（纺织材料与纺织品设计专业论文）羽绒纤维及其集合体结构和性能的研究.pdf

摘要东华大学博士学位论文 羽绒纤维及其集合体结构和性能的研究 摘要 羽绒作为天然纤维原料，具有轻、软、暖等特点，可以制造各类服用保暖材 料，具有不可取代性，其本质原因在于羽绒体的形态、结构及空间分叉形式，而 这方面的研究都很少，对其认识严重不足。 本文首次对我国太湖鹅白鹅绒纤维的形态结构、聚集态结构、微观形态结构、 化学结构进行了细致的研究。利用扫描电子显微镜技术观察了羽绒纤维的外观形 态结构，得到了羽绒纤维各级分叉结构的定量长度和细度，对羽绒纤维中各级小 纤维和节点的分布特点和表面特征进行了阐述：成功地制取了结构分辩性良好的 羽绒纤维超薄切片，利用透射电子显微镜技术，观察了羽绒纤维内部微细结构， 获得了各部分结构的基本尺寸和形态组成；利用红外光谱技术得到了羽绒纤维的 的红外光谱图，分析了基本结构键吸收峰特征；利用氨基酸分析技术分析了羽绒 纤维的基本氨基酸组成，得到羽绒纤维氨基酸种类和内部结合键构成与羊毛基本 相同，某些氨基酸在含量上存在差异；利用x 一衍射技术和萨那蒙补偿法，研究 了羽绒纤维结晶和取向结构，羽绒纤维结晶度稍高于羊毛纤维，取向度较羊毛纤 维相差较多。 本文首次对羽绒绒枝纤维的导热性能、弯曲性能、润湿性能以及热性能进行 了定量的溅试和分析。利用树脂包埋松散纤维束的制样方法，测试了纤维包埋块 的基本物性和导热参数，并利用加权平均数值方法计算了羽绒纤维的导热系数 值，得到羽绒纤维的导热性能低于羊毛纤维；利用针对测试单纤维压缩弯曲性能 的测量装置对绒枝单纤维的弯曲性能进行了测试和分析，结果表明绒枝纤维的相 对抗弯刚度和弯曲模量均小于羊毛纤维，但弯曲恢复功系数大于羊毛纤维；测试 了绒枝纤维的接触角和比表面能，结果表明羽绒纤维的润湿性远低于羊毛纤维； 最后利用d s c 技术，对羽绒纤维进行了热性能测试。 本文首次将分形理论应用于羽绒纤维形态结构的定量分析和表征，这也是本 文的主要创新点之一。研究表明羽绒纤维的形态结构具有观显的自相似性和标度 不变性，因此羽绒外观具有显著的分形性：利用计算机模拟的理论计算和 s a n d b o x 方法的实际测算，分别得到了羽绒纤维的分形维数值为1 6 6 和1 6 7 8 ， 证明了理论模拟的一定的准确性，评价了分形维数对羽绒纤维性能的特殊意义。 摘要 东华大学博士学位论文 本文对羽绒纤维集合体的各项物理性能进行了定量的测量和研究。根据 w r o n z 蓬松测试仪的原理，对羽绒纤维集合体的蓬松性能进行测试，羽绒纤维 集合体的蓬松性是其它纤维集合体的3 8 倍；利用变密度纤维集合体传导性的原 位综合测量装置对羽绒纤维集合体的压缩性能和透气性能进行了动态测试，结果 表明羽绒纤维集合体的压缩性好于其他纤维集合体，当初始体积分数较小时，纤 维体积分数和压缩率随外界压力的增加而变化明显，具有典型的压缩曲线特征。 羽绒纤维集合体的压缩恢复性低于羊毛纤维集合体；羽绒纤维集合体的透气性随 体积分数增加，逐渐变小，与其他纤维集合体相比，羽绒纤维的透气性最差；利 用烘箱法测试了羽绒纤维集合体在不同大气状态下的吸湿性能，得到了羽绒纤维 集合体的吸、放湿等温线以及吸湿等湿线，羽绒纤维集合体的吸湿性在不同温湿 度状态下都低于羊毛：利用平板式保暖仪对羽绒纤维集合体的保暖性能进行了定 量的测试，结果表明相同体积分数的羽绒纤维集合体的保暖性能好于其他纤维集 合体，在体积分数为0 0 0 2 - - 一0 0 0 5 范围时，羽绒纤维集合体保暖性最好。 综合羽绒单纤维以及纤维集合体的各项特征和性能，讨论了羽绒单纤维性能 对集合体物理性能的影响，评价了导致羽绒纤维集合体保暖机制的主次因素。羽 绒纤维的形态结构的分形性特征，赋予了羽绒纤维集合体的高度蓬松性和空气不 流动性，是导致羽绒集合体优良保暖性能的最主要因素；羽绒纤维自身较低的导 热系数，在一定程度上降低了由于纤维间热传导而产生热量损失，为集合体保暖 提供了辅助作用；羽绒的分形结构及较好的弯曲恢复性能，使羽绒纤维集合体在 压缩后轻轻搅动下迅速恢复良好的蓬松状态，为集合体的保暖提供了必要的条 件；羽绒纤维吸湿性和润湿性较小的特点，为羽绒纤维集合体在湿度较大条件下 的保暖作用提供了有利的因素。 本文首次将分形理论用于纤维集合体内部结构的研究，利用m i c r oc t 测试 技术，对纤维集合体进行断层扫描，观察纤维集合体的纤维排列和分布，通过计 算断层分形维数，对纤维排列进行了定量化的表征，这种方法打破了以往对纤维 集合体“容积平均”的几何描述，为研究纤维集合体内部结构和纤维间的相互作 用开辟了一条新思路。 