纺织纤维介绍.doc

纤维介绍材料1、纤维：直径为几微米到几十微米，长度比直径大百倍、千倍以上的细长物质称为纤维，如棉花、肌肉、毛发等。2、纺织纤维：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）的纤维称为纺织纤维。纺织纤维须具备一定的物理和化学性质，以满足顺利进行纺织加工和使用中各方面的要求。3、纺织纤维物理和化学性质1）长度和长度整齐度：纺织纤维一般长度较长，整齐度较高。长度短、整齐度差的纤维，在纺纱过程中易形成粗、细节，甚至滑脱，使纱线解体。2）线密度（细度）和线密度均匀度纤维越细，均匀度越高，可纺得的纱线就越细，均匀度越高。3）强度和模量模量：单位应变所需的应力，反映了材料的刚柔性。纤维需具备一定的强度和适当的模量，承受在纺织加工及穿着使用过程中受到拉伸、扭转、弯曲等多种外力作用。4）延展性和弹性延展性是指在不大的外力作用下，纤维能产生一定的变形；弹性是指当外力去除后，变形的恢复能力。5）抱合力和摩擦力抱合力是指正压力为零时的切向阻力。适中的抱合力和摩擦力使纤维保持相对位置的稳定。6）吸湿性用于衣着毛巾等生活品的纺织纤维要求透气吸湿，与纤维的吸湿性密切相关。7）染色性纺织纤维对染料需具有必要的亲和力。与染料亲和力高的纤维，染色性好。8）化学稳定性纺织纤维对光、热、酸、碱、有机溶剂等具有一定的抵抗能力，也就是要求化学稳定性好。4、纺织纤维的分类纺织纤维种类很多，习惯上按它的来源分为天然纤维和化学纤维。4.1天然纤维自然界生长或形成的适用于纺织用的纤维称为天然纤维。根据生物属性可分为植物纤维、动物纤维和矿物纤维。1）植物纤维从植物上取得纤维的总称。组成物质是纤维素，又称为天然纤维素纤维。根据植物上的生长部位的不同，可分为种子纤维、韧皮纤维、叶纤维和果实纤维四种。种子纤维：从一些植物种子表皮细胞生长成的单细胞纤维。基本上由纤维素组成。如棉，木棉纤维。韧皮纤维（颈纤维）：从一些植物的韧皮部取得的单纤维或工艺纤维。主要由纤维素及其伴生物质和细胞间质组成，如亚麻、苎麻等麻纤维。叶纤维：从一些植物的叶子取得的工艺纤维。主要由纤维素及伴生物质和细胞间质组成，如剑麻、蕉麻等。果实纤维：从一些植物的果实取得的纤维。主要由纤维素及其伴生物和细胞间质组成。如椰子纤维等。2）动物纤维从动物身上或分泌物取得的天然纤维称为动物纤维。组成物质是蛋白质，又称天然蛋白质纤维。包括毛发纤维和蚕丝纤维。3）矿物纤维从纤维状结构的矿物岩石取得的纤维，主要由硅酸盐组成，属天然无机纤维。如石棉。石棉不燃烧，耐高温、绝缘性好，在工业上常用作防火、保温、绝热等材料，现已逐渐淘汰。植物纤维棉纤维性能：棉纤维主要组成物质是纤维素。纤维素是天然高分子化合物，化学结构为（C6H10O5）n。主要性能1）长度：棉纤维的长度主要取决于棉花的品种、生长条件和初加工。通常细绒棉的手扯长度为23-33mm,长绒棉的手扯长度为33-45mm。2)线密度：棉纤维的线密度指标是指纤维单位长度的重量。我国线密度的法定计量单位是特克斯（tex）,是指1000米长纤维的重量以克表示。3）吸湿性表示吸湿性的指标是回潮率。