纤维的分类及发展ppt课件

1,纤维的分类及发展,2,第一节 纤维及其分类,一、纤维定义与要求 二、纤维的分类与命名 1天然纤维 2化学纤维 3其他分类,3,纤维,纤维(What is a fiber?) 长宽比在103倍以上、粗细为几微米到上百微米的柔软细长体，有连续长丝和短纤之分。 Large length to width ratio 纺织纤维 长度达到数十毫米以上具有一定的强度、一定的可挠曲性和一定的服用性能，可以生产纺织制品的纤维。 Small enough to be flexible,4,纤维的基本性能,(1)一定的长度和长度整齐度； (2)一定的细度和细度均匀度； (3)一定的强度和模量； (4)一定的延伸性和弹性； (5)一定的抱合力和摩擦力； (6)一定的吸湿性和染色性； (7)一定的化学稳定性。 对于特殊用途的纺织纤维，还应具备一些特殊的要求，如阻燃、抗菌等。,5,表1-1 主要天然纤维的来源分类与名称,6,表1-2 化学纤维的分类及名称,7,第二节 各类常用纤维简介,一、天然纤维素纤维 棉,8,棉纤维的生长发育,棉纤维是由胚珠(即将来的棉籽)表皮壁上的细胞伸长加厚而成的。一个细胞长成一根纤维. Cotton: seed hair obtained from the boll of the cotton plant 4000 fibers/seed, max 20,000 fibers/seed 250,000 fibers/boll,9,棉纤维正常生长发育分三个阶段 增长期 加厚期 干涸期（扭曲期） 增长期：纤维加长，形成胞壁 加厚期：长度基本长足，主要是胞壁加厚 干涸期：失去水分、胞壁扭转，沿纤维纵向形成天然转曲。,棉纤维的生长发育,10,图1-1 不同来源棉种纤维的截面示意图,按品种分类 长度(mm) 细度(dtex) 强度(km) 陆地棉(细绒棉) 2333 1.432.22 2125 海岛棉(长绒棉) 3345 1.21.4 30 亚洲棉(粗绒棉) 1524 2.54.0 12,11,棉花的初加工 (P36),棉花的初加工也叫轧棉或轧花 初加工的目的是使籽棉上的纤维（俗称衣分）和棉籽分离,除去棉籽和部分杂质。 籽棉皮棉（轧花厂的称呼） 籽棉原棉（纺纱厂的称呼）,12,按棉花的初加工分类 皮辊棉 锯齿棉,13,皮辊棉和锯齿棉的比较,14,按纤维色泽分类(creamy white to gray) 白棉 彩色棉（遗传育种） 黄棉 灰棉,15,棉纤维的形态结构和品质,正常生长的棉纤维形态结构 截面：腰圆形，有中腔(kidney-bean shaped with a lumen) 纵向：天然转曲 the twists reverse in direction along the length,16,棉纤维的成熟度degree of maturity 定义纤维细胞壁的增厚程度，胞壁越厚，成熟度越好。,17,根据成熟度可把棉纤维分为： 成熟、未成熟、完全未成熟（死纤维）、过成熟及完全成熟棉。,未成熟 成熟 过成熟 实际形状 图1-2 棉纤维成熟度的理论几何图示,18,成熟度指标 成熟系数：指棉纤维中断截面恢复成圆 形后相应于双层壁厚与外径之比的标定值,成熟度指标及测试方法,式中：M-棉纤维成熟度系数； -棉纤维壁厚； D -棉纤维截面复圆后的直径。,19,成熟度测试方法： 中腔胞壁对比法 NaOH膨胀法 偏振光,20,棉纤维的成熟度与纺纱工艺、成品质量的关系,成熟度高的棉纤维能经受打击，易清除杂质； 吸湿较低，弹性较好，加捻效率较低； 在加工过程中飞花和落棉少，成品制成率高； 吸色性好，织物染色均匀。 成熟度中等的棉纤维，由于纤维较细，成纱强度高。,21,细绒棉的M在1.5 2.0为成熟纤维， 一般纺纱用的M在1.7 1.8为最佳； 未成熟的M2.0；死纤维M0.7，完全不成熟纤维M0，完全成熟纤维M5.0。 