纺织纤维知识

纺织纤维知识摘要一、 纺织纤维的分类天然纤维：植物纤维、动物纤维、矿物纤维化学纤维：人造纤维、合成纤维、无机纤维二、纺织纤维内部结构的基本概念1、分子结构：高聚物、基本链节、聚合度、柔曲性2、超分子结构：结晶度、取向度3、形态结构：纤维表面状态三、 纤维素纤维的结构和性能棉、麻、粘胶等的结构和性能四、 蛋白质纤维的结构和性能羊毛、蚕丝性能的异同，羊毛的特性所具有的性质五、 合成纤维的结构及性能涤纶、锦纶、晴纶、丙纶、维纶的学名、特点六、 改性纤维：化学改性：接枝、共聚、化学后处理物理改性：异形纤维、复合纤维、变形纤维第一节纺织纤维的分类制作服装原料的品种很多，但用量最多的是各种纤维原料。纤维的种类很多，但并不是所有的纤维都可以作为服装材料，只有符合下列条件的纤维，才能作为服装用原料。1）必须有一定长度，一般长度须在几十毫米以上；2）必须有一定的强度、可性，如物理机械性能（各种强度、延伸性、弹性、可塑性、吸湿性、导热性、导电性、耐磨性、耐光性等）；3）必须有一定的化学稳定性，耐热、光、大气、化学品、微生物等；4）纤维的粗细应该在一定的范围内；5）必须具有一定的服用性及包缠性，如可加工性、染色性、表面摩擦性、可溶、熔融性等纤维原料可直接做成添絮料，而更多的是通过纺纱、织布制成各种面料、辅料等。纺织纤维种类繁多，可分为天然纤维和化学纤维两大类：一、 天然纤维凡是自然界原有的或经人工培植的植物上、人工饲养的动物上直接取得的纺织纤维。一）植物纤维：主要组成物质是纤维素，又称为天然纤维素纤维。根据在植物上成长的部位的不同，分为种子纤维、叶纤维和茎纤维。1）种子纤维：棉、木棉等；2）叶纤维：剑麻、蕉麻等；3）茎纤维：苎麻、亚麻、大麻、黄麻等。二）动物纤维：主要组成物质是蛋白质，又称为天然蛋白质纤维，分为毛和腺分泌物两类。1）毛发类：绵羊毛、山羊毛、骆驼毛、兔毛、牦牛毛等；2）腺分泌物：桑蚕丝、柞蚕丝等。三）矿物纤维：主要成分是无机物，又称为天然无机纤维，为无机金属硅酸盐类，如石棉纤维。二化学纤维l用天然的或人工合成的高分子化合物为原料经化学纺丝而制成的纤维。可分为人造纤维、合成纤维、无机纤维。一）人造纤维l用纤维素、蛋白质等天然高分子物质为原料，经化学加工、纺丝、后处理而制得的纺织纤维。用失去纺织加工价值的纤维原料，经人工溶解或熔融再抽丝而制成，其原始的化学结构不变，纤维成分仍分别为纤维素和蛋白质，而形成的物理结构、化学结构变化的衍生物，组成成分为纤维素醋酸酯纤维。1）再生纤维素纤维：粘胶纤维、富强纤维、铜氨纤维等；（其区别为用烧碱、二氧化硫不同的溶液溶解）2）纤维素酯纤维：醋酯纤维；3）再生蛋白质纤维：大豆纤维、花生纤维等。二）合成纤维用人工合成的高分子化合物为原料经纺丝加工制得的纤维。1）普通合成纤维：涤纶、锦纶、晴纶、丙纶、维纶、氯纶等；2）特种合成纤维：芳纶、氨纶、碳纤维等。三）无机纤维：以矿物质为原料制成的纤维，如：玻璃纤维、金属纤维等。第二节纤维内部结构的基本概念任何物质都是又分子堆砌而成，最简单的分子是单原子分子，如金属。纺织纤维除了上述的矿物纤维和无机纤维外，绝大多数都是高分子化合物，即高聚物。要了解防止纤维的化学性能、物理—机械性能，应从高聚物的内部结构取得依据。l高聚物是指有许多大分子（即长链分子、高分子）组成的物质。与低分子物质相比，高聚物具有分子量高、并具有多分散性，只有固态和液态、没有气态，熔点不明显，难溶乃至不溶熔液粘度大的特点。纺织纤维的内部结构包括大分子结构、超分子结构和形态结构这三级结构。纺织纤维的大分子结构又称为纤维的链结构，为一级结构。1、纺织纤维大分子的基本特点高聚物大分子都是由许多相同或相似的原子团彼此以共价键多次反复连接而成，这些相同或相似的原子团称为大分子的基本链节。如A'—A—A—...—A—A" 等，A即为该大分子的基本链节。l 组成高聚物大分子的单基数目称为聚合度。纺织纤维的聚合度是较大的，特别是天然纤维聚合度更高，如棉纤维近万个，化学纤维为了适应纺丝条件，聚合度较低，如再生纤维素纤维，约为300~500个，合成纤维则是数百个或上千个，因此大分子的分子量是很大的。而在同一根纤维内，各条长链分子的长短形状也都不会完全相同，每条分子中的链节数也不完全一样，通常讲的分子长度是指的平均值。