纤维加工中不经切断的纤维称为长丝。维称为长丝。n化纤短纤维化纤短纤维 化学纤维在纺丝后加工中，化学纤维在纺丝后加工中，可以切断成各种长度规格的短纤维，有可以切断成各种长度规格的短纤维，有棉型、毛型和中长型三种类型。棉型、毛型和中长型三种类型。课后作业（二）课后作业（二）1、纺织纤维的定义及其具备的性质？、纺织纤维的定义及其具备的性质？2、名词解释：天然纤维、化学纤维、再生、名词解释：天然纤维、化学纤维、再生纤维、合成纤维？纤维、合成纤维？3、列表简述纤维的分类？、列表简述纤维的分类？三、纤维的结构三、纤维的结构（一）定义（一）定义n是指构成纤维的长链分子的是指构成纤维的长链分子的组成组成以及它们在以及它们在空间的空间的排列位置排列位置和纤维的和纤维的宏观形状宏观形状。（二）分类（二）分类1.大分子结构大分子结构2.超分子结构（凝聚态结构）超分子结构（凝聚态结构）3.形态结构形态结构1.纤维的大分子结构纤维的大分子结构 （1）链原子的类型与排列链原子的类型与排列 A.均链大分子均链大分子n主链都是靠相同的碳原子以共价键形式相联结的（主链都是靠相同的碳原子以共价键形式相联结的（C-C)n可塑性比较好，服用纤维有一定缺点可塑性比较好，服用纤维有一定缺点 B.杂链大分子杂链大分子n主链是由两种或两种以上的原子所构成的（主链是由两种或两种以上的原子所构成的（C-O、C-N、N-S）n可塑性和服用性能都较好可塑性和服用性能都较好 C.元素有机高分子元素有机高分子n主链上含有磷、硼、硅、铝、钛等元素，侧链上含有有机基团主链上含有磷、硼、硅、铝、钛等元素，侧链上含有有机基团n有机物的弹性和韧性，无机物的高耐热性有机物的弹性和韧性，无机物的高耐热性1.纤维的大分子结构纤维的大分子结构（2）单基（链节）单基（链节）n构成纤维大分子的基本化学结构单元构成纤维大分子的基本化学结构单元n影响：耐酸、耐碱、耐光、吸湿性、染色性影响：耐酸、耐碱、耐光、吸湿性、染色性（3）聚合度）聚合度（DP)n构成纤维大分子的单基的数目，或一个大分子构成纤维大分子的单基的数目，或一个大分子中的单基重复的次数。中的单基重复的次数。n影响：强度影响：强度1.纤维的大分子结构纤维的大分子结构（4）侧基侧基n分布在大分子主链两侧并通过化学键与主链连分布在大分子主链两侧并通过化学键与主链连接的化学基团接的化学基团n影响：热学性质、力学性质和耐化学性质影响：热学性质、力学性质和耐化学性质（5）端基）端基n大分子两端的结构单元大分子两端的结构单元n影响：纤维的光、热稳定性影响：纤维的光、热稳定性1.纤维的大分子结构纤维的大分子结构（6）大分子链的柔曲性大分子链的柔曲性A.定义：指纤维大分子在一定条件下，通过内定义：指纤维大分子在一定条件下，通过内旋转或振动而形成各种形状的难易程度的特性。旋转或振动而形成各种形状的难易程度的特性。B.因素因素a.温度温度b.纤维大分子结构纤维大分子结构n主链上原子价键的旋转性主链上原子价键的旋转性n侧基的大小和极性侧基的大小和极性c.影响：弹性影响：弹性2.纤维的超分子结构纤维的超分子结构-在分子间作用力下，纤维内大分子之间的排在分子间作用力下，纤维内大分子之间的排列和堆砌结构称为纤维的列和堆砌结构称为纤维的凝聚态结构凝聚态结构也称超分也称超分子结构。子结构。（1）大分子间的作用力大分子间的作用力A.原因及类型原因及类型n范德华力范德华力n氢键氢键n盐式键盐式键n化学键化学键B.