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1、第1章 常用纺织纤维的结构和性能v 纺织纤维属于高分子化合物（高聚物） v 由分子量很大的大分子组成 v 由比较简单的原子团（基本链节或单基），以主价键的形式相互重复联结而成。 v 有一定的结晶度和取向度纺织纤维分类第1节 纤维素纤维的结构和性能v 天然纤维素纤维：棉、彩棉、麻、竹纤维 v 再生纤维素纤维：粘胶、Lyocell 纤维、Modal纤维1.1 天然纤维素纤维v 1.1.1 棉纤维的形态和结构 上端尖而封闭，下端粗而敞口，有天然转曲，截面呈腰圆形一般可分为三层，初生胞壁、次生胞壁、胞腔v （1）初生胞壁v 厚度0.10.2m，纤维素含量低v 果胶、蜡状物质的含量较高v 初生胞壁决定棉
2、纤维的表面性质，具有拒水性阻碍化学品向纤维内部扩散，织物渗 透性差 可分为三层：外层是由果胶物质和蜡状物质组成的皮层，二、三层纤维素成网状结构，对纤维溶胀起束缚作用。v （2）次生胞壁 v 为棉纤维主体，质量约占整个纤维的90以上 v 纤维素淀积形成日轮，呈螺旋式排列v （3）胞腔 v 含有蛋白质及色素，决定棉纤维颜色 v 为纤维最大空隙，是化学品的主要通道1.1.2 纤维素的化学结构v 化学结构 v 由-D-葡萄糖剩基彼此以1,4苷键联结而成 v 分子式为(C6H10O5)nv 相邻葡萄糖剩基扭转180，每隔两环有周期性重复 v 两环为一基本链节，链节数为（n-2）/2 v n为聚合度，棉和
3、麻为1000015000，粘胶纤维为250500纤维大分子的结构特点v 两个末端葡萄糖剩基，一端为四个自由羟基，另一端有三个自由羟基和一个半缩醛羟基（称为潜在醛基），可显示醛基性质v 因此具有还原性，可利用醛基含量变化测定平均聚合度变化v 每个葡萄糖剩基有三个自由羟基，具有一般醇羟基的性质，能起酯化、醚化等反应v 羟基可以在分子间和分子内形成氢键，使大分子链挺直而有刚性，排列紧密，纤维素强度高v 大分子链中的苷键对碱的稳定性较高，酸中易水解，大分子链聚合度降低，纤维强度降低1.1.3 棉纤维的超分子结构v 超分子结构指的是棉纤维次生胞壁中纤维素大分子的聚集态结构 包括纤维素大分子的排列状态、排
4、列方向、聚集紧密程度等 v 结晶度和取向度 棉纤维约为70，麻纤维约为90，丝光棉纤维约为50，粘胶纤维约为40棉纤维的超分子结构模型v 纤维中的晶体在自然生长中成一定的取向性 棉纤维次生胞壁外层螺旋角3035 ，麻纤维平均为6 左右 v 樱状原纤模型 大分子微原纤原纤结晶度对纤维强度的影响v 纤维素分子的羟基在结晶部位以氢键结合，形成立体规整排列，分子间力强 v 晶区使分子链之间交联，防止分子链滑移 v 结晶度愈高，纤维强度越高取向度对强度的影响v 分子链顺应排列，次价力增高 v 影响纤维内的受力状况，大分子能均匀承受外力 v 取向度高，强度高 v 如丝光棉、粘胶丝拉伸结晶度对染色的影响v
5、染色时，染液只能渗透到纤维的无定形区和晶区边缘。 v 结晶度高，无定形区少，染料不易进入，平衡吸附量少，得色浅 v 棉纤维丝光前后，同样染色条件，得色深浅不一样1.1.4 化学性质v （1）碱的作用 v 苷键对碱的作用比较稳定 v 浓碱下发生不可逆的各向异性溶胀，施加张力，就是丝光 v 可以生成碱纤维素，水洗后可恢复，但使纤维微结构发生不可逆变化，用于丝光v 酸性越强，水解速率越快 v 强酸催化作用强，弱酸较弱，有机酸更缓和 v 浓度越大，水解速率越高 v 温度越高，水解速率愈快 v 温度升高10，速率增加23倍 v 麻、棉、丝光棉、粘胶水解速率依次递增v 棉织物用酸处理生产蝉翼纱、涤/棉织物