2、 键的内旋转，大分子的柔曲性大分子链的单键能绕着它相邻的键按照一定的角度旋转，这成为键的内旋转。由于键的内旋转，使大分子可以在空间行程各种不同的分布方式，成为构象，实际上并不存在完全自由的内旋转。l 长链分子在一定条件下（外力或热运动）下发生内旋转的难易程度叫大分子的柔曲性。大分子的内旋转容易则柔曲性好。当大分子住脸上的原子键弹性好，侧基较小且份不均匀、对称、侧基结合力较小时，大分子的柔曲性好。柔曲性好，纤维易变形、柔软。3、 大分子结构对纤维性质的影响单基的化学结构、官能团的种类决定了纤维的耐酸、耐碱、耐光以及染色等化学性质；大分子上亲水基团的多少及强弱影响纤维的吸湿性；氰基的存在，有助于提高耐光性 大气稳定性；卤素侧基的存在，有助于提高难燃性；分子极性的强弱影响纤维的电学性质；大分子聚合度与纤维的力学性质，特别是拉伸性质关系密切。聚合度达到一定数量时，纤维开始具有强力，纤维的强力随着聚合度的增加而增加，这是由于聚合度增加时，大分子之间的结合力增加，当增加到一定的聚合度后，强力趋于不变。一般聚合度分布较均匀，对纤维的强度、耐磨性、耐疲劳性、弹性都有好处。二、纺织纤维的超分子结构又称为为聚集态结构，为二级结构。超分子结构，是指出于平衡状态室组成纤维的高聚物大分子相互之间的几何排列。1、 纺织纤维大分子之间的结合大多数纺织纤维重大分子之间是依*分子引力（范得华力）和氢键结合的，有些纤维还有盐式键和共价键。高举五大分子及和度高，分子之间距离较小，大分子排列的整齐紧密时，大分子间的总的结合量就很大，所以他不可能是气态，只有固态和液态，分子之间作用力是构成各种聚集态的重要基础。2、 结晶度防止纤维中大分子排列具有较为复杂的结构，纤维中某些区域由于大分子的侧吸引力使大分子相互整齐稳定地排列具有高度的基和规则性，成为结晶区或有序区。结晶区中大分子间由于侧吸引力行程许多固定连接点，能够承受较大的外力，受力时变形能力小，坚固稳定。无定形区中由于大分子侧吸引力而形成的固定连接点较少，受力时容易滑移，产生较大的变形。洁净区具有明显的熔点，比重比无定形区大，染色形比无定形区差，水分子容易进入结晶区。防止纤维内部的结晶区和无定形区相互混杂配置着，结晶部分占整根纤维的百分比称为结晶度。棉花的结晶度为65-70%，粘胶纤维35-50%，锦纶30-40%，总之，结晶度细小而均匀为好，结晶度过高，结晶颗粒过大，纤维呈脆性。3、取向度又称定向度，为纤维内大分子链主轴与纤维轴的平行程度，大分子与纤维轴夹角不回事一律的，因此所谓取向度，只具有平均意义，其本身成为一个分布。三、纤维的形态结构一般指在电子显微镜下和光学显微镜下直接观察到的部分结构形态。向台结构对纤维的力学性质、光泽、手感、保暖形、吸湿性、染色形等都由影响。如中空三角纤维具有蚕丝光泽效应，多叶形化纤具有麻的手感，中空纤维的保暖形好等.第三节纤维素纤维的结构及性能服装原料中常用的棉，麻，粘胶纤维的主要组成的物质都是纤维素。在人们日常服用纤维中，天然纤维占55%，棉类占50%，可见用量之大。一、 纤维素纤维的大分子结构纤维素大分子的基本链节是葡萄糖基。相邻的葡萄糖剩基转过180度，彼此以貳键-0-相连而形成大分子，其链节结构为纤维素甙糖。葡萄糖剩基的氧六环上有三个羟基一0H,羟基和貳键是纤维素大分子的官能团，他们决定纤维素纤维比较耐碱不耐酸（貳键对酸比较敏感）紫外线会使甙键变弱，发生氧化降解作用，使纤维强力下降。棉纤维素大分子的平均聚合度为10000左右，麻在10000以上，粘胶纤维约为300左右，富纤大于400。甙键的存在使大分子具有柔曲性，而氧六环的存在使大分子的柔曲性受到影响，大分子的构象一般认为是直链状，单可以有一定程度的弯曲与扭转，一般纤维素纤维的柔曲性较差，则回弹能力差，耐疲劳性能也差，尤其是低聚合度的粘胶纤维。二、纤维素纤维的超分子结构和形态结构1、棉C0TT0N棉铃吐絮前，纤维内含有较多水分，经伸长并加厚以后，棉纤维成为不同厚薄的管状细胞。由于纤维素是以螺旋状原纤形态一层层的淀积，螺旋方向有左旋也有右旋，在一根纤维的长度方向反复改变，因而当棉铃裂开，纤维干涸后，胞壁产生扭转，形成所谓“天然扭曲”。棉纤维的横断面有许多同心层组成，目前可区分成六个层次，主要有初生层，次生层和中腔三个部分。除纤维素外，棉纤维还附着有5%左右的其他物质，称为棉纤维的伴生物，棉纤维的表面含有脂蜡质，俗称棉蜡，棉蜡对棉纤维具有保护作用，是棉纤维具有良好纺纱性能原因之一。