关键词 羽绒绒枝纤维 羽绒集合体分形 分形维数 形态结构 微细结构导热性能影响因素 英文摘要东华大学博士学位论文 s t u d yo nt h es t r u c t u r e sa n dp r o p e r t i e so fd o w na n dd o w n a s s e m b l i e s a b s t r a c t a sn a t u r a ln o n w o v e na n df i l l e rm a t e r i a l sd o w nf i b e r sh a v ec h a r a c t e r i s t i c so fl i g h t ， s o f ta n dw a r m ，w h o s ep r o d u c t si nb e d d i n g sa n ds o m eo u t e r w e a rf o rc o l dc l i m a t e sa r e i r r e p l a c e a b l ea l lt h r o u g h h o w e v e r ，c o g n i t i o n sa n ds t u d i e so i lt h es t r u c t u r e sa n d p r o p e r t i e so fd o w nf i b e ra n dd o w na s s e m b l i e sa r eb o t hl a c k i n gb a d l ya tp r e s e n t e s p e c i a l l yi ti sn o te n o u g ht or e a l i z et h et r u em e c h a n i s mo ft h e r m a li n s u l a t i o no f d o w na s s e m b l y t h i sp a p e rs t u d i e da m p l yt h em o r p h o l o g i c a ls t r u c t u r e ，a g g r e g a t i n gs t a t es t r u c t u r e ， ，一 m i c r o f i n es t r u c t u r ea n dc h e m i c a ls t r u c t u r eo ft a i h ug o o s ed o w no fc h i n af o rt h ef i r s t t i m e u s i n gs e mo b s e r v e dt h ea p p e a r a n c em o r p h o l o g i c a ls t r u c t u r eo fd o w na n d o b t a i n e da l ll e v e l sl e n g t ha n df i n e n e s so fd o w nb i f u r c a t es t r u c t u r e s e x p a t i a 硭d r e s p e c t i v e l yd i s t r i b u t i n gr u l e sa n ds u r f a c ec h a r a c t e r i s t i c so fa l ll e v e l sf i b r i l sa n dn o d e s o nd o w nf i b e r s a c h i e v e dd o w nu l t r a t h i ns e c t i o n sd y e dv e r yw e l la n ds m d i e i t - d t - l i e m i c r o f i n es t r u c t u r eo fd o w ni n n e rt h r o u g ho b s e r v i n gt h et e m p h o t o g r a p h s t h eb 商c d i m e n s i o na n dc o m p o s i n go fe v e r y p a r tw e r ei n t r o d u c e d ，a n dt h ef i r s td a s sf i b r i l l a r s t r u c t u r ew a sf o u n d m a k i n gu s eo ff r l ro b t a i n e di n f r a r e ds p e c t r u mo fd o w ni n n e r a n dd o w ns u r f a c e ，a n da n a l y z e dt h eb a s i ca b s o r b e n ta p i c e sc h a r a c t e r s t h r o u g h a m i n o a c i da n a l y z e rt e s t e dt h eb a s i ca m i n o - a c i dc o m p o s i n go fd o w n i tw a sp r o v e d t h a td o w ni n