第一章-纖維的分類及發(fā)展

第一章纖維的分類及發(fā)展第一節(jié)纖維及其分類一、纖維定義與要求二、纖維的分類與命名 1．天然纖維 2．化學(xué)纖維 3．其他分類纖維纖維(Whatisafiber?)長寬比在103倍以上、粗細(xì)為幾微米到上百微米的柔軟細(xì)長體，有連續(xù)長絲和短纖之分。

Largelengthtowidthratio紡織纖維長度達(dá)到數(shù)十毫米以上具有一定的強(qiáng)度、一定的可撓曲性和一定的服用性能，可以生產(chǎn)紡織制品的纖維。

Smallenoughtobeflexible

纖維的基本性能(1)一定的長度和長度整齊度；(2)一定的細(xì)度和細(xì)度均勻度；(3)一定的強(qiáng)度和模量；(4)一定的延伸性和彈性；(5)一定的抱合力和摩擦力；

(6)一定的吸濕性和染色性；(7)一定的化學(xué)穩(wěn)定性。

對于特殊用途的紡織纖維，還應(yīng)具備一些特殊的要求，如阻燃、抗菌等。

表1-1主要天然纖維的來源分類與名稱分類定義組成物質(zhì)纖維來源植物纖維取自于植物種子、莖、韌皮、葉或果實上獲得的纖維主要組成物質(zhì)為纖維素，并含有少量木質(zhì)素、半纖維素等，含量比隨纖維的不同而不同①種子纖維：取自植物種子表面的單細(xì)胞纖維，如棉及彩色棉和轉(zhuǎn)基因棉等纖維；②韌皮纖維：取自植物韌皮中的纖維，如苧麻、亞麻、大麻、黃麻、紅麻、羅布麻、苘麻等；③葉纖維：取自植物葉子的纖維，如劍麻、蕉麻、菠蘿葉纖維、香蕉莖纖維等；④果實纖維：取自植物果實的纖維，如木棉、椰子纖維；⑤竹纖維：取自竹類莖桿的纖維，如竹子纖維。動物纖維取自于動物的毛發(fā)或分泌液的纖維主要組成物質(zhì)為蛋白質(zhì)，但蛋白質(zhì)的化學(xué)組成有較大差異①毛纖維：取自動物的毛發(fā)，由角蛋白組成的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)的纖維，如綿羊毛、山羊毛、駱駝毛、駝羊毛、兔毛、牦牛毛、馬海毛、羽絨、野生駱馬毛、變性羊毛、細(xì)化羊毛等；②絲纖維：指由昆蟲的絲腺分泌物形成的纖維，如桑蠶絲、柞蠶絲、蓖麻蠶絲、木署蠶絲、天蠶絲、樗蠶絲、柳蠶絲、蜘蛛絲等。礦物纖維從纖維狀結(jié)構(gòu)的礦物巖石獲得的纖維二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鎂等各類石棉，如溫石棉、青石棉、蛇紋石棉等表1-2化學(xué)纖維的分類及名稱分類定義纖維再生纖維以天然高聚物為原料制成漿液其化學(xué)組成基本不變并高純凈化后制成的纖維①再生纖維素纖推：指用木材、棉短絨、蔗渣、麻、竹類、海藻等天然纖維素物質(zhì)制成的纖維，如粘膠纖維、Modal纖維、銅氨纖維、竹漿纖維、醋酯纖維、Lyocell纖維、富強(qiáng)纖維等；②再生蛋白質(zhì)纖維：指用酪素、大豆、花生、毛發(fā)類、絲素、絲膠等天然蛋白質(zhì)制成的，絕大部分組成仍為蛋白質(zhì)的纖維，如酪素纖維、大豆纖維、花生纖維、再生角朊纖維、再生絲素纖維等；③再生淀粉纖維：指用玉米、谷類淀粉物質(zhì)制取的纖維，如聚乳酸纖維（PLA）；④再生合成纖維：指用廢棄的合成纖維原料熔融或溶解再加工成的纖維。合成纖維以石油、煤、天燃?xì)饧耙恍┺r(nóng)副產(chǎn)品為原料制成單體，經(jīng)化學(xué)合成為高聚物，紡制的纖維①滌綸：指大分子鏈中的各鏈節(jié)通過酯基相連的成纖聚合物紡制的合成纖維；②錦綸：指其分子主鏈由酰胺鍵連接起來的一類合成纖維；③腈綸：通常指含丙烯腈在85%以上的丙烯腈共聚物或均聚物纖維；④丙綸：分子組成為聚丙烯的合成纖維；⑤維綸：聚乙烯醇在后加工中經(jīng)縮甲醛處理所得的纖維；⑥氯綸：分子組成為聚氯乙烯的合成纖維；⑦其他的還有乙綸、氨綸、乙氯綸及混合高聚物纖維等。無機(jī)纖維以天然無機(jī)物或含碳高聚物纖維為原料，經(jīng)人工抽絲或直接炭化制成的無機(jī)纖維①玻璃纖維：以玻璃為原料，拉絲成形的纖維；②金屬纖維：以金屬物質(zhì)制成的纖維，包括外涂塑料的金屬纖維、外涂金屬的高聚物纖維以及包覆金屬的芯線；③陶瓷纖維：以陶瓷類物質(zhì)制得的纖維。如氧化鋁纖維，碳化硅纖維、多晶氧化物；④碳纖維：是指以高聚物合成纖維為原料經(jīng)碳化加工制取的，纖維化學(xué)組成中碳元素占總質(zhì)量90%以上的纖維，是無機(jī)化的高聚物纖維。第二節(jié)各類常用纖維簡介一、天然纖維素纖維棉棉纖維的生長發(fā)育