但高温时，棉蜡熔融，以至影响纺纱工艺，棉布在染整加工前，必须经过煮练，以除去棉蜡，原棉经脱脂处理，吸湿性明显增加，脱脂棉浸水吸湿可达本身重量繁荣23~24倍（医用棉球棉纱）。酸对棉的作用比较敏感，酸与纤维素作用时，会形成纤维素的酸根酯，它能溶于酸根溶液，洗脱硫酸，胶状脂凝结，使棉织物呈半透明状。（烂花布生产原理）l丝光整理利用18~25%的浓碱（NAOH）对棉布进行丝光整理时，控制恰当，可以达到改善纤维性能的目的，可以提高棉纤维的强度，提高吸收染料水分的能力。改善织物的光泽及尺寸稳定性。这些性能的变化与纤维超分子结构有密切关系，纤维素经碱处理后，碱液能深入到纤维的晶区，部分的克服晶体内的结合力，使晶格产生一定的变化，这种变化虽经水洗仍不能回到原来的状态，从而使超分子结构产生不可逆的变化。丝光处理能部分消除纤维弱点，提高纤维强度的均匀性，丝光处理后纤维的结晶度下降，无顶形区增加，因此吸湿及染色能力均提高。l 水洗布采用特种水洗整理，绳状松式染整，不经过热定型处理，上柔软剂，织物表面有类似棉布水洗后的自然皱纹，手感柔软。棉花成熟后经收获，扎制去籽后即可使用，色乳白，通常夹带难以除去的棉籽，棉叶等细屑，黑点，手感柔软，即使是同一品种的棉花，每根纤维的长度也各不相同，约为10mm~40mm，因棉纤维很细（大约60~80根集在一起平行排列起来才达1mm），而且柔软，所以棉织物表面的毛羽，对人的皮肤无不舒适的感觉。2、麻苎麻（RAMIE，RAMEE），亚麻（LINEN）苎麻和亚麻植物可作夏季服装的面料和装饰用布，是抽绣工艺品台布，餐巾，窗帘等理想材料。苎麻，洋麻，大麻等纤维较粗，适宜做包装用布，麻袋，麻绳。1）苎麻苎麻原产中国，有中国草之称，主要在长江流域一带，四川，湖南，湖北三省栽种最多。苎麻纤维呈圆筒状或扁平带状没有明显转曲，纤维表面有时平滑，有时有明显条纹，横切片为椭圆形或扁平形。长度120~250mm。麻皮自茎剥下后，先刮去青皮，经晒干成丝状或片状原麻，及商品苎麻。由于苎麻存在断裂伸长小，硬，脆，弹性差，织物不耐磨，易褶皱，吸色性等特点。这是因为其纤维大分子的聚合度，结晶度和取向度都很高，因而近年来对苎麻纤维进行改性处理，如用碱—尿素改性的苎麻，其结晶度，取向度减小，强度降低，伸长率提高，吸湿散湿性比改性前更强，从而改善了可纺性，提高了纤维的服用性能。苎麻纤维具有很高的强度，在天然纤维中居于首位，是棉的8~9倍。2）亚麻我国种植亚麻主要是黑龙江和吉林省。亚麻纵向中端粗两头细，横截面呈多角形，一根单纤维为一个单细胞，平均长25~36mm。从亚麻茎中获取纤维的方法称为脱胶，浸麻或沤麻，亚麻茎细，木质不甚发达，从韧皮部分取得纤维不能采用一般的剥制方法，亚麻脱胶的方法很多，主要是要破坏麻茎中的粘贴物质，如果胶等，使韧皮层中的纤维素物质与同围组织分开，以获得有用的纺织纤维。一般方法有：雨露浸渍法或冷水浸渍法，冷水浸渍法指放在池塘河泊中7~25天，采用细菌，水分解来完成。麻纤维手感较硬，因而织物表面的毛羽较为粗糙，人的皮肤与之接触后有不适之感，放麻织物不宜作内衣类服装面料。3、粘胶BONDEDFABRIC（人造棉artificialcotton）粘胶纤维是以天然纤维为基本原料，经纤维素黄酸脂溶液仿制而成的再生纤维素纤维。1891年（cross）克罗斯（Bevan）贝文和（Beadle）比德等首先制成纤维素黄酸钠溶液，因沾性大，称为粘胶。普通粘胶纤维的横截面，外缘具有不规则的锯齿形。粘胶纤维皮芯结构。生产工艺上控制可生产出具有全皮层的粘胶强力纤维及全芯层的富强纤维。粘胶的微原纤和原纤排列没有棉整齐。缝隙空洞较多，取向度，结晶度低，因而吸湿性大于棉。普通粘胶纤维织物的缺陷是牢度较差，特别是下水后膨胀发硬经不起剧烈揉搓，织物缩水率较高，弹性和耐磨性较差。服装穿着后易变形。近年来发展的高湿模量粘胶纤维具有高强度，低湿度，高湿模量和高耐碱性的特点，抗皱性和形态稳定性等方面更近与优质棉。一般天然纤维素纤维的湿态强度都比干态时有所提高，这主要是因为天然纤维的聚合度高，其大分子间的缠结严重，使处于通常情况下的纤维具有一定的内应力，一旦吸湿膨胀，大分子获得了某种松弛，使应力趋于消失，纤维强度呈现增大，纤维素纤维的湿态断裂伸长也增加。