n e rb o n d i n gf o r m sw e r ea l m o s tt h es a m ew i t ht h ew o o lf i b e r s t h e a m i n o a c i ds o r t so fb o t hf i b e r sw e r eu n i f o r m ，b u ts o m ec o n t e n t sw e r ed i f f e r e n t b y x - d i f f r a c t i o nt e c h n i q u e ss t u d i e dd o w nc r y s t a l l i z a t i o ns t r u c t u r ea n db yc o m p e n s a t i n g m e c h a n i s ms t u d i e dd o w no r i e n t a t i o ns t r u c t u r e t h ec r y s t a l l i n i t yo fd o w nw a sl i t t l e h i g h e rt h a nw o o lf i b e ga n dt h es p e c i f i cb i r e f r i n g e n c eo fd o w nw a sm u c hl o w e rt h a n w 0 0 1 t h i sp a p e rt e s t e da n da n a l y z e dq u a n t i f i c a t i o n a l l yd o w nt h e r m a lc o n d u c t i v i t y , b e n d i n gp r o p e r t i e s ，w e t t i n ga n dt h e r m a lp r o p e r t i e sf o rt h ef i r s tt i m e m a k i n gu s eo f r e s i ne m b e d d i n gl o o s ef i b e r s ，m e a s u r e dt h eb a s i cp h y s i c a li n d e x e sa n dt h e r m a l p a r a m e t e r so fe m b e d d i n gb l o c k t h e nc a l c u l a t e dt h et h e r m a lc o n d u c t i v i t yo fd o w nb y w e i g h t e dm e a n t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h eh e a tc o n d u c t i v i t yo fd o w nw a sl o w e r t h a nw o o l ，u s i n gt h em e a s u r i n gd e v i c ea i m i n ga tc o m p r e s s i o na n db e n do fs i n g l e 肋e rt e s t e da n da n a l y z e dt h eb e n d i n gi n d e x e so fd o w nb r a n c hf i b e r i th a db e e n s h o w e dt h a tb o t ht h er e l a t i v eb e n d i n gr i g i d i t ya n db e n d i n gm o d u l u so fd o w nb r a n c h f m e rw e r em u c hl o w e rt h a nw o o lf i b e nh o w e v e r t h eb e n d i n gr e c o v e r yc o e f f i c i e n to f d o w nb r a n c hf i b e rw a sh i g h e rt h a nw 0 0 1 m e a s u r e dc o n t a c ta n g l ea n ds p e c i f i cs u r f a c e e n e r g yo fd o w nb r a n c hf i b e ei t w a sp r o v e dt h a tt h ew e t t i n gp e r f o r m a n c eo fd o w n m u c hl o w e rt h a nw 0 0 1 t h r o u g hd s c t e c h n i q u e sm e a s u r e dt h et h e r m a lp r o p e