常用纺织纤维性能5Word文件下载.docx

常用纺织纤维性能5Word文件下载.docx

《常用纺织纤维性能5Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常用纺织纤维性能5Word文件下载.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

纵向有螺旋形天然扭曲（convolution），横截面

呈腰圆形（kidneyshaped）。

（1）长度：

23~45mm；

细度：

0.15~0.2tex；

扭曲数：

60~120个/cm.

（2）单细胞纤维的化学成分：

纤维素94%wt.,蜡状物0.6%wt.,灰分1.2%wt.,果胶物0.9%,含氮物等。

（3）结构与性质：

*初生胞壁（primarywall）---层厚0.1~0.2µ

m，决定棉纤维表面性质。

外层由果胶物质和蜡状物组成（角皮层），内二层是纤维素网状结构，横缠竖绕。

拒水性，影响染整，前处理的去除对象。

*次生胞壁（secondwall）---层厚约4µ

m，占90%wt.，共生杂质少，决定棉纤维性质。

层中很多同心日轮，同心轮按走向S、Z、S分三层，纤维走向与轴向夹角20~30度，走向变化，内层直。

*胞腔（medulla，lumen）---中空，占横截面1/10，含蛋白质和色素，决定棉纤维颜色。

染料和化学处理剂通道。

空腔的大小及纤维细胞壁的厚薄视棉花的品种及成熟度（maturity）而定。

2、棉纤维的制取及初加工：

籽棉→轧制（轧棉—皮辊轧棉、锯齿轧棉）→（皮棉）原棉。

含糖棉（糖污棉）的处理。

（二）、麻纤维的生长、制取及形态结构特点

1、麻纤维：

韧皮纤维（bastfiber，stemfiber,phloemfiber）、叶纤维（leaffiber）、果壳纤维（nuthuskfiber）的总称。

韧皮植物茎结构：

青皮、韧皮部、木质部、髓腔。

♦苎麻（ramie）：

中国草

苎麻麻茎→剥皮（扯剥、砍剥）→麻皮→刮青→原麻→脱胶→精干麻（degummedramie）。

（单纤维纺纱）

♦亚麻（flax）：

亚麻麻茎（原茎）→浸渍（retting）→干茎→碎茎、打麻（breakingandscutching）→打成麻。

（工艺（束）纤维纺纱）

♦黄洋麻（jute,kenaf）：

黄麻、洋麻麻茎→沤麻（清洗retting）→熟麻。

（束纤维纺纱）

2、麻纤维形态结构特点

苎麻、亚麻、黄麻等韧皮纤维：

厚壁、端闭、狭腔单细胞。

长短、外形、成分各异。

纤维素含量不高（伴生物含量高）。

特点：

纵向：

竖纹和横节，端头多样：

锤头、分支形（苎麻），细尖（亚麻）、钝角形（黄麻、大麻）。

横截面：

腰圆形、椭圆形或多角形。

长径：

苎麻—20~250mm（长）,30-40µ

m（径）；

亚麻—17~25mm（长）,12-17µ

洋麻—2~6mm（长）,14~33µ

m（径）

黄麻—2~4mm（长）,15~18µ

m（径）。

（三）粘胶纤维形态结构特点

粘胶（Rayon,viscose）纤维经典的生产方法：

取之于木材等的天然纤维素→碱纤维素→老化→纤维素磺酸酯→溶于氢氧化钠→纺丝液→喷丝头→凝固浴→纤维素（纤维状）。

★特点：