6、的烂花 v 中和织物上的残余碱 v 含氯漂白后处理，加强漂白作用 v 注意：酸的浓度很稀，温度低于50，彻底洗净，避免带酸干燥（3）与氧化剂的作用v 生成氧化纤维素，使纤维变性、受损 v 在碱存在条件下，空气中的氧会产生氧化作用 v 氧化剂漂白时，应注意工艺条件 v 可生成还原型氧化纤维素（含大量醛基或羰基）或酸型氧化纤维素（羧基） 伯羟基醛基羧基 仲羟基酮基醛基或羧基 半缩醛羟基羰基 1.1.5 纤维共生物主要有果胶物质、含氮物质、蜡状物质、天然色素等，还有棉籽壳。 影响纤维的吸水、染色、白度等性能 v （1）果胶物质 v 主要成分为果胶酸钙、果胶酸镁、果胶酸甲脂和多糖类 v 在碱性条件下，
7、使酯水解成羧基，并转变成钠盐v （2）含氮物质 v 蛋白质和简单的含氮无机盐，存在于纤维的胞腔中 v （3）蜡状物质 v 不溶于水，但能被有机溶剂萃取的物质 v 存在于初生胞壁 v 脂肪族高级一元醇、游离脂肪酸、脂肪酸的钠盐、高级一元醇的酯和固体、液体的碳氢化合物 v 借助皂化作用（脂肪酸或酯）和乳化作用（高级醇和碳氢化合物）去除v （4）灰分 v 由硅酸、碳酸、盐酸、硫酸和磷酸的钾钠、钙、镁、锰盐以及氧化铁和氧化铝组成 v 能溶于酸，可通过酸洗去除 v （5）天然色素 v （6）棉籽壳 v 纤维初加工时带入 v 可在织物煮炼时去除1.2 天然有色棉v 白棉使通过对原始棉花长期驯化得来的 v
8、主要有棕色、绿色和褐色三种 v 可纺性差、色素不稳定、产量低1.2.1 化学组成1.2.2 彩棉物理性能v 形态结构 v 物理性能1.3 麻纤维v 主要成分为纤维素，并含有较多的半纤维素、果胶和木质素麻纤维染色性能v 结晶度高、取向度高，含有一定量的木质素和半纤维素等杂质，染色性能差，染料扩散困难，上染率低，得色量低，不易染深色。v 改善方法：染前处理丝光，降低纤维结晶度改性处理如阳离子化处理1.2再生纤维素纤维v 存在皮层和芯层 v 化学结构与棉纤维相似 v 聚合度低，普通粘胶300400，高强粘胶500600 暴露的端羟基和醛基比棉多，吸湿性高，标准回潮率12 v 暴露的端羟基和醛基比棉多
9、，吸湿性高，标准回潮率12v 结晶度低，3040%，聚合度也较低普通粘胶纤维性能v 强度 低张力或松式加工v 无定形区多，结构松散，对化学试剂的吸附能力大粘胶纤维 丝光棉 棉v 对酸和氧化剂更敏感，对碱的稳定性较差，避免浓碱处理v 皮芯结构对染色有影响对染料吸附量大于棉，但皮层结构紧密，妨碍染料的吸附和扩散低温、短时间染色，浅，染色不匀高湿模量粘胶v 富强纤维有原纤化倾向耐碱性能较好v Modal纤维第二代富强粘胶Lyocell纤维v 采用N-甲基吗啉（ NMMO）溶解纤维素 v 干喷湿纺法纺丝 v 商品名“Tencel” v 易产生原纤化Lyocell纤维结构v 化学结构与棉、麻相同，相对分
10、子质量分布比粘胶纤维集中 v 干、湿强度大，具有较高的湿模量 v 有一定程度的皮芯结构，皮层为无定形结构，芯层由高度结晶的巨原纤和之间所谓无定形区组成 v 膨润各向异性明显，横向40，纵向 0.03，织物结构紧密僵硬Lyocell原纤构造对染整影响v 由微纤维构成的、取向度非常高的纤维素分子集合体，微纤维集合体由巨原纤构成，由明显的原纤结构，各级原纤基本上都是沿纤维轴向排列。 v 横向结合力较弱，纵向较强，形成层状结构 v 径向膨润程度远远大于轴向，约有1.4倍，并有较大的湿刚性（硬度） 织物中纤维之间接触面积变大，表面摩擦阻力增加，结构紧密、僵硬，易产生折痕和擦伤疵病v 织物中纤维之间接触面