长绒棉在1.7 2.5为成熟棉，理想的纺用M在2.0左右,22,木棉,（a）开裂木棉果实,（b）纤维表面,图1-3木棉纤维果实及纤维形态图,23,麻,24,表1-3 部分麻纤维的化学组成,25,麻纤维的初加工,目的：去除非纤维类物质的加工，主要是胶质物质。 根据脱胶程度不同，分为 全脱胶：胶质全部脱去，纤维呈单根状态，如苎麻 半脱胶：仅脱去部分胶质，束状纤维，如亚麻、黄麻等 脱胶的方法主要有 微生物脱胶 黄红麻：剥皮法 麻株鲜剥鲜皮（或晾干后的干皮）选麻扎把天然浸沤洗麻晾干整理分级打包成件。 带杆法 鲜麻株（或晾干后的麻株）选麻成捆天然浸沤压麻剥洗晒干、整理分级打包成件 亚麻 化学脱胶 苎麻：生苎麻高压高温碱煮脱胶浸酸中和清洗脱水给油烘干单纤维苎麻,26,工艺纤维,工艺纤维：又称束纤维 亚麻、黄麻、洋麻等单纤维很短，不能采用单纤维纺纱，而是以许多植物单细胞藉胶质粘合集束而成的束纤维作为纺纱用纤维，称为工艺纤维。 苎麻单纤维：150-250mm 亚麻：15-20mm 大麻：10-15mm 黄麻：2-4mm,27,麻纤维的主要性能,指标 长度 细度 外观 强伸性能 主要特性 吸湿散湿好（舒适性好） 强伸性、刚性大（织物有刺痒感） 弹性差（织物易起皱） 挺、爽、透气,28,3叶纤维 剑麻 湿强比干强高 耐海水腐蚀性强，适用于作船用缆绳和网具。 蕉麻 用途与剑麻同 4竹纤维 浙江的毛竹 长度：1.3 3.1mm 性能与麻接近，吸湿性好,29,二、天然蛋白质纤维,1绵羊毛 2特种动物纤维 3丝纤维,30,羊毛的生长和获得,羊毛由羊皮肤上的细胞生长而成。 不均匀成簇生长 毛丛（导向毛，簇生毛） 羊毛的获得 抓毛：散毛 剪毛：毛被，套毛 洗毛： 原毛 洗净毛,31,（a）套毛及去除部位,32,1、绵羊毛,羊毛纤维的结构与形态 羊毛纤维的结构：（沿纤维径向分为三层） 鳞片层：保护、光泽、缩绒 皮质层：羊毛主体、双侧结构 髓质层：细羊毛无髓质层 羊毛纤维的形态 截面：近似圆形或椭圆形 纵向：有天然卷曲、表面覆盖鳞片,33,Morphology,34,羊毛结构与形态,35,分类1按组织结构,1、 绒毛（无髓毛） 细绒毛：弯曲最多，细度均匀，d30mm， 制造精纺呢绒、羊毛衫的主要原料。 粗绒毛：长度和细度都比较均匀， d3052.5mm 2、 发毛（有髓毛） 细刚毛：卷曲甚少或不明显，粗直，光泽强，d=52.575mm；制造长毛绒织物的优良原料。 粗刚毛：纤维粗直，无弯曲，长度较长，d75mm；制造地毯的优良原料，手感粗硬，无卷曲，纺织利用价值低于绒毛，刚性较大，并有耐压缩弹性。 3、 两型毛：介于绒毛和发毛之间，或介于有髓毛和无髓毛之间的中间型羊毛。在同一根羊毛上同时具有绒毛和发毛的特征，有断断续续的髓质层，纤维有明显的粗细不匀。 4、 死毛： 除鳞片层外，几乎全是髓质层的毛纤维。纤维粗短刚直，脆弱易断，色泽枯白，不易染色，没有纺织利用价值。,36,分类2按毛被上的纤维类型,1、同质毛 在整个毛被上的各个毛丛，都由一种粗细类型的毛纤维所组成。毛丛内部的纤维粗细、长短和弯曲基本一致。品质较好。 2、异质毛 在整个毛被的各个毛丛，由两种以上不同类型的羊毛所组成。多数有毛辫结构（细绒毛、粗绒毛、发毛、死毛）,37,山羊绒,通过抓、梳获得的 鳞片为环状，完整性好，紧贴毛干，手感柔软滑糯。 细度：14m 16m ，是动物纤维中最细的。,38,丝纤维,是指蚕吐丝而得到的天然蛋白质纤维。 分类（品种）： 1、家蚕丝：桑蚕丝； 2、野蚕丝：柞蚕丝Tussah silk 、蓖麻蚕丝、木薯蚕丝等,39,蚕的发育与蚕茧的形成 蚕的发育 经过卵、幼虫、蛹和成虫（蛾）四个阶段,40,蚕茧的形成,茧的形成 ： 由外里 分三层 茧衣（外层）：蚕吐丝时，最初吐出的凌乱的丝缕，成为茧的蓬松外廓。（丝缕细，强度差，丝胶含量多，绢纺原料） 茧层（中层）：茧衣里面，丝缕绕成丝圈，结构紧密，排列规则，是丝的主体。（丝较粗，强力好） 蛹（内层）： 吐丝将近终了时叠合成的疏松层。