r t i e so f d o w n f o rt h ef i r s tt i m ea p p l i e dt h ef r a c t a lt h e o r i e st oc h a r a c t e r i z em e a s u r a b l yt h e m o r p h o l o g i c a ls t r u c t u r eo fd o w n ，w h i c ha l s ow a s o n eo ft h em a i ni n n o v a t i o np a r t so f t h i sp a p e nt h ew h o l ed o w np o s s e s s e so b v i o u ss e l f - s i m i l a r i t ya n ds c a l e f i x i t y , w h i c h s h o w e dt h a td o w nf i b e rc o u l db ec o n s i d e r e da sam a r k e df r a c t a l ；u t i l i z i n gc o m p u t e r s i m u l a t i o na n dp r a c t i c ec a l c u l a t i o nb ys a n d b o xm e a s u r e m e n tc a l c u l a t e dt h ef r a c t a l d i m e n s i o n so fd o w nr e s p e c t i v e l ya s1 6 6a n d1 6 7 8 ，w h i c hw a sp r o v i d e dw i t he s p e c i a l m e a n ! n g t of i b e rp e 哟咖a n c e & t h i sp a p e r 出l s om e a s u r e da n di n v e s t i g a t e dt h ep h y s i c a lp e r f o r m a n c e so fd o w n a s s e m b l i e s ，a n dc o m p a r e d t h e mw i t ho t h e rf i b e ra s s e m b l i e s b a s i n go n t h ep f i n c i p i u m o fw r o n zb u l k i n e s st e s t e r , as i m p l ed e v i c ew a sm a d et ot e s tt h eb u l k i n e s so fd o w n a s s e m b l y t h eb u l k i n e s s o fd o w na s s e m b l yw a s2 - 7t i m e sb e t t e r t h a no t h e r a s s e m b l i e s u s i n gi n s i t um e a s u r e m e n td e v i c e st of i b e ra s s e m b l yc o n d u c t i v i t yu n d e r f l u c t u a n td e n s i t i e s ，m e a s u r e dd y n a m i c a l l yt h ec o m p r e s s i b i l i t ya n dp e r m e a b i l i t yo f d o w na s s e m b l y a l o n gw i t ht h ec h a n g i n go fa s s e m b l yv o l u m ef r a c t i o n s t h e c o m p r e s s i b i l i t yo fd o w na s s e m b l yw a s m u c hb e t t e rt h a no t h e ra s s e m b l i e s a si n i t i a l v o l u m ef r a c t i o nw a sl o w , t h ec h a n g eo fa s s e m b l yc o m p r e s s i o nr a t i ow i t ht h ep r e s s u r e i n c r e a s i n gw a se v i d e n t ，a n dt h ec h a n g ef o l l o w e dt y p i c a lc o m p r e s s i o nc h a r a c t e r s h o w e v e r , t