回潮率是指材料所含水分的重量对材料干重的百分率。我国原棉的回潮率一般在8%-13%。4） 强伸性表示纤维强伸性的指标有断裂强力、断裂长度和断裂伸长率等。5） 化学稳定性较耐碱而不耐酸，酸会使纤维素水解，使大分子断裂，从而破坏棉纤维。6） 成熟度棉纤维生长成熟的程度。4.2化学纤维用天然的或合成的高聚物为原料，经过化学和机械方法加工制造出来的纺织纤维，按原料、加工方法和组成成分的不同，分为再生纤维、醋酯纤维、合成纤维和无机纤维。4.2.1再生纤维以天然聚合物为原料，经过化学和机械方法制成的、化学组成与原高聚物基本相同的化学纤维。分为再生纤维素纤维和再生蛋白质纤维两种。目前生产的粘胶纤维为再生纤维素纤维。再生纤维素纤维是指用木材、棉短绒、蔗渣等纤维素为原料制成的再生纤维。再生蛋白质纤维是指用大豆、花生等天然蛋白质为原料制成的再生纤维。这类纤维的物理化学性能类似于羊毛，但强度低，生产成本高。粘胶纤维是以天然纤维素为原料，经过碱化、老化、黄化等工序制成可溶性纤维素磺酸酯，再溶于稀碱液制成粘胶，经湿法纺丝而成。采用不同的原料和纺丝工艺，可以分别得到普通粘胶纤维和高强力粘胶纤维等。普通粘胶纤维具有一般的物理机械性能和化学性能，又分棉型、毛型和长丝型等，俗称人造棉、人造毛、人造丝。粘胶纤维具有良好的吸湿性，在一般大气条件下，回潮率在13%左右，吸湿后显著膨胀，直径增加可达50%，所以织物下水后手感发硬，收缩率大。粘胶纤维由于吸湿性好，穿着舒适，可纺性优良，常与棉、毛或各种合成纤维混纺、交织，用于各类服装及装饰用纺织品。高强力粘胶纤维还可用于轮胎帘子线、输送带等工业品。4.2.2醋酯纤维以天然纤维素为原料，经化学方法，转化成醋酯纤维素酯的纤维称为醋酯纤维。纤维的化学组成与原高聚物不同，亦称为半合成纤维。醋酯纤维不易受水浸湿，不易起污，洗涤容易，且手感柔软，弹性好，不易起皱，可作服装面料、衬里料，也可与其他纤维交织，生产各种成品绸。4.2.3合成纤维以煤、石油、天然气及一些农副产品等低分子物为原料制成单体后，经人工合成获得的聚合物纺制成的化学纤维。主要有聚酯纤维（涤纶等）、聚酰胺纤维（锦纶6、锦纶66）、聚丙烯腈纤维（腈纶）、聚丙烯纤维（丙纶）、聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶）、聚氯乙烯纤维（氯纶）、聚氨酯弹性纤维（氨纶）、芳香族聚酰胺纤维（芳纶）等。4.2.4无机纤维主要成分是无机物构成的纤维。主要有碳纤维、玻璃纤维、金属纤维，陶瓷纤维、硼纤维等。碳纤维是采用聚丙烯腈、粘胶长丝等原料经过高温处理，使含碳量达到90%以上的纤维。在增加温度，含碳量达到98%以上的即为石墨纤维。金属纤维是采用金属钢、铜、铅、钨或其他合金拉细成金属丝或延压成片，然后切成条状而成。现采用熔体纺丝法制取。玻璃纤维的主要成分是铝、钙、镁、硼等的硅酸盐混合物。玻璃纤维强度高，但抗弯性能差，易脆折；吸湿能力差，几乎不吸湿；密度大；化学稳定性好；电绝缘性优良；耐热和绝热性好。玻璃纤维在工业中可用作绝缘、耐热和绝热以及过滤等材料。