棉纖維是由胚珠(即將來的棉籽)表皮壁上的細(xì)胞伸長加厚而成的。一個細(xì)胞長成一根纖維.Cotton:seedhairobtainedfromthebollofthecottonplant~4000fibers/seed,max20,000fibers/seed250,000fibers/boll

棉纖維正常生長發(fā)育分三個階段

增長期→加厚期→干涸期（扭曲期）增長期：纖維加長，形成胞壁加厚期：長度基本長足，主要是胞壁加厚干涸期：失去水分、胞壁扭轉(zhuǎn)，沿纖維縱向形成天然轉(zhuǎn)曲。棉纖維的生長發(fā)育圖1-1不同來源棉種纖維的截面示意圖

按品種分類

長度(mm)細(xì)度(dtex)強(qiáng)度(km)陸地棉(細(xì)絨棉)23~331.43~2.2221~25海島棉(長絨棉)33~451.2~1.4>30亞洲棉(粗絨棉)15~242.5~4.012棉花的初加工(P36)

棉花的初加工也叫軋棉或軋花初加工的目的是使籽棉上的纖維（俗稱衣分）和棉籽分離,除去棉籽和部分雜質(zhì)。

籽棉→皮棉（軋花廠的稱呼）

籽棉→原棉（紡紗廠的稱呼）按棉花的初加工分類皮輥棉鋸齒棉按纖維色澤分類(creamywhitetogray)白棉彩色棉（遺傳育種）黃棉灰棉棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)和品質(zhì)正常生長的棉纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)截面：腰圓形，有中腔(kidney-beanshapedwithalumen)縱向：天然轉(zhuǎn)曲thetwistsreverseindirectionalongthelength

棉纖維的成熟度degreeofmaturity

定義—纖維細(xì)胞壁的增厚程度，胞壁越厚，成熟度越好

根據(jù)成熟度可把棉纖維分為：

成熟、未成熟、完全未成熟（死纖維）、過成熟及完全成熟棉。未成熟成熟過成熟實際形狀圖1-2棉纖維成熟度的理論幾何圖示

成熟度指標(biāo)成熟系數(shù)：指棉纖維中斷截面恢復(fù)成圓形后相應(yīng)于雙層壁厚與外徑之比的標(biāo)定值成熟度指標(biāo)及測試方法

式中：M----棉纖維成熟度系數(shù)；

δ----棉纖維壁厚；

D----棉纖維截面復(fù)圓后的直徑。細(xì)絨棉的M在1.5~2.0為成熟纖維，一般紡紗用的M在1.7~1.8為最佳；未成熟的M<1.5，過成熟的M>2.0；死纖維M<0.7，完全不成熟纖維M＝0，完全成熟纖維M＝5.0。長絨棉在1.7~2.5為成熟棉，理想的紡用M在2.0左右

木棉（a）開裂木棉果實（b）纖維表面

圖1-3木棉纖維果實及纖維形態(tài)圖形態(tài)：表面光滑、無轉(zhuǎn)曲、截面為大中腔、圓形的管狀物；中腔的空隙率達(dá)80-90%回潮率10-11%，拒水，密度?。?.29g/cm3）麻纖維（Bastandleaffibers）