而产生纤维素纤维（粘胶）的湿强仅为干强的40~50%，湿强比干强大幅度下降，是因为粘胶纤维聚合度降低（仅为300）。大分子链短，由于湿后的润帐效应，使取向度降低，而使湿强有明显下降。粘胶纤维的发展，从下列因素考虑，具有长远的发展前途。1） 粘胶纤维的发展，有无限的原料基础，它的基本原料——纤维素贮备量很大，并有巨大恢复量，大自然每年同化着以兆亿吨计的碳。将其变成含有纤维素纤维的各种植物资源。而合成纤维主要是由不同地质时期形成的原料，石油，煤，天然气等来生产的，这些后料贮备量大，但消耗却难以回复。从原料上看，纤维素的资源是无限的。2） 粘胶纤维具有一系列可贵的物理——机械性能等符合卫生要求的性质。粘胶纤维最大的特点是与天然纤维——棉的某些性能相类似，如吸湿好，易染色，抗静电，较易纺织加工，制成织物花色鲜艳，穿着舒适，而它的纤度及长度，又可按照用途要求而调节，这一点又优于棉，很明显。粘胶纤维这些特点，正是合成纤维的不足。尤其是吸湿性及透气性方面。至今没有一种合成纤维能与之相比美。合成纤维与中长粘胶纤维相比，具有优良的仿毛特性。试样：“Tencel"纤维的最新流行，参照''新化学纤维的技术应用"。第四节蛋白质纤维的结构与性能常用的蛋白质纤维有羊毛、蚕丝等，属于高级服装原料，其组成物质是蛋白质，羊毛角朊，蚕丝为丝朊一、蛋白质纤维的大分子结构蛋白质大分子的基本链节是a-氨基酸剩基 ，蛋白质纤维可被碱溶液水解，水解最终产的物为a-氨基酸 ，其中R代表许多化学结构的取代基。蛋白质大分子的基本组成元素是碳、氢、氧、氮、角朊中还含有硫。a氨基酸剩基依*肽键（又叫胜键）-CO-NH-连接成蛋白质大分子。不同的R形成不同的a-氨基酸。朊类大分子的R基团由近百种a-氨基酸组成，羊毛主要有谷氨酸，醚氨酸等七种，丝朊主要有甘氨酸等4种，R基团中的羧基-COOH、氨基一NH2,肽键-CO-NH及酰氨酸上的二硫键-S-S-是蛋白质大分子的官能团，它们决定了蛋白质纤维的比较耐酸不耐碱的特性。80%硫酸溶液短时间常温下处理羊毛，几乎不受损伤，羊毛在稀酸中煮沸12天也无大损伤，但碱液使羊毛受严重损伤和破坏，碱液使羊毛变黄，含硫量降低以及部分溶解。主链和二硫键对碱比较敏感，丝朊比角朊好些，而蚕丝的耐酸性比羊毛差，蚕丝经冷酸处理后会增加光泽并产生“丝鸣”效应。可改善手感，但丝绸强度有所降低。由于有大量亲水性基因-COOH、-HN2，蛋白质大分子吸湿性强，细羊毛是回潮率最大纤维，65%相对湿度，180斤羊毛可比干燥增重3〜5斤。羊毛大分子的聚合度576，蚕丝400左右。蛋白质大分子的柔曲性比纤维素大分子好。蛋白质大分子有a型（螺旋型）和B型（直线状曲折链）两种形式，蚕丝基本上是B型，羊毛两者都有。在一定条件下极度拉伸纤维，可使螺旋链伸展成曲折链，去除外力后仍有可能回复，由于大分子间结合力，特别是二硫键的阻碍，使羊毛纤维在充分转到B前，纤维就被拉断，如果给以湿、热条件，使二硫键拆开，大分子结合力减弱，从］到B型的转变就充分，再回复到常湿条件时形成新的结合点，外力去除后不再回复，这一作用就是热定型，羊毛的这种性能叫热塑性。羊毛和蚕丝由于蛋白质纤维中含有15〜17%的氮，在燃烧过程中将它释放出来，抑制了纤维迅速燃烧，所以它的可燃性比纤维素纤维低。（天然阻燃）。角朊和丝朊分子中的肽键是主键中的弱键，对日光作用比较敏感，蚕丝中还夹杂着某些受光促进老化物质Cu、Sn、W、Fe等，使蚕丝耐日光稳定性较差，日光照射引起角朊分子二硫键断裂，随之使其含硫量下降。日光对光泽影响有两种看法，一种是漂白，一种是使羊毛发黄，据测试紫外线引起羊毛发黄，而波长长的光具有漂白作用，总之是会产生染色不均现象。蛋白质纤维能给微生物提供养料，所以对微生物稳定性欠佳。二、蛋白质纤维的超分子结构由于羊毛和蚕丝大分子的化学与立体结构不同，导致它们的聚集态结构及纤维的性能均有所不同。蛋白质大分子间依*分子间力，氢键和盐式键相结合，角朊大分子因有胱氨键，所以还依*二硫键相结合，形成网型造型式。羊毛角朊分子中有较大的R其因，并有螺旋链，因此很难形成完整的三维结晶，其结晶度较小，取向度也低，蚕丝丝朊分子中的R基力较小，且为直线状曲线链，所以能形成完整的结晶，其结晶度比羊毛大，取向度也比羊毛高。羊毛纤维的大分子结构作超分子结构决定了它的强度低、伸长大，弹性好、吸湿能力强、初始模量低等特性，蚕丝比之羊毛，强度和初始模量都高，其余较差些。