4.2.5化学纤维制造过程：制造过程分为成纤高聚物的提纯或聚合、纺丝流体的制备、纺丝成型、以及后加工四个过程。1） 成纤高聚物的提纯或聚合化学纤维是由高聚物制造而成的，再生纤维、醋酯纤维是以天然高聚物为原料，经化学加工、提纯、去除杂质后制造而成。粘胶纤维的高聚物为纤维素，它是从棉短绒、木材、芦苇或甘蔗渣中提纯出纤维素制成浆粕，然后用浆粕制造纤维。合成纤维则是以煤、石油、天然气及一些农副产品等低分子物为原料制成单体后，再经过化学聚合成高聚物，然后再制成纤维。2） 纺丝流体的制备将成纤高聚物用熔融或溶液法制成纺丝流体。熔融法是将成纤高聚物加热熔融成熔体，适用于加热后能熔融而不发生热分解的高聚物。如果成纤高聚物的熔点高于分解点则须用溶液法，此法是将成纤高聚物溶解于适当的溶剂中制成纺丝液。3） 纺丝成型将纺丝流体从喷丝头的喷丝孔中压出，呈细流状，再在适当的介质中固化成细丝，这一过程称为纺丝成型。纺丝方法有熔体纺丝法和溶液纺丝法两大类。熔体纺丝法：将熔融的成纤高聚物熔体，从喷丝头的喷丝孔中压出，在周围空气中冷却，固化成丝。合成纤维中的涤纶、锦纶、丙纶等都采用此法纺丝。溶液纺丝法：分湿法纺丝和干法纺丝。湿法纺丝：将溶解制备的纺丝液从喷丝头的喷丝孔中压出，呈细流状，在液体凝固剂中固化成丝。大部分的腈纶、维纶短纤、氯纶、粘胶等多用此法纺丝。干法纺丝：将溶解制备的纺丝液，从喷丝头的喷丝孔中压出，呈细流状，在热空气中使溶剂迅速挥发而固化成丝。只有溶剂挥发低的纺丝粘液，才能采用此法纺丝。4） 后加工短纤维的后加工主要包括集束、拉伸、上油、卷曲、干燥定型、切断、打包等内容。集束：将几个喷丝头喷出的丝束以均匀的张力集合成规定粗细的大股丝束，便于以后的加工。拉伸：将集束后的大股丝束经多辊拉伸机进行一定倍数的拉伸，可改变纤维中大分子的排列，使大分子沿纤维轴向伸直而有序的排列（常称取向），从而改善纤维的力学性质。拉伸倍数不同，大分子排列不同，纤维的强伸度不同。上油：上油是将丝束经过油浴，在纤维表面加上一层很薄的油膜。上油一方面是纺丝工艺本身的要求，一方面是化纤纺织加工的需要。化纤油剂除达到抗静电、柔软平滑、改善手感等目的外，还要求能使纤维有一定的抱合力，对温湿度稳定，不腐蚀机器，无毒、无臭，不刺激人体，在染色加工中易洗去，不影响染色性能等。卷曲：卷曲是使纤维具有一定的卷曲数，从而改善纤维之间的抱合力，以使纺纱工程得以正常进行并保证成纱强力，同时可改善纤维的服用性能。方法是利用纤维的热塑性，将丝束送入具有一定温度的卷曲箱挤压后形成卷曲，此法卷曲牢度较差，容易在纺纱过程中逐渐消失，另外利用纤维内部结构的不对称性，在热空气中或热水中使纤维产生收缩，由于内部结构的不对称性以及不均匀内应力的存在，收缩不匀，也可产生卷曲。这种方法卷曲数量较少，牢度好。干燥定型：除去纤维中的水分以达到规定含水量，并消除前段工序中产生的内应力，防止纤维在随后的加工或使用中产生收缩，改善纤维的物理性能。切断：在切断机上将丝束切断成规定的长度，切断时张力要均匀，避免产生超长和倍长纤维。4.2.6常见合成纤维性能、用途涤纶的基本特性涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维在我国的商品名称。