h ec o m p r e s s i o n r e c o v e r a b i l i t yo fd o w na s s e m b l y w a sl e s st h a nw o o l a s s e m b l y t h ep e r m e a b i l i t yo fd o w na s s e m b l yr e d u c e dg r a d u a l lya st h ei n c r e a s i n go f a s s e m b l yv o l u m ef r a c t i o n ，d o w na s s e m b l yp e r m e a b i l i t yi st h el e a s tc o m p a r e dw i t h ； 英文摘要东华大学博士学位论文 o t h e ra s s e m b l i c s b yo v e nm e t h o dt e s t e dr e s p e c t i v e l yt h eh y g r o s c o p i c i t yo fd o w n a s s e m b l i e su n d e rv a r i o u sa t 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gf i b e r s k e yw a r d s d o w nd o w nb r a n c hf i b e rd o w na s s e m b l y f r a c t a i f r a c t a ld i m e n s i o n m o r p h o l o g i c a l s t r u c t u r ef i n es t t u c t u r e t h e r m a lc o n d u c t i v i t yi n f l u e n c ef a c t o r s 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的 学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的 成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本 人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律 结果由本人承担。 学位论文作者签名：南易 日期： 1 6 年g 月细日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属子 保密口，在年解密后适用本版权书。 不保密口。 学位论文作者签名： 南函 指导教师签名： 气奶 - - 日期：加占年8 月加e 1 日期：为名年争月扣e l 第l 章引言东华大学博士学位论文 第1 章引言 填充性保暖材料主要指利用填充材料自身内部结构或外形特征，使填充材料 彼此间相互支撑，或借助物理化学手段使材料彼此粘连，最终形成较为蓬松的结 构，同时保证内部一定的填充密度以形成相对固定的静止空气网，使材料达到御 寒保暖的作用。 1 1 填充性保暖材料的分类和发展现状 纤维填充保暖材料主要分为三大类：天然纤维材料、合成纤维材料和混和型 保暖材料。 。 天然纤维材料包括羽绒、棉花、羊毛和羊绒絮料等，其中，保暖性最好的是 羽绒纤维，其次是羊绒纤维絮料，棉纤维絮料在天然保暖材料中保暖性最差。 由于天然保暖材料资源有限，随着石油工业的发展，出现了以涤纶、腈纶和 丙纶为主的合成纤维保暖絮料，打破了过去以天然纤维为主要保暖材料的局面， 尤其是2 0 世纪中期出现了以专用纤维和专用设备加工生产的保暖材料，如喷胶棉 1 1 , 2 , 9 , 1 0 】、太空棉f 3 ，9 , l o j 、热熔棉 6 , 1 3 j 、远红外棉f 1 3 】，水刺保暖材料【1 1 , 1 3 】等，以及2 0 世纪末2 1 世纪初，先后出现了无胶棉【4 ，1 4 1 、熔喷棉【1 3 1 、中空、超细【1 4 】等新型保暖 材料。 其中，喷胶棉是一种利用喷洒粘合法生产的高蓬松多孔性的非织造布，选用 中空或高卷曲涤纶、腈纶为原料，经过开松、混合、成网、喷洒粘合剂和烘燥等 工序制成。其特点是蓬松度高，弹性好，手感柔软，保暖性能好。我国从2 0 世纪 8 0 年代开始生产喷胶棉，生产发展十分迅速1 , 2 , 9 , 1 0 】。 太空棉是2 0 世纪6 0 年代，美国宇航局研制的适宜于宇航员在太空中穿用的 “金属棉”，通过在产品中加人铝钛合金箔，将远红外辐射的9 5 反射回人体，使 保暖率提高7 0 8 0 。n s o 年代，这种织物开始在民用保暖服装中使用。它由 。金属膜表层和基层构成，基层是涤纶弹力绒絮片：表层是由薄型非织造布、聚乙 烯塑料薄膜、反射层和保护层四部分组成。