三、蛋白质的形态结构1、羊毛纤维的形态结构（2000L）羊毛纤维的纵面呈鳞片状，断面近似圆形。羊毛纤维由外向里由表皮层、皮质层和髓质层。三部分组成。（细羊毛无髓质层）表皮层是由片状角朊细胞组成，犹如鱼鳞，又叫鳞片层。一般认为由原纤组成毛纤维皮质层角朊的“纺锤状”细胞。皮质层中一般有两种皮质细胞组成，一种是结构较疏松的正皮质，另一种是结构较紧密的偏皮质，在细羊毛中两者各占一半，形成双侧结构。并在长度方向上不断转换位置，由于两种皮质层的紧密程度不同，形成了羊毛的卷曲，正皮质处于卷曲弧形的外侧，而偏皮质处于卷曲的内侧。（天然卷曲）正皮质的结晶区较小，含硫量较小，对化学试剂的反应灵活，吸湿性高，吸湿膨胀率大，力学性能较柔软，偏皮质结晶区较大，含硫量较多，对化学试剂的反应性稍差，吸湿性小，吸湿膨胀小，在湿热等影响下，可使羊毛产生可逆的自卷曲效应。这对于羊毛织物的弹性是有利的，这一特征，正在化纤产品中加以仿效。•缩绒：羊毛在湿热及化学试剂作用下，经机械外力反复挤压，纤维集合体逐渐收缩紧密，并相互穿插纠缠，交编毡化，这一性能，称为羊毛的缩绒性。毛织物整理过程，经过缩绒工艺（又称缩呢），织物长度收缩，厚度和紧度增加，表面露出一层绒毛，可收到外观优美手感丰厚柔软，保暖性良好的效果。利用羊毛的缩绒性，把松散的短纤维结合成具有一定和机械强度，一定形状，一定密度的毡片，这一作用称为毡合，毡帽，毡靴等都是通过毡合制成的。当毛织物散纤维受外力时，纤维之间相互移动，由于表面鳞片作用，具有定向磨擦效应。纤维始终保持根端向前里蠕动伸展，时而回缩恢复，形成相对移动，有利于纤维纠缠，导致集体密集。羊毛的双侧结构，使纤维具有稳定性空间卷曲卷曲导致纤维根端无规地向前蠕动，这些无规松动爬行的纤维交*穿插，形成空间致密交偏体，羊毛的缩绒性是纤维各项性能的综合反映，定向摩擦效应，高度恢复弹性和卷曲是缩绒的内在原因。较细的羊毛，摩擦效应大，毡合性能好。湿温度，化学试剂及外力作用，是促进羊毛缩绒的外因。缩绒分酸性及碱性两种，常用的方法是碱性，如皂液，PH值8-9,温度35〜45°C。缩绒使毛织物具有独特风格，显示了羊毛的优良特性，另一方面，缩绒使毛织物在穿着中容易产生尺寸收缩及变形。这种收缩及变形并非一次完成，每当织物洗涤时，收缩继续发生，只是收缩比例逐渐减小，在洗涤中，揉搓，水、温度及洗涤剂等都促进了羊毛的缩绒。绒线针织物在穿用过程中，汗渍和受磨擦较多的部位，易产生毡合，起毛，起球，等现象，影响了穿用舒适性及美观。大多数精纺毛织物，经染整工艺，要求纹路清晰，形状稳定，这些都要求减少羊毛的缩绒性。羊毛防缩处理有两种方法，氧化法，又称降解法，树酯法，又称添加法，主要原理是破坏其鳞片，形变鳞片形状。2、 马海毛（mohair）安哥拉山羊毛，纤维粗、长、光泽好，外观华丽。3、 羊绒、山羊绒有''软黄金"之称，2.6元/克。一只山羊抓绒量仅为150〜250克，纤维柔软，滑糯，细腻，丰满。试样：羊绒，15-16微米好的羊毛17微米以上。4、蚕丝的形态结构（silk）蚕丝是蚕分泌的粘液凝固而成，没有细胞。蚕丝的基原纤基本上是直线状曲折链的大分子来，它的微原纤和原纤与毛纤维相似，原纤组成巨原纤再形成纤维。一根蚕丝是由二根丝纤维外夏丝胶而形成，丝纤维内部是丝朊又称丝素，丝素的断面呈园三角形，纵面比较平直光滑。丝胶中含有侧带亲水性基因a-氨基酸的比例极高，因而丝胶的水溶性极强。试样。第五节合成纤维的内部结构及性能用人工合成的高分子的化合物为原料经纺丝和后加工而制得的化学纤维称合成标准。按原料高分子聚合物的化学结构，合成纤维可分成两大类：杂链合成纤维和碳链合成纤维。杂链合成纤维是在聚合物大分子碳链主链上含有氧、氮、硫等杂链原子，通常是由具有双功能团的单体相互结合而得到，也可从杂环化合物开环聚合而成，常见的有涤沦、锦纶、氨纶等；碳链合成纤维在大分子主链上全是碳原子，通常是由不饱和的的碳氢化合物或其衍生物进行的链式反应聚合或进行离子型复合而成，常见的有纶，维伦，丙纶，氯纶等。合成纤维的分子聚合和纤维成形柯因采用不同的生产工艺条件得到不同结构和不同性质的纤维。