*人造纤维，形态与纺丝成形方法有关。

常规粘胶纤维纵向为平直的圆柱体。

*横截面：

不规则的锯齿形，有皮芯（sheath-core）结构，皮层较芯层结构，结晶度、取向度高。

*纤维较纯净，在纺丝生产中已除杂。

小结：

主要讲了棉、麻、粘胶的生长及结构特点。

作业：

比较一下棉、麻在结构上的异同点。

板书设计：

常用纺织纤维的生长及结构

（四）小结

（五）作业

课后记：

上一学期，大家已经学习了纺织材料学，已经对纺织纤维的生长、结构特点有了一个初步的了解，

在此基础之上，进一步讲解生长及结构特点，同学们接受起来较为容易。

无迟到、旷课的现象。

参考资料：

染整概论张洵栓中国纺织出版社

纤维素纤维的化学结构

1、理解并掌握纤维素纤维的化学结构。

2、了解纤维素纤维的超分子结构。

3、了解纤维素纤维超分子结构与性能之间的关系。

培养独立思考问题的能力。

培养学生养成正确的学习态度。

化学结构提点

与酸、碱的反应

上一次课我们学习了常用纤维（棉、麻、粘胶）的生长、制取及形态结构特点，对这几种纤维有了一个更加深入的了解。

在此基础上，我们进一步学习其化学结构。

（一）纤维素纤维基本结构：

来源不同，形态结构不同，但其化学分子的单元结构和链接方式都一样——由β-D-葡萄糖残基（剩基）（glucoseresidue）彼此以1，4苷键联结而成。

*纤维素分子化学式：

（C6H10O5）n

式中n：

聚合度dp（degreeofpolymerization）

不同种纤维，葡萄糖剩基单元数不同，即平均分子链长不同。

n：

10000~15000（棉、麻）；

250~500（粘胶）；

n：

500-600（富强纤维）；

450-550（Modal纤维）；

500~550（Tencel纤维）

（二）纤维素化学结构特点：

1）每个环上有三个—OH，反应活性点

2）环间—O—（苷键）连接

3）链端：

有一个半缩醛羟基（潜在醛基），具还原性

4）链刚性，氢键（hydrogenbond）多，强度高。

（三）纤维素纤维的化学性质

由纤维素分子化学结构所决定，受超分子结构、形态结构影响。

根据纤维素的化学结构，纤维素的化学反应主要通过两方面表现出来：

（1）.与苷键有关的反应。

大分子截断的反应（水解剂与苷键相互作用，在一定条件下引起苷键的断裂）

（2）.与羟基有关的反应。

很多试剂都能与葡萄糖基环中的羟基发生反应，生成不同的纤维素衍生物。

1、与酸（acid）作用

酸促使苷键水解（hydrolysis）：

　酸做为催化剂（catalyst）

酸的作用：

酸使纤维素纤维织物初始手感变硬，然后强度严重下降。

酸的种类、作用时间、温度、纤维结构影响水解反应速率。

生产上应用：

含氯漂白剂漂白后，稀酸处理，起进一步漂白作用；

中和过剩碱；

烂花、蝉翼等新颖印花处理。

用酸注意：

稀酸、低温、洗净，避免带酸干燥。

2、与碱作用

常温稀碱中稳定，浓碱溶胀，高温稀碱有氧气易氧化、断裂苷键，强力下降。

浓碱溶胀：

各向异性、不可逆。

结晶度下降，无定形区增加

　　——棉织物丝光、碱缩处理理论根据。

　　反应：

酸性纤维素分子与碱拟醇钠反应

C2H5OH+NaOHC2H5ONa+H2O

Cell-OH+NaOHCell-ONa+H2O+热;