（丝最细，发脆，丝胶含量少，绢纺原料） 蚕丝细度分布不匀 外层:中层:内层1.1:1.5:0.8,41,蚕茧,42,蚕丝由蚕体内两个绢丝腺分泌的丝液凝固而成。 蚕体分泌的丝液有两种： 丝素：位于蚕丝中间部分 丝胶：包覆在丝素外面 一根蚕丝（茧丝）由两根丝素和包覆在外的丝胶组成。,43,蚕丝的初加工,工艺： 剥茧选茧煮茧缫丝复整 缫丝 精练 复整 蚕茧 生丝 熟丝 丝绞,44,缫丝,缫丝是将几根茧丝顺序抽出依靠丝胶抱合胶着成丝束的过程。 缫得的丝束称生丝； 经过精练脱胶后称熟丝。,45,蚕茧的工艺加工 剥茧选茧煮茧缫丝复整,46,蚕丝的形态结构,横截面：不规则椭圆形，两个丝素，外包丝胶(The two are called brins held together by sericin (gum or silk glue). Wild silk worms produce ribbon-like silk fibers 纵向：平直光滑,47,化学纤维概述,1884年，制造出世界上第一种化学纤维硝酸纤维 1905年，第一种工业化生产的化学纤 维粘胶纤维 1939年，美国杜邦公司开发出第一种合成纤维尼龙66（nylon 66） 我国化学纤维从 50 年代开始发展迅速,48,化学纤维,三、再生纤维 1再生纤维素纤维：棉浆粘胶、竹浆粘胶、高湿模量粘胶、日本的虎木棉（polynosic）、Modal、富强纤维、Tencel、Lyocell、强力粘胶纤维 2再生蛋白质纤维 共混纺丝（高再生蛋白质含量） 蛋白质与其他高聚物进行接枝共聚（低再生蛋白质含量）,49,四、普通合成纤维 1涤纶 2锦纶 3腈纶 4丙纶 5维纶 6氯纶,50,表1- 7常用合成纤维的名称及代号,51,五、差别化纤维 1基本定义与获得方法 指在原来纤维组成的基础上进行物理或化学改性处理，使性状获得一定程度改善的纤维。 2差别化纤维 变形丝 异形纤维 复合纤维 超细纤维 高收缩纤维 易染色纤维 吸水吸湿纤维 混纤丝,52,53,图1- 7分裂剥离法(a)和溶解去除法(b)示意图,54,55,复合纤维：由两种及两种以上聚合物，或具有不同性质的同一聚合物，经复合纺丝法纺制成的化学纤维。分并列型、皮芯型和海岛芯等。（P59）,56,六、功能性纤维 1抗静电和导电纤维 2蓄热纤维和远红外纤维 3防紫外线纤维 4阻燃纤维 5光导纤维 6弹性纤维,57,7抗菌防臭纤维 8变色纤维 9香味纤维 10相变纤维,58,图1- 8芳纶纤维的应用领域示意图,59,二、化学纤维制造概述 1纺丝融体或纺丝液的制备 2化学纤维的纺丝成形 3化学纤维的一般后整理,60,化学纤维的制造,化学纤维制造过程：,成纤高聚物的提纯或聚合,纺丝液的制备,纺丝,后加工,61,1. 纺丝液的制备 熔体法 熔融温度分解温度 如：涤纶、锦纶、丙纶、乙纶。 溶液法 熔融温度分解温度 如：粘胶纤维、醋酯纤维、腈纶、 氯纶、维纶。,62,2. 纺丝 纺丝熔体或纺丝液用计量泵定量供料通过喷丝孔后凝固成丝条的过程称为纺丝。喷丝孔喷出的丝条称为初生纤维。,63,纺丝,刚纺出来的丝称为初生纤维。初生纤维的内部结构不稳定，强度低、伸长大、弹性差，不具有纺纱价值。 根据纺丝液不同可分为 熔体纺丝：直接纺丝、切片纺丝 溶液纺丝：一步法，二步法,64,熔体纺丝,熔体纺丝： 将高聚物加热至熔点以上的适当温度以制备熔体，熔体经螺杆挤压机由计量泵压出喷丝孔，使成细流状射入空气中，经冷凝而成为细条。 过程简单、纺丝快、孔数少、截面多为圆形。 涤纶、锦纶、丙纶采用熔体纺丝。,65,溶液纺丝,溶液纺丝：湿法纺丝、干法纺丝 湿法纺丝：将纺丝溶液从喷丝孔中压出、在液体凝固剂中固化成丝。 纺丝速度慢、孔数多，有明显的皮芯结构。 腈纶、维纶、氯纶、粘胶。 干法纺丝：将纺丝液从喷丝孔中压出，在热空气中使溶剂挥发固化成丝。 工艺较复杂、成本高 醋酯纤维、氨纶等,66,67,有色纺丝 采用纺前着色法，对于染色困难 的合成纤维如丙纶等比较相宜。 异形纤维纺丝 改变喷丝孔的形状可生产不同截 面形状的纤维，这种由非圆形喷