现将用常规方法制成的主要合成纤维的结构及性能介绍如下：一、涤纶（Polyester）涤纶的学名叫聚酯纤维，形成单体：单体为对苯二甲酸乙二酯，涤纶大分子即是聚对苯二甲酸乙二酯，它的大分子的化学结构式和基本链节结构为：大分子的的酯基的存在，使涤纶耐碱性并，只耐弱碱，在强碱的吸湿性，由于酯基的存在，使涤纶耐碱性差，只耐弱碱在强碱中易水解，温度起高越易水解。耐酸性好。但高温下浓酸也会使其水解，对氧化剂较为稳定，但在200-250°C以上的高温下会发生氧化，热裂解，对碱的稳定性不如对酸稳定性强。由于大分子上缺乏与染料分子结合的官能团，所以染色性差，常用载体染色，高温高压法染色，由于苯环的存在，阻碍了大分子内旋转，使主链刚性增加，此外，大分子的基本链节中含有一定数量的亚甲基地，所以又有一定的柔曲性，刚柔相济是涤纶最大特点，它弹性优良，挺括，尺寸稳定性好。涤纶的聚合度100左右，由于涤纶大分子链的结构比较对称，无庞大的侧基，苯环位于一个平面上，大分子形态比较伸直，呈稍带曲折的直链状。涤纶不霉不蛀，耐日晒及耐气候性能均好，仅次于腈纶而优于其它合成纤维。涤纶大分子间*分子间力结合，为则硬的浅型分子，结晶属三斜晶系，结晶度高，取向度也高，涤纶的初始模量高，纤维在小负荷不易变形，变形的回复能力好。溶纺合纤，截面为圆形，表面形态很光滑，孔洞也少，摩擦系数很大，易产生静电，使织物易沾灰，易脏。具有较好的热塑性，在较高温度下，可使纤维大分子间原有的某些物理结点拆散，在机械力的作用下发生变形，使重新建立新的连接点，从而使纤维具有较好的加工变形稳定性。二、 锦纶(nylon尼龙)锦纶的学名叫聚酰胺纤维，大分子中含有酰胺键-Co-NH-—般分为两类，一类是由二无胺和二无酸的单体缩聚而成，常见的有锦66，就是含六个碳原子的已二胺和含有六个碳原子的二酸缩聚而成的聚酰胺纤维。H2N-(CH2)6-NH2HOOC-(CH2)4-COOH另一类是由内酰胺开环聚合而成，如聚内酰胺纤维。其中酰胺基-CO-NH-和端基-COOH、-NH2为官能团，由于大分子链上的酰胺基易发生酸解而导致酰胺链的断裂，使聚合度下降，所以锦纶对酸的作用比较敏感，特别是无机酸和较强的有机酸，表现为较不耐酸耐碱性能。端基-COOH和-NH2对光、热、氧化较为敏感会使锦纶变色、变脆，所以锦比值不耐日晒，大分子柔曲性好，由于大分子间存在有许多亚甲基。锦纶6大分子聚合物度在160左右，锦纶66在100左右，它们的大分子基本上呈曲折链。锦纶大分子间除依*分子间结合力以外，在NH基和CO基间还形成氢键结合，其间对位和数目随着两大类品种的不同，纤维性质也不同。由于聚酰胺在大分子结构的规整性，没有庞大的侧基，以及柔曲性好还有氢键存在，所以容易结晶，比涤纶还稳定，也属三斜晶系。初始模量低，在小负荷作用下容易变形，做外衣时保形性差。熔纺合纤，它的形态结构与涤纶相仿。锦纶吸湿性较大，强度高，其优良的回弹性，耐磨性和耐疲劳性都较突出，用于混纺织物中可以提高耐磨性，即使少量混用也可产生明显效果。摩擦系数大，加工前必须添加油剂，类同涤纶具有较好的热塑性，锦纶的品种很多，有其不同的结构及性能，此外，一此耐高湿、高模量，高强度，低延伸度，抗辐射等各种新型聚酰桉纤维，正在不断出现，例如，芳香族聚酰胺纤维的芳纶具有抗辐射、耐热、耐光、耐老化、耐有机溶剂，适用于易燃、易爆环境下的工作服以及宇航服和消防服等。三、 腈纶腈纶的学名叫聚丙烯腈纤维，单体是丙烯腈，腈纶大分子就是由于均衡的聚丙烯腈分子间的作用力太强，对它的大分子链段的活动有较强的束缚，刚性过大，纤维脆硬，不适应纺织加工和服用要求，为了改善这些性能，须在丙烯腈中添加其它单体组分，进行无规则共聚，但所加的含量应少于15%，否则不能充分保持聚丙烯腈的某些优点，或为改性聚丙烯腈纤维，添加的第二单体，如丙烯酸甲酯等，约〜9%，用以增加大分子间的空隙，微观结构上趋于疏松。第三单体如甲基丙烯磺酸钠等，约1〜3%，以提高和染料的亲和性，所以市售聚丙烯腈纤维大分子的化学结构如下：由于聚丙烯腈为碳链结构，所以化学稳定性较好，使腈纶对酸氧化剂及其它有机溶剂均较稳定，在碱液中纤维泛黄，但浓酸强碱会使氰基（-CN）水解，破坏纤维性能，氰基能吸收能量较高的紫外线并转化热能释放出来，从而保护主链不使之断裂，使腈纶具有优良的耐光性。氰基为强极性基因，可以形成偶极子，由于同一个大分子的氰极同极相近，所以相互排斥，使大分子链菜成歪扭和曲折的螺旋状构象，第二，第三单体的加入使这种螺旋现象更不规则，这使腈纶有类似羊毛的性质。