由熔体纺丝法制得。品种有长丝和短纤。1） 形态结构：普通涤纶的截面为圆形，纵向光滑平直。2） 吸湿性及染色性：涤纶吸湿性差，在一般大气条件下，回潮率只有0.4%左右。染色性差，染料分子难以进入纤维内部，一般染料难以染色。3） 机械性质：涤纶的模量较高，仅次于麻纤维，弹性优良。所以织物挺括抗皱，尺寸稳定，保型性好。涤纶的耐磨性优良，仅次于锦纶。但易起毛起球，毛球不易脱落。4） 化学稳定性：涤纶对酸较稳定，尤其是有机酸。涤纶只耐弱碱，对一般的有机溶剂、氧化剂、微生物的抵抗能力较强。5） 热学性质：涤纶的耐热性优良，热稳定性较好。熔点256，在150左右处理1000h强度损失不超过50%。6） 电学性质：涤纶吸湿性差，比电阻高，是优良的绝缘材料。7） 密度：涤纶的密度小于棉大于羊毛，为1.39G/M3 涤纶用途：涤纶应用广泛，短纤可与棉、毛、丝、麻或其它化纤混纺，用于衣着、装饰等。长丝中的变形丝用于机织、针织制成各种仿真型内外衣。长丝也广泛应用于轮胎帘子线、工业绳索、传动带、滤布、绝缘材料、船帆、帐篷等工业制品。腈纶的基本特性腈纶主要由聚丙烯腈组成，经湿法或干法纺丝制成短纤或长丝。1） 形态结构：截面为圆形或哑铃形。2） 吸湿性及染色性：腈纶的吸湿性优于涤纶但比锦纶差，在一般大气条件下，回潮率为2.0%左右，腈纶的染色性较好。3） 机械性质：腈纶的强度比涤纶、锦纶低。断裂伸长率与涤纶、锦纶相似。弹性低于涤纶、锦纶，尺寸稳定性较差。耐磨性较差。4） 光学性质：腈纶的耐光性是常见纤维中最好的，适合做帐篷、炮衣、窗帘等户外用织物。5） 热学性质：腈纶具有热弹性。将普通腈纶拉伸后聚冷，得到的纤维，如果在松弛状态下受到高温处理，会发生大幅度回缩。将这种高伸腈纶与普通腈纶放在一起纺纱，经高温处理即成蓬松性好、毛型感强的膨体纱。腈纶不熔融，在200内不发生热分解和色变，但纤维开始软化。300时接近分解点，颜色变黑开始碳化。6） 化学稳定性：腈纶化学稳定性较好，在浓酸中会溶解，在冷碱中会变黄。7） 密度：腈纶的密度较小，约为1.14-1.17G/ M3。腈纶用途：腈纶蓬松、柔软与羊毛相似，制成短纤维与羊毛、棉或其他化纤混纺，织成毛型织物或纺成绒线，还可以制成毛毯，人造毛皮等。锦纶的基本特性锦纶是聚酰胺纤维的商品名。主要有锦纶6和锦纶66，前者组成物质是聚己内酰胺，后者组成物质是聚己二酰己二胺。1） 形态结构：锦纶为熔体纺丝法制得，截面、纵面形态与涤纶相似。2） 吸湿性和染色性：吸湿能力是合成纤维中较好的，在一般大气条件下，回潮率可达4.5%左右。3） 机械性质：锦纶强度高，伸长能力强，弹性优良。锦纶的耐磨性是常见纤维中最好的。锦纶在小负荷下容易变形，其初始模量在常见纤维中是最低的。锦纶手感柔软，保型性和硬挺行不及涤纶。4） 热学性质：锦纶6熔点为215-220，锦纶66熔点为253，锦纶的耐热性差，随温度的升高强力下降，收缩率增大。一般安全使用温度，锦纶6为93以下，锦纶66为130以下。5） 光学性质：锦纶的耐光性差。在光的照射下，会发黄、发脆，强力下降。