太空棉的金属膜表层与基层用针刺法 复合在一起，利用人体热辐射和反射原理达到保温作用。其特点是隔热性好，但 第1 章引言东华大学博士学位论文 手感稍硬，透气透湿性不好。随着更多新型保暖材料的出现，其使用领域远不如 以前广泛 3 , 9 , 1 0 】。 远红外材料是将具有发射远红外功能的陶瓷粉填充到纤维中，使纤维在一定 温度下能向人体发射7 1 4 岬的远红外线，从而提高人体温度，达到保暖的目的。 远红外材料于2 0 世纪8 0 年代末在日本开发成功，具有吸收太阳光的部分能量并将 其储存，然后以远红外线形式向人体辐射的能力：一方面，通过对流和传导将本 身的热量传递给人体；另一方面，人体细胞受远红外线辐射产生共振吸收，从而 加速本身分子的运动，达到从人体内部加热的目的。远红外材料使用最多的陶瓷 粉是金属氧化物，其中以氧化铝、氧化镁和氧化锆较好。其特点是保暖性一般， 但透气透湿性能比一般保暖材料高很多。 水刺保暖材料是采用生态的射流喷网工艺加工的菲织造布。它由聚酯纤维网 组成，纤维网上方及下方有一排排水针，每排水针间的距离不超过1 6 m m 。水流 在一定角度范围内以对角线形状分布，对材料进行喷射，使材料牢度提高，并形 成有规律的孔眼，使材料具有良好的透气性i n , 1 3 】。 一 无胶棉是采用复合纤维为原料，与羊毛或棉按一定比例混合，经梳理成网、 热烘、定型处理制成。它具有很好的蓬松度，回复率高，轻巧柔软，保暖性能好， 被誉为“当代人造羽绒。国内无胶棉的发展是在2 0 世纪9 0 年代起步的，广泛应 用于服装、床上用品、睡袋、沙发和医疗卫生用即弃领域4 1 。 熔喷保暖材料是在熔喷工艺的基础上混入3 5 n 左右的丙纶或涤纶结构短 纤，根据需要经往复折叠、热熔及抗压处理加工而成，其最大的优点是产品中纤 维的线密度小、保暖性好：其缺点是使用过程中静电现象严重、穿着舒适性差、 保暖不持久，这类产品一般要经过与其他材料复合后使用i l 引。 中空保暖材料是采取中空纤维内部含有不产生对流的滞留空气韵原理制成 的，主要依靠提高中空度来增加滞留空气含量，而使产品达到更轻更暖的效果。 目前市场上常见的单孔、4 孔和7 孔纤维就属于这种纤维【i 引。 超细梳理型保暖材料主要是用作服装及床上用品的填充材料，这类保暖材料 主要由丙纶、涤纶及其混合纤维共同梳理而成。其特点是超细纤维线密度在0 3 0 7 d t e x 之间，手感好，柔软性、弹性及弹性回复性好，保暖性比一般纤维加工成 的保暖材料高4 5 t 1 4 1 。 2 第1 章引言 东华大学博士学位论文 不同保暖材料的保暖参数见表1 1 所示，各种材料厚度为5 - 6 r a m ，面密度 为2 0 0 9 m 2 。 表1 1 部分保暖材料保暖参数对比表【1 1 5 】 传热系数保温率克罗值 保暖体 ( w m 2 )( )( e l o ) 羽绒5 9 3 08 1 31 1 0 9 羊毛 6 9 8 6 7 4 8 l0 9 2 7 合成纤维9 2 8 16 5 9 90 6 4 6 棉花 9 7 1 76 3 0 0 0 6 1 7 超细涤纶保暖材料 6 0 1 88 0 1 1 1 0 9 3 中空涤纶保暖材料8 1 9 97 4 7 00 5 6 0 熔喷保暖材料 5 5 7 97 9 7 71 1 6 0 太空棉 6 9 5 0 7 5 2 00 9 3 2 远红外棉 8 6 8 2 7 0 5 40 5 2 9 综上可见，随着我国化纤和非织造工业的发展，新型保暖材料种类繁多，它 们的保暖机制各有不同，保暖效果也各有差异。羽绒纤维作为传统天然保暖材料， 以其独有的特性，即极轻的质地、柔软的手感和优良的保暖性，一直是防寒衣、 被子、枕头、垫褥、靠垫、睡袋等保暖产品填充料的首选材料。羽绒填充服装和 床上用品已成为纺织品中的佼佼者而畅销空前，并挤入高档消费品行列。 1 2 我国羽绒资源和分类 我国羽绒资源包括野生禽类羽绒和家禽羽绒两大部分。由于我国幅员辽阔， 地形地势复杂，自然环境和气候多样化，适宜各种鸟类繁衍栖息，如各种野雉、 野鸭、鹭类、鸨类、鹳类和雕类，共达1 1 4 0 余种，约占世界鸟类总数的八分之 一，因此我国野生羽绒资源极为丰富，各种野生鸟类羽绒品种据全。同时，家禽 饲养业是我国广大农村的主要副业之一，我国农民历来有饲养家禽的传统 - 3 惯， 他们采取集中饲养或野外放牧的方式大批饲养鸡、鸭、鹅，少者几十只、几百只 多者上千只、上万只。农村家禽饲养业的广泛而迅速的发展，为我国提供了数量 第l 章引言东华大学博士学位论文 极大的家禽羽绒资源【17 1 。 我国家禽羽绒资源主要包括自鹅绒、白鸭绒、灰鹅绒和灰鸭绒，主要产于四 川成都和重庆、湖北洪湖、福建长乐、江苏扬州和安徽六安等地。据最近几年统 计，我国羽绒年产量约为1 0 万吨，占全世界羽绒产量的三分之二，羽绒质量居 世界首位。同时，我国是羽绒制品生产大国，每年出口量约2 5 0 0 万件，占全世 界羽绒制品总出1 2 1 量的8 0 ，为国家创造外汇近1 0 亿美元【1 8 1 。 