腈纶大分子聚合度为1000〜1500左右。除依*分子间结合力以外，还有氰基异极相近而结合，由于大分子链的歪扭螺旋构象，使原子无法堆砌整齐，所以一般认为腈纶不具有真正的结晶结构，没有严格的结晶区和无定形区，只有高序区和低序区之分，为准晶结构，这一结构反映出腈纶纤维的反热弹性，可以加工成膨体纱，有近似羊毛的性能，故有合成羊毛之称。湿纺合纤，截面呈圆形成哑铃形，纵面平滑或有1-2根沟槽。腈纶的初始模量低于涤纶而高于锦纶，伸长弹性优于纤维素纤维，低于羊毛，但多次使用后的剩余伸长率较大。因此，腈纶针织物的袖口、领口等保形性并不很好。此外，聚丙烯腈可制成碳纤维，如含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，还具有比重小，耐热性极好，热膨胀系数小，导热系数大耐腐蚀性和导电性良好等性以，可用于功能性服装。四、 丙纶参照“丙纶短纤毛毯的服用性能及其产品开发研究”丙纶的学名叫聚丙烯纤维，单体是丙烯，只有等规聚丙烯才能制成纺织纤维，大分子的化学结构式为，等规聚丙烯大分子中甲基-CH3,是全部处于大分子主链的一侧，其中没有极性基团，所以它的化学稳定性好，耐酸也耐碱，但是大分子上叔碳原子上氢原子相当活泼，易受光，热等影响而使大分子链断裂，产生老化现象，所以丙纶的耐日晒很差，制造时加入防老剂可以改善这一现象。由于没有亲水基团，几乎不吸湿，染色性及抗静电性都很差。大分子柔曲性好，呈螺旋形构象，聚合度310〜430。大分子间依*分子间力结合，由于等规聚丙烯大分子结构规整了，没有大的侧基，结晶度很高，可达65〜70%，所以即使其丙聚能密度较低，所得的纤维仍可获得较好的力学性能，此外，为获得较强的分子间作用力，要求成纤高聚物有较高的聚合度。可制成“丙纶裂膜纤维”。熔纺合纤，它的形态结构与涤纶相仿。丙纶价格低廉，具有强度高，湿、干强度基本相同，此重小、回弹性好、耐磨损、耐腐蚀、耐湿热等优点，亦广泛用于混纺织物和针织服装中，丙纶絮质轻、保暖、弹性好。五、 维纶维纶的学名叫聚工烯醇缩甲醛纤维。单体是醋酸乙烯酯。由于大分子每个基本链节上都有一个亲水性极强的羟基-0H,因此制成的纤维水深性强，实用性差。由此经过甲醛化处理，使部分羟基缩甲醛化，以减少自由羟基，提高纤维的耐热水性，大分子化学结构式为被封闭的羟基数约为30%，成为水不溶纤维。聚合度为1700左右，大分子柔曲性好。大分子间依*分子间力和氢键结合，缩甲醛化如发生在大分子之间又有共价键结合。由于大分子结合的无规整性，没有庞大侧基，柔曲性较好，大分子间有氢键，结晶度较高，属单斜晶系。大多采用湿法纺丝，有微孔存在，微孔大小取决于纤维成形和热处理工艺，纤维微孔越粗大，纤维力学性能越差，还会影响染色性能，截面一般为腰子形，有明显的皮芯结构，皮芯染色差异大，如损伤皮层，会产生染色不同。维纶性质与棉花相似，有合成棉花之称。吸湿性能好，耐腐蚀和耐日光性较好，保暖性较好，不易霉蛀。主要缺点是耐热水性差，会影响织物的力学性能和尺寸稳定性，弹性差，易折皱，染色性较差，色泽不鲜艳。第六节服装用新型纤维（改性纤维）天然纤维具有舒适的手感和良好的穿着性能，但它们的产量、性能都受到自然条件的限制，在机械性能及易保管性等方面还不理想，而合成纤维具有较为优良的机械性能和良好的易保管性，而手感和穿着舒适性方面，还缺乏完善。如手摸有蜡状感，易起毛起球，有较强光泽等。因此，为了改善合成纤维织物的外观、手感、舒适性和染色性等性能。为服装提供更多的新型原料，近年来，改性纤维有了很大发展。•用化学或物理方法使纤维变性而制得的化学纤维，改性纤维的应用在世界合成纤维产量中占有的比例越来越大，更有助于对功能性服装设计的研究及开拓。世界著名纤维公司：荷兰：PSM日本：帝人、东洋纺、可乐丽、钟纺、尤尼吉可、东丽美国：杜邦一、化学改性纤维经化学方法改性的有接枝、共聚、和经化学后处理变性的纤维等。1、 接枝纤维参照“牛奶纤维纺织品将走俏”•在纤维大分子链上通过活性链节从侧向引上高分子支链所制成的纤维。日本东洋纺公司生产的聚丙烯腈——牛奶蛋白的接枝共聚纤维，纺羊毛性能。将纤维素纤维接上甲基、乙基或苯甲基生成纤维素醚，可降低纤维的吸水性并提高纤维的化学稳定性、阻燃性、耐光性、抗热性和电绝缘性等。