11、积变大，表面摩擦阻力增加，结构紧密、僵硬，易产生折痕和擦伤疵病竹纤维v 竹子主要由纤维素、木质素、果胶和多戊糖组成 v 纤维素 4050，木质素 2030 v 多戊糖 1621，灰 分 13第二节 蛋白质纤维的结构和性能一、蛋白质分子组成及分子结构概况v 1. 元素组成 有机含氮高分子化合物 碳、氢、氧、氮，有的含有硫、磷 v 2. 氨基酸组成 v -氨基酸，主要有20种左右v 3. 分子结构 由-氨基酸彼此通过氨基与羧基之间的脱水缩合，以酰胺键联结而成 v 酰胺键称为肽键 由肽键联结的缩氨酸叫作肽 多缩氨酸链（多肽链）是蛋白质分子的骨架，也叫主链二、蛋白质的两性性质v 蛋白质分子的侧基上含有
12、酸性基团和碱性基团 v 是典型的两性高分子电解质v 蛋白质分子上所带的正负电荷数量相等时的溶液pH值，称为蛋白质的等电点三、羊毛的形态结构v 1. 羊毛的组成 v 杂质：羊脂、羊汗、砂土、植物性杂质 v 角蛋白 碳 50.252.5% 氢 6.4 7.3% 氧 20.7 25% 氮 16.2 17.7% 硫 0.7 5%v 2. 羊毛的形态结构 v （1）鳞片层 耐碱、氧化剂、还原剂和蛋白酶的作用v （2）皮质层 v （3）髓质层 v （4）细胞间质 鳞片细胞之间、鳞片细胞和皮质细胞之间、皮质细胞之间通过细胞间质粘合起来构成羊毛整体 细胞间质，呈网状结构，是羊毛内唯一连续物质 四、羊毛角蛋白的
13、分子结构v 由C、H、O、N、S元素构成的多种氨基酸缩合而成的链状大分子 二氨基氨基酸（精氨酸、赖氨酸）、二羧基氨基酸（天门冬酸、谷氨酸）和胱氨酸的含量高 v 盐式键、二硫键和氢键 v 网状结构多缩氨酸主链的空间构型为-螺旋结构五、羊毛的性质v 1. 羊毛的可塑性 v 在湿热条件下，内应力迅速衰减，并按外力作用改变现有形态，经冷却或烘干使形态保持下来 v 多肽链构象变化，及附键的拆散和重建有关v 2. 热的作用 耐热性较差，干热不超过70 v 3. 水和蒸汽的作用 较强的吸湿性 沸水或蒸汽中，可发生水解，纤维损伤v 4. 酸的作用 耐酸性较好 肽键水解 v 5. 碱的作用 拆散盐式键 主链水解
14、 部分氨基酸水解v 6. 还原剂的作用 与二硫键起反应 破坏胱氨酸键 碱性介质，破坏更强烈 v 7. 氧化剂的作用 漂白和防缩 去除鳞片六、蚕丝的结构和性能v （一）蚕丝的形态结构（二）丝素的结构和性质v 分子链由两部分嵌段连接而成 一部分分子链整齐排列，形成氢键，组成结晶区 一部分受侧链的阻碍作用，形成无定形区v 多肽链含有许多CONH键结构，肽链在结晶区几乎是完全伸直，为型构象v 多肽链整齐排列部位形成结晶性原纤 无定形区影响丝素主要性质（三）丝素的性质v 1. 溶解性丝素仅能在水中溶胀，不能溶解在盐类溶液可发生无限溶胀而溶解v 2. 酸的作用较耐酸，比棉强，比羊毛差有机酸增加丝重、光泽，赋予丝鸣无机酸，可发生酸缩，皱纹丝织品酸浴加盐会造成伤害v 3. 碱的作用 比羊毛好 弱碱性物质无损伤，溶解丝胶，生丝精练 v 4. 氧化剂 会造成损伤 v 5. 还原剂 无明显损伤七、大豆蛋白纤维v 大豆蛋白质 23%55% v 聚乙烯醇 77%4561