我国家禽和野生禽羽绒的经济用途主要有； ( 1 ) 用作保暖制品的填充料 羽绒用于服装，被大量用作滑雪衣、茄克衫、背心、登山服和长短大衣等防 寒服装的填充原料；在家用纺织品中，用作被子、枕头、垫褥、靠垫、睡袋等填 充料。羽缓具有柔软、蓬松、富有弹性、御寒保暖等优点，作为填充料是羽绒纤 维应用最广的领域。羽绒保暖制品主要有三个性能指标：一是填充重量，即制品 中含有羽缄纤维的净重量，填充重量越高，制品越僳暖；二是含绒量。制品填充 羽绒由羽片和细绒组成，羽片起支撑作用，而保暖主要来自细绒。含绒量是细绒 重量占填充重量的百分比，含绒量越高，制品越保暖。鸭绒一般最高含绒量在 8 5 9 0 ，鹅绒的含绒量可达9 0 - - 9 5 ；三是羽绒的膨松度，指一盎司羽 绒在6 8 4 克压力下占有的立方英寸，羽绒膨松度邈高，制品保暖性越好，一般 国产鸭绒的膨松度在4 5 0 左右，国产鹅绒的膨松度为4 5 0 - 6 0 0 。美国进口的安 第斯山地鹅绒含绒量可达9 5 左右，膨松度最高达到7 0 0 - 8 0 q ， ( 2 ) 用作新开发产品 近年来，美国和日本针对羽绒的隔热功琵，将其秀再工成粉茯，再掺杂其他粉 状物质加工成保温材料。 目前，国家级星火计划项目羽绒、羽毛纤维纱线及其制品开发，据报道 取得重大突破【1 8 1 ，由广州基业羽绒纺织制品有限公司研究和实验，采用“负压 往复式”技术，将羽绒、羽毛和纺织纤维按设定比铡，通过特制设备迸行混配， 让羽绒或羽毛与纤维交叉合抱，形成可纺材料，再通过改造后的纺织设备进行加 工，使之形成种新型纱线及其制品，从而实现羽绒和羽毛可纺的用途。 ( 3 ) 用作衣帽装饰品和工艺美术品 西方女士们常用野禽彩色羽毛绒插在帽上或用美丽的羽毛佩戴在胸甬订，作为 第1 章引言东华大学博士学位论文 装饰品，以显示高贵和潇洒：西方国家每逢圣诞节，用羽毛绒加工染色制成树花， 装饰在圣诞树上，增加节日气氛：用羽毛绒剪接拼配制成山、水、花卉、鸟兽等 图案，色彩美丽鲜艳，形态逼真，栩栩如生。我国艺人用彩色羽毛绒拼配成各种 华丽的屏风，极富有观赏价值。 1 3 羽绒纤维的研究与应用 1 3 1 羽绒的定义和分类 禽类体表所生长的毛称为羽毛，羽毛由毛片、绒子和毛梗组成，其中“绒子一 就是我们通常所称的羽绒，是生长在禽类表皮层上被毛片所覆盖的一层绒毛。羽 绒泛指鸭绒、鹅绒、野鸭绒、天鹅绒等绒源，从颜色上大致可分为白色和灰色两 大类。用于羽绒制品填充料的的羽毛绒主要来自家养鹅、鸭，少量的来自某些野 生水禽。鸡、鸽子等所谓“陆禽 ，由于其被毛中不含绒，因而其羽毛一般不做 填充料使用【1 7 1 。 羽绒根据生长状况和外形特征不同，分为朵绒、未成熟绒、毛型绒、部分绒 和单根绒枝。其中，。朵绒主要指生长在鹅、鸭胸、腹、背部和两肋的绒子，由一 个绒核放射出许多绒枝并形成朵状；未成熟绒指未长全的绒子，绒枝较短，有小 柄，呈伞状，又称伞形绒；毛型绒毛型带茎，茎细而柔软，羽枝细密，梢呈丝状 而零乱；部分绒指从一个绒核生有两根以上的绒枝者：绒枝就是从朵绒和毛片根 部脱落下来的单根绒飞枝。各类羽绒形态如图1 1 所示。一般地，毛型绒体态较 朵绒大，未成熟绒体态最小，部分绒虽然绒枝数量不如其他类绒多，但绒枝长度 较长，与毛型绒接近。经实测，各类形状羽绒的绒枝细度相当，从根部到梢部， 在较大范围内变动，约为5 - - - 4 0 9 m 。绒枝长度朵绒一般为1 0 - - - 3 5 c m ，朵绒数量 占羽绒总数量的6 0 以上；毛型绒绒枝长为1 5 - - 5 c m ，占羽绒总数量的2 0 - - - 3 0 ；而未成熟绒绒枝长度只有0 2 - , 1 5 c m ，占总数量的1 0 n 左右；单根绒枝占羽 绒总量的1 - - 5 。在本文里进行实验研究的是在羽绒种类里最普遍，且生长较为 成熟的朵绒纤维。 扇于填充料的羽绒，按其含绒量的多少，分为低绒、中绒和高绒三类【1 7 】。 其中含绒量在7 8 以下的称为低绒类：在1 5 3 0 之间的称为中绒类；3 0 剪im 言 以上的称为高绒类。用于填充制品的羽绒含绒量最高达9 0 以上。中国羽绒的 商品代号见表12 所示。 图1 1 不同形态的羽绒 表12 中国羽绒商品代号 7 8 1 5 3 0 3 0 低绒类中绒类高绒类 白鹅绒 c d 7 0 1c 7 0 lc 7 0 2 灰鹅绒 c d 7 0 5c 7 0 5c 7 0 6 白鸭绒 c d 7 0 3c 7 0 3 c 7 0 4 灰鸭绒c d 7 0 7 c 7 0 7c 7 0 8 132 羽缄纤维的研究现状 随着电子显微镜技术的发展，对羽绒单纤维的研究主要蕉中在利用显微镜观 察习习绒纤维形态结构，以及对羽绒纤维某些理化性能、化学组成的测试方而。 6 1 i 东华大学博士学位论立 吴安成等i i ”研究了羽绒的形态结构( 图12 ，图1 3 ) 和化学组成，认为羽 绒不舍羽轴，呈故射状半球形，球中心有一个极小的