2、 共聚纤维：•由二元或三元单体在一定条件下共聚制得的纤维，如共聚的聚现烯腈纤维改善了服用性能。3、 化学后处理：如涤纶经碱溶液处理，则可具有类似天然蚕丝的性质，也叫减量处理。这项整理不仅蚀去纤维表皮，使其变得更细，产生更柔和的手感，而且能产生蚀痕，从而产生多变的折射光，类似于丝绸的光泽，此外，颜色也变得更深，更鲜艳。原因是真丝织物由于纤维截面呈圆三角形，且相互乃至同一根纤维的不同截面的大小和形状也不相同。因而反光，折光情况错综复杂，其光泽具有厅奇异的色彩。二、物理改性纤维经过物理改性纤维有异形纤维，复合纤维，变形纤维等。1、异形纤维•用异形喷丝孔纺制的非圆形截面的合成纤维。纤维的表面形态特征，对纤维的光泽有决定性影响，对改善纤维和织物的手感也有一定的作用。影响的大小，须视异形纤维的截面而异。异形纤维的截面形状除受喷丝孔形状的影响外，即使喷丝孔形状相同，由于纺丝条件的改变，纤维截面也发生变化，P30有喷丝孔形状和相应的异形纤维截面形状。由图可见，异形纤维种类繁多，形状不同，其特性不同,适用于不同用途和要求的织物。异形纤维的断面有三角形、五解形、三叶形、多叶形、哑铃形、椭圆形，形以及园中空及异形中空（中空度以15%〜21%为最恰当）等多种。三角形：有闪光性，不加消光剂，折射出耀眼的光芒，用于女夜礼服，制作成闪光毛线及外衣。五角形：有显著毛感，具有良好的抗起球性，可以制成高级银枪大衣呢。八角形：反射为漫射光，类似/马海毛混纺光泽。五叶形：手感象蚕丝。L形：良好的吸湿性中空：比重轻，有保暖性，手感良好，信鸭绒效果强，用作絮类材料。与圆形断面相比，异形断面纤维具有以下特征：1） 光泽：纤维的横截面形态直接影响到纤维的表面形态，并对纤维的光泽有决定性影响。由于镜面反射作用，光线在不同断面形状上所发生的聚焦或散射现象，会形成不同的光泽效应，三角形截面的纤维具有棱镜似的色散作用，从一定方向射入的光，有可以产生会反射，从而使产品有闪光交应，天然丝的截面近似于三角形，也有类似的光泽效应。四角形、五角形的截面，光泽就次于三角形截面，六角形，八角形更差。截面边数越多，越接近于圆形截面的光泽。2） 手感：由于纤维表面积增大，特别是纤维摩擦系数随着纤维断面的不同而改变，其动、静摩擦系数的差值相应增大，从而改善织物的蜡状感。各种断面形状的摩擦系数纤维品种锦纶涤纶蚕丝静摩擦系数0.390.440.490.450.250.450.59动摩擦系数0.310.350.390.370.220.390.473）耐纺性：光线照到纤维表面，反射能力强的，透射能力差，纤维的污垢不易看到，显得较为干净，实验表明三叶消光纤维的沾污值最低。4）被覆性：异形纤维或中空纤维的直要比圆形截面的纤维大，所以异形纤维的被覆性要比园形纤维大。5）膨松性与透气性。异形断面纤维普遍地具有较好的膨松性，透气性，所制成的织物手感厚实，有暖和感。这和异形纤维集合体的孔隙较圆形纤维集合体的孔隙大有关。异形纤维织物膨松性织物试样涤纶夏季衣料断面形状膨松高度（厘米3/克）1.631.721.75异形纤维的透气性织物试样锦纶波纹绸断面形状透气性（毫升/秒-厘米）364147526）抗起球性：纤维间抱合力增大，使织物的起毛球性能有所改善。7）机械性能；异形纤维的强度和伸长率略有下降，但耐磨才弯疲劳有显著提高，抗弯刚度有所增加。8）比重：异形纤维比重略有下降。9）吸湿性：因异形纤维表面积增大，所以吸湿性改善，在水中浸湿后的干燥速度也较快。10）染色性：由于异形纤维的表面积增大，可染性改善，染速较快，可是，由于对光线的反射增大，从视感效应来说，同一吸染量下，似着色显浅，因此，染得同样深度，比圆形纤维多用染料10-20%，然而得色的鲜艳度似异形纤维的较高。2、复合纤维：•在同一根纤维截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物。根据两种线分在纤维截面上配置的不同，复合纤维可分成皮芯型，并列型，海岛型和裂版型等。复合纤维是60年代就发展起来的物理改性纤维，但是近年来基复合技术与品种都发展很快，利用复合纤维制造技术，可以获得兼有两种聚合物特性的双组份纤维，永久卷曲纤维，超细纤维，空心纤维和异形细纤维等多种改性纤维。并列型复合纤维和偏心型皮芯纤维。由于两种组分的不对称分布，纤维经拉伸和热处理后产生收缩差，从而使纤维产生螺旋状卷曲，如两种不同组成