影响：强度影响：强度名称名称产生原因产生原因特点特点范范德德华华力力定定向向力力产生于极性分子间，是由它们的永久偶极产生于极性分子间，是由它们的永久偶极矩作用而产生的矩作用而产生的作用能量作用能量35千卡千卡/克分子；克分子；与温度有关与温度有关诱诱导导力力由相邻分子间的诱导电动势产生的，产生由相邻分子间的诱导电动势产生的，产生于极性分子与非极性分子之间于极性分子与非极性分子之间1.53千卡千卡/克分子；与温克分子；与温度有关度有关色色散散力力由相邻原子上的电子云旋转引起瞬时的偶由相邻原子上的电子云旋转引起瞬时的偶极矩而产生的。产生一切非极性分子中。极矩而产生的。产生一切非极性分子中。0.22千卡千卡/克分子；与温克分子；与温度无关度无关氢键氢键大分子侧基（或部分主链上）极性基团之大分子侧基（或部分主链上）极性基团之间的静电吸引力（如间的静电吸引力（如NH2，COOH，OH，CONH等）等）能量能量1.310.2千卡千卡/克分克分子距离子距离2.33.2A；与温度；与温度有关有关盐式键盐式键在部分大分子侧基上，某些成对基团之间在部分大分子侧基上，某些成对基团之间接近时，产生能级跃迁的原子转移，从而接近时，产生能级跃迁的原子转移，从而基团间形成相互结合的化学键。基团间形成相互结合的化学键。是化学键中作用力较弱的一是化学键中作用力较弱的一种，能量种，能量3050千卡千卡/克分克分子子化学键化学键少数纤维的大分子之间存在着桥式侧基。少数纤维的大分子之间存在着桥式侧基。能量能量50200千卡千卡/克分子克分子2、纤维的超分子结构、纤维的超分子结构（2）聚集态结构（结晶态和非晶态）聚集态结构（结晶态和非晶态）A.结晶态和结晶区结晶态和结晶区n大分子链段排列规整；大分子链段排列规整；n结构紧密，缝隙孔洞较少；结构紧密，缝隙孔洞较少；n相互间结合力强，互相接近的基团结合力互相饱和。相互间结合力强，互相接近的基团结合力互相饱和。B.非晶态和非晶区非晶态和非晶区n大分子链段排列混乱，无规律；大分子链段排列混乱，无规律；n结构松散，有较多的缝隙、孔洞；结构松散，有较多的缝隙、孔洞；n相互间结合力小，互相接近的基团结合力没饱和。相互间结合力小，互相接近的基团结合力没饱和。C.大小表征：大小表征：结晶度结晶度D.影响：吸湿性和染色性影响：吸湿性和染色性2、纤维的超分子结构纤维的超分子结构（3）取向结构）取向结构A.定义：指大分子排列方向与纤维轴向符合的程度定义：指大分子排列方向与纤维轴向符合的程度B.表征表征n角度角度n取向度取向度fC.影响影响n强度强度n各向异性各向异性2、纤维的超分子结构纤维的超分子结构（4）纤维的原纤结构）纤维的原纤结构 A.基原纤基原纤B.微原纤微原纤C.原纤原纤D.巨原纤巨原纤E.细胞细胞不同种类的纺织纤维，其结构层次并不相同，有的纤维可能经历不同种类的纺织纤维，其结构层次并不相同，有的纤维可能经历以上各个层次，有的纤维可能不经历某个层次。以上各个层次，有的纤维可能不经历某个层次。一般来说，经历层次一般来说，经历层次越多的纤维，其结构较为疏松，而经历层次越少的纤维，其结构较为越多的纤维，其结构较为疏松，而经历层次越少的纤维，其结构较为紧密。紧密。3、纤维的形态结构、纤维的形态结构（1）长度（2）细度（3）卷曲和转曲课后作业（三）n1、名词解释：单基、聚合度、结晶度、取向度。n2、试述纤维的结构及其对纤维性能的影响。n3、纤维的原纤结构有哪些？棉麻丝毛石棉常常用用纺纺织织纤纤维维的的单单基基化化学学组组成成