6） 化学稳定性：锦纶的耐碱性优良，耐酸性较差。7） 密度：密度较小，为1.14 G/ M3。用途：是合成纤维中工业化生产最早的品种。用于民用的可织制袜子、围巾、衣料及用做牙刷鬃丝等，还可以织制地毯；用于工业可制造轮胎帘子线、绳索、渔网等；国防工业中用于织制降落伞等。丙纶的基本特性丙纶是由聚丙烯经熔体纺丝制得的，截面、纵面形态与涤纶、锦纶相似。1） 吸湿性、染色性：丙纶几乎不吸湿，染色性较差，不易上染，染色色谱不全。2） 强伸性、耐磨性：强伸性、弹性、耐磨性均较高，与涤纶相似。3） 化学稳定性：化学稳定性优良，耐酸碱的抵抗能力较强，并有良好的耐腐蚀性。4） 熔点：160-177，熔点较低，耐热性能较差，导热系数在常见纤维中是最低的，因此保温性较好。5） 丙纶的密度仅为0.91 G/ M3，在常见纤维中是最低的。6） 丙纶的耐光性较差，易老化。在制造时常添加化学防老剂。用途：丙纶短纤维可以纯纺或与棉、粘纤等混纺，织制服装面料、地毯等装饰用织物、土工布、过滤布、人造草坪等；长丝（包括变形丝）可用于针织或机织内衣裤、运动服等。维纶的基本特性维纶又称维尼纶，是聚乙烯醇缩甲醛纤维的商品名。纤维为湿法纺丝制得，截面呈腰圆形，皮芯结构。1） 吸湿性及染色性：吸湿能力是常见纤维中最好的，在一般大气条件下回潮率可达5%左右，但由于皮芯结构和缩醛化处理，染色性能较差，染色色谱不全，不易染成鲜艳的色泽。2） 强伸性：维纶的强度、断裂伸长率、弹性等虽较其他合成纤维要差，但均优于棉纤维，且耐磨、耐光、抗老化性较好较棉纤维久经耐用，密度较低，为1.26-1.30 G/ M3。3） 耐酸碱性：维纶的耐碱性优良，但不耐强酸，对一般的有机溶剂抵抗力强，且不易腐蚀，不霉不蛀。4） 维纶的耐热水性差，须经缩醛化处理以提高耐热水性。维纶的热传导率低，故保暖性良好。用途：维纶与橡胶有良好的粘着性能，故大量用于工业制品，如绳索、水龙带、渔网、帆布、帐篷等。4.2.7差别化纤维和特种纤维差别化纤维：指对常规化纤有所创新或具有某一特性的化学纤维。一般经过化学改性或物理变形，使纤维的形态结构、物理化学性能与常规化纤有显著不同，提高化纤的性能。差别化纤维主要用于服装及装饰织物。差别化纤维的品种很多。在形态结构上发生变化的，有异型纤维、中空纤维、复合纤维、细特纤维、异纤度纤维等。1） 异型纤维：指经一定几何形状（非圆形）喷丝孔纺制的具有特殊截面形状的化学纤维。根据所使用的喷丝孔的不同，可得到三角形、多角形、三叶形、多叶形、十字形、扁平形、Y形、H形、哑铃形等，异形纤维具有特殊光泽、蓬松性、抗起球性、回弹性、吸湿性等特点。如三角形截面的纤维有闪光效应；十字形截面的纤维弹性好；扁平截面的纤维能明显改善抗起球性。异形纤维具有良好的蓬松性，因此织物手感厚实，有温暖感。此外，由于表面积的增加吸湿性和易干燥性也明显提高。异形纤维大量用于各种仿丝、仿毛、仿麻产品中。2） 中空纤维：指贯通纤维轴向且有管状空腔的化学纤维。它可以通过改变喷丝孔的形状来获得。中空纤维的最大特点是密度小，保暖性强，适宜做羽绒性制品，如高档棉絮、仿羽绒服、睡袋等。