or以分之间力结合

Cell-OH﹡NaOH+热

　　反应可逆，水洗除碱，恢复纤维素分子。

溶胀（swelling）：

绝大多数的线型高分子物都能在适当的溶剂中发生溶解，但在溶解以前，可以观察到体积显著增大的现象，这是低分子物中所没有的一种现象，通常称之为溶胀。

对于无取向的高分子物来说，这种溶胀是各向同性的，但是对于具有某种取向的线型高分子物，例如纺织纤维，则存在着各向异性。

实际上可以将高分子物在某种溶剂中的溶解看作是一种无限溶胀。

3、与氧化剂作用

纤维素分子对不同氧化剂作用有不同的敏感程度。

强氧化剂完全分解纤维素。

中、低强度氧化剂在一定条件下氧化分解纤维素能力弱，可用来漂白织物。

发生氧化的情况：

碱性介质条件下，空气中的O2直接氧化；

漂白处理。

氧化反应：

Cell-OH+[O]Cell-CHO,Cell-C=O,Cell-COOH

还原型—-CHO，=C=O，潜在损伤

氧化纤维素：

酸型—-COOH

防止发生氧化的措施：

（1）碱性介质条件下加工时，隔绝与氧气的接触（采用较大浴比waterbath，bathratio；

加压加工时排净空气）；

（2）加还原剂（reductant,reducingagent）；

（3）采用合理的漂白工艺参数（parameter）。

　4.纤维素对还原剂稳定。

　5.纤维素的酯醚化反应

酯醚化反应一般以碱纤维素作为中间过程。

利用酯醚化反应，可改变纤维的性质。

（酯醚化程度用DS表示）

（四）、纤维素纤维的超分子结构

超分子结构：

在分子结构基础上、由许多个分子集聚时所形成的分子聚集态结构。

介于纤维形态结构和分子结构之间。

描述纤维中长链分子（高分子）排列状态、排列方向、聚集松紧程度。

（五）超分子结构与性能：

超分子结构对纤维的化学、物理或力学性能影响很大。

•结晶度与物理性能：

结晶度高，分子间紧密、作用力大，纤维强度大；

纤维断裂在于超分子结构缺陷处。

结晶度低，分子间松散，纤维强度也较低，断裂延伸度可能较大。

•取向度与物理性能：

取向度高（丝光棉），纤维强度高，断裂延伸度降低，因为分子链、微晶排列轴向平行，分子间作用力大，应力集中点（缺陷）少，分子链不易断裂和滑移。

•超分子结构与化学性能：

结晶度高，结构紧密，空隙小又少，化学物质不能进入结晶区，例如染料分子不易进入，只在无定形区，得色深不易（麻）。

（可极度accessibility）

主要讲了纤维素纤维的化学结构及超分子结构。

比较一下棉、麻在性能、超分子结构上的异同。

纤维素纤维的化学结构

（二）化学结构特点

（四）纤维素纤维的超分子结构

（五）超分子结构与性能

（六）小结

（七）作业

本次课主要讲解了纤维素纤维的化学结构及超分子结构，理论与实践联系的较为紧密，有一定的难度，希望同学们课后认真复习、巩固。

纪律良好，无迟到、旷课的现象。

蛋白质纤维的结构和主要性能

1、理解并掌握蛋白质纤维的化学结构。

2、掌握蛋白质纤维分子结构与性能之间的关系。

化学结构特点

上一次课我们学习了常用纤维（棉、麻、粘胶）的生长、制取及形态结构特点、化学特点，继续对蛋白质纤维。

蛋白质分子为最小组成单元。

蛋白质纤维：

天然—羊毛、丝、

人造—大豆、牛奶、蚕蛹、猪毛等等。

（一）蛋白质的基本知识

﹡蛋白质分子：

由α-氨基酸（aminoacid）缩合反应而得的高分子。

﹡组成元素：

C、H、O、N，少量S、P、I、…

﹡分子链：

NH2CHC-NH-CH-C-NH-…-CH-C-NH-CH-COOH

-NH-CHR-CO-：

氨基酸剩基，构成蛋白质大分子主链（多肽链）。

侧基-R：

20多种，即20多种氨基酸。

多肽链中各种氨基酸按一定顺序相互连接而成蛋白质的初级结构。

由主链和侧链上各种基团间的氢键、盐式键、胱氨酸键（二硫键）等构成蛋白质的空间构象。

﹡蛋白质分子副键：

由分子主链、侧基的极性或非极性基团、离子基团相互作用而成。

由于副键数量众多而能稳定蛋白质分子空间构象。

（二）蛋白质的性质

﹡蛋白质两性性质：

H+3N-P-COOHH2N-P-COOHH2N-P-COO-H+3N-P-COO-

等电点（PI）：

蛋白质分子上正、负电荷数量相等时溶液的pH值。

此时分子不会向电极移动。

羊毛的PI:

4.2-4.8,桑蚕丝的PI：

3.5-5.2。

等电点时纤维溶胀、溶解度最低。

（三）羊毛纤维的生长及初加工

1、基本知识

原毛：

从羊身上剪下来未经任何加工的毛。

原毛中的杂质、污物：

（1）生长过程中自身产生的：

羊毛脂、羊毛汗；

（2）生长过程中由外界因素造成的：

草杂、沙土、粪尿、印记、药物等。

原毛组成：

羊毛角蛋白~50%-~70%，羊毛脂等杂质~50%-30%

套毛：

一只羊身上剪下的完整的毛。

羊毛纤维的初加工：

原毛（经拣选）→开毛、洗毛→洗净毛→炭化（）→炭化净毛。

2、羊毛纤维的结构和主要化学性能

形态结构：

鳞片层（、皮质层（）、髓质层（粗纤维有）

元素构成：

C、H、O、N、S---

构成羊毛角蛋白的氨基酸中，二氨基氨基酸（精氨酸、赖氨酸）、二羧基氨基酸（天门冬氨酸）和含硫氨基酸（胱氨酸）的含量很高。

空间构象：

α-螺旋结构。

外力作用下，可变成β构型。

网状结构。

基原纤、微原纤、原纤。

3、羊毛性质：

（1）、可塑性：

低温、干态，羊毛分子结构、高层次结构调整较慢，加工产生的内应力难消除。

湿热条件下，由于羊毛分子肽链构象α、β变换，副键拆开、重建较易，因此，羊毛在外力下作用不同时间，然后在蒸汽中自由放置，出现过缩、暂定、永定三种现象。

A、过缩（很短时间）B、暂定（更高温收缩）C、永定（新形态固定住,不收缩）

（2）、热：

耐干热性差

（3）、水和蒸汽：

吸湿，回潮率14%。

水中异向溶胀。

沸水、蒸汽中长时间，分解（-S-S-）、失重。

（4）、酸：

耐酸，pH2-4沸染，H2SO4炭化除草。

高浓酸，损伤羊毛：

肽键水解、氨离子化、离子键拆开重接。

（5）、碱：

碱使羊毛严重损伤、变黄、溶解、含S降低：

主链水解、氨基酸水解、离子键拆开、二硫键断开。

（6）、还原剂：

羊毛二硫键、离子键被还原剂断开，羊毛损伤。

（7）、氧化剂：

强氧化剂分解羊毛，中强氧化剂对羊毛有损伤作用，控制条件可漂白羊毛：

NaClO,H2O2

三、蚕丝结构和性能

蚕丝形态结构、超分子结构、分子结构示意：

1、蚕丝组成：

丝素70~80%，丝胶20~30%，其他杂质：

少量。

与羊毛区别：

（1）、组成-C、H、O、N，硫很少。

（2）、构成丝素的氨基酸主要是简单的乙氨酸、丙氨酸、丝氨酸组成，丝素的分子链含有许多-CONH-键结构，肽链在结晶区几乎是完全展直的。

另外还有有较大侧基的芳香族氨基酸、单氨基二羧基氨基酸和单羧基二氨基氨基酸，形成无定形区，属于β－折叠链构象。

无α-螺旋构象。

2、丝素

丝素结构：

分子线形、支形，聚合度400~500，晶区伸直链，不如羊毛弹性、延伸。

无定形区亲水基集中，

丝素性质：

v吸湿性：

10%，水中异向溶胀。

v耐热性：

好，120℃也不变。

热传导性低，保暖性好。

v盐作用：

因交联少，溶胀、溶解。

高价盐溶胀不明显，被丝素吸收后增重。

v酸作用：

不如羊毛。

酸缩处理。

丝鸣处理。

v碱作用：

差，比羊毛好。

弱碱性精练。

v氧化还原：

氧化与羊毛相似，漂白不用NaClO。

耐还原剂。

3、丝胶

丝胶结构：

无定形、球状蛋白，从外到里分四个层次。

组成：

侧基含较多亲水基团（-COOH、-OH、-NH2），支化程度比丝素高。

丝胶性质：

丝胶吸湿性好，水易进入，具有水溶性。

低温溶胀，在100℃沸水煮能溶解，脱胶：

pH~10，95℃，30分钟。

丝胶结构不稳定，在存放中会变性，无规结构变成折叠链晶状，疏水基分布到丝胶表面。

变性后丝胶不易溶于水，对蚕丝脱胶不利。

主要讲了蛋白质纤维的相关性质。

比较一下羊毛、蚕丝在结构及性质上的异同。

蛋白质纤维的结构和主要性能

（四）、蚕丝结构和性能

（五）小结

（六）作业

本次课主要讲解了蛋白质纤维的化学结构，理论与实践联系的较为紧密，有一定的难度，希望同学们课后认真复习、巩固。

合成纤维的结构和主要性能

1、理解并掌握合成纤维的化学结构。

2、了解合成纤维的超分子结构及结构与性能之间的关系。

我们已经学习了纤维素纤维、蛋白质纤维的生长特点、结构特点及化学性质，接下来继续学习合成纤维的相关性质。

合成纤维形态结构（和超分子结构）与纺丝方法、喷丝口形状相关性大，比天然纤维的形态结构简单，层次少。

（一）、涤纶（PET）的结构和主要性能

聚对苯二甲酸乙二醇酯

1、形态结构：

纵向光滑、均匀无条痕，横向圆形实体，或异形。

2、分子结构特点：

•只有弱极性基团（酯基），吸湿性差、染色性差。

•-COO-酯基具有一定反应性，如水解；

但苯基、亚乙基稳定，故涤纶化学稳定性好。

•分子线性、没有大的侧基及支链，规整，分子聚集时容易紧密堆积（结晶），使纤维形状、强度好。

-OCH2CH2O-具柔性，故可折叠。

3、超分子结构：

与纺丝工艺有关——初生丝：

完全无定形。

经热拉伸，40~60%结晶度。

成形后的涤纶纤维仍然可以再经加热熔化，是热塑性纤维超分子结构模型：

折叠链缨状原纤模型——伸直链晶体+折叠链晶体+无定形区。

4、涤纶性能：