3） 复合纤维：是由两种或两种以上的聚合物，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。复合纺丝法就是将不同的熔体，按一定的配比由同一喷丝头压出，在喷丝孔的适当部位相遇从而形成纤维。根据不同组成成分在纤维截面上的分配位置，可分为并列型、皮芯型和海岛型。并列型是两种成分分列于纤维两侧，利用在截面上的不对称分布，在后处理过程中产生收缩差异，可使纤维产生螺旋形卷曲，从而使化学纤维具有类似羊毛的弹性和蓬松性。几种常见纤维的燃烧特征纤维名称燃烧状态靠近火焰接触火焰离开火焰气味残留物特征棉、麻、粘纤不缩不熔迅速燃烧继续燃烧烧纸的气味少量灰黑或灰白色灰烬蚕丝、毛卷曲且熔卷曲，熔化，燃烧缓慢燃烧，有时自行熄灭烧毛发的气味松而脆的黑色颗粒或焦炭状涤纶熔缩熔融、冒烟，缓慢燃烧继续燃烧，有时自行熄灭特殊芳香甜味硬的黑色圆珠锦纶熔缩熔融，燃烧自灭氨基味坚硬淡棕透明圆珠腈纶熔缩熔融，燃烧继续燃烧，冒黑烟辛辣味黑色不规则小珠，易碎丙纶熔缩熔融，燃烧继续燃烧石蜡味灰白色硬透明圆珠氨纶熔缩熔融，燃烧自灭特异气味白色胶状氯纶熔缩熔融，燃烧，冒黑烟自行熄灭刺鼻气味深棕色硬块维纶收缩收缩，燃烧继续燃烧，冒黑烟特有香味不规则焦茶色硬块纱线的构成和分类由纺织纤维制成的细而柔软的、具有一定力学性质的连续长条，统称为纱线。11.1按结构和外形分为长丝纱和短纤维纱1） 长丝纱按结构和外形分成单丝纱、复丝纱、捻丝、复合捻丝和变形丝等。单丝纱长度很长的连续单根纤维。如化纤单孔喷丝所形成的一根长丝。复丝纱两根或两根以上的丝束并合在一起的丝束。如化纤一个喷丝头数个喷孔出来并在一起的长丝。捻丝复丝加捻成捻丝。复合捻丝捻丝再经一次或多次合并、加捻即成复合捻丝。变形丝化纤原丝经过变形加工使之具有卷曲、螺旋、环圈等外观特性而呈蓬松性、伸缩性的长丝纱。2） 短纤维纱有单纱、股线、复合股线、花式纱等。单纱-由短纤维集束成条，依靠加捻即成单纱。股线两根或两根以上的单纱合并加捻成为股线。复捻股线由两根或多根股线合并加捻成为复捻股线，缆绳就是复捻股线。花式纱主要有膨体纱和包芯纱。膨体纱利用腈纶的热收缩制成的具有高度蓬松性的纱。它由高收缩性和低收缩性的两种腈纶纤维按一定比例（前者占40%-45%，后者占55%-60%）混纺成纱，经松弛热定型处理后，高收缩纤维收缩大形成纱芯，低收缩纤维收缩小被挤压在表面形成圈形，从而制成膨松、柔软、保暖性好、具有一定毛型感的膨体纱。包芯纱以长丝或短纤维纱为纱芯，外包其他纤维一起加捻而纺成的纱。如涤棉包芯纱是以涤纶复丝为纱芯，外包棉纤维加捻纺制而成。11.2按组成纱线的纤维种类分1）纯纺纱线 用一种纤维纺成的纱线称为纯纺纱线，前面冠以纤维名称来命名，如棉纱线、毛纱线、粘胶纤维纱。2）混纺纱线 用两种或多种不同纤维混纺而成的纱线称为混纺纱线。混纺纱的命名，按原料混纺比的大小依次排列，比例多的在前，如果比例相同，则按天然纤维、合成纤维、再生纤维顺序排列。混纺所用原料之间用分号“/”隔开。如65%的涤纶与35%棉的混纺纱命名为涤/棉纱；50%涤纶、17%锦纶和33%棉的混纺纱命名为涤/棉/锦纱；50%粘胶纤维与50%腈纶的混纺纱命名为腈