麻表1-3部分麻纖維的化學(xué)組成名稱纖維素（%）半纖維素（%）果膠（%）木質(zhì)素（%）其它（%）單纖維細(xì)度（μm）單纖維長度(mm)苧麻65~7514~164~50.8~1.56.5~1430~4020~250亞麻70~8012~151.4~5.72.5~55.5~912~1717~25黃麻57~6014~171.0~1.210~131.4~3.515~181.5~5紅麻52~5815~181.1~1.311~191.5~318~272~6大麻67~785.5~16.10.8~2.52.9~3.35.415~1715~25羅布麻40.8215.4613.2812.1422.117~2320~25工藝?yán)w維工藝?yán)w維：又稱束纖維亞麻、黃麻、洋麻等單纖維很短，不能采用單纖維紡紗，而是以許多植物單細(xì)胞藉膠質(zhì)粘合集束而成的束纖維作為紡紗用纖維，稱為工藝?yán)w維。苧麻單纖維：150-250mm亞麻：15-20mm大麻：10-15mm黃麻：2-4mm麻纖維的初加工目的：去除非纖維類物質(zhì)的加工，主要是膠質(zhì)物質(zhì)。根據(jù)脫膠程度不同，分為全脫膠：膠質(zhì)全部脫去，纖維呈單根狀態(tài)，如苧麻半脫膠：僅脫去部分膠質(zhì)，束狀纖維，如亞麻、黃麻等脫膠的方法主要有微生物脫膠黃紅麻：剝皮法麻株鮮剝→鮮皮（或晾干后的干皮）→選麻扎把→天然浸漚→洗麻→晾干整理分級→打包成件。

帶桿法鮮麻株（或晾干后的麻株）→選麻成捆→天然浸漚→壓麻剝洗→曬干、整理分級→打包成件亞麻化學(xué)脫膠苧麻：生苧麻→高壓高溫堿煮脫膠→浸酸中和→清洗→脫水→給油→烘干→單纖維苧麻麻纖維的主要性能指標(biāo)長度細(xì)度外觀強(qiáng)伸性能主要特性吸濕散濕好（舒適性好）強(qiáng)伸性、剛性大（織物有刺癢感）彈性差（織物易起皺）挺、爽、透氣常見麻纖維苧麻

主要產(chǎn)于我國的長江流域，以湖北，湖南，江西居多，印度尼西亞，巴西，菲律賓等國也有種植。

苧麻纖維品質(zhì)優(yōu)良，單纖維長，主要用于夏季服裝面料，裝飾用布等。

苧麻可每年收割三次。亞麻黃麻羅布麻

3．葉纖維劍麻濕強(qiáng)比干強(qiáng)高耐海水腐蝕性強(qiáng)，適用于作船用纜繩和網(wǎng)具。蕉麻用途與劍麻同4．竹纖維浙江的毛竹長度：1.3~3.1mm

性能與麻接近，吸濕性好二、天然蛋白質(zhì)纖維 1．綿羊毛 2．特種動物纖維 3．絲纖維羊毛的生長和獲得羊毛由羊皮膚上的細(xì)胞生長而成。

不均勻成簇生長毛叢（導(dǎo)向毛，簇生毛）

羊毛的獲得

抓毛：散毛

剪毛：毛被，套毛洗毛：

原毛洗凈毛

（a）套毛及去除部位

1、綿羊毛羊毛纖維的結(jié)構(gòu)與形態(tài)羊毛纖維的結(jié)構(gòu)：（沿纖維徑向分為三層）

鱗片層：保護(hù)、光澤、縮絨

皮質(zhì)層：羊毛主體、雙側(cè)結(jié)構(gòu)

髓質(zhì)層：細(xì)羊毛無髓質(zhì)層羊毛纖維的形態(tài)截面：近似圓形或橢圓形縱向：有天然卷曲、表面覆蓋鱗片Morphology羊毛結(jié)構(gòu)與形態(tài)分類1－按組織結(jié)構(gòu)1、絨毛（無髓毛）細(xì)絨毛：彎曲最多，細(xì)度均勻，d＜30mm，制造精紡呢絨、羊毛衫的主要原料。

粗絨毛：長度和細(xì)度都比較均勻，d＝30～52.5mm2、發(fā)毛（有髓毛）

細(xì)剛毛：卷曲甚少或不明顯，粗直，光澤強(qiáng)，d=52.5~75mm；制造長毛絨織物的優(yōu)良原料。

粗剛毛：纖維粗直，無彎曲，長度較長，d＞75mm；制造地毯的優(yōu)良原料，手感粗硬，無卷曲，紡織利用價值低于絨毛，剛性較大，并有耐壓縮彈性。

3、兩型毛：介于絨毛和發(fā)毛之間，或介于有髓毛和無髓毛之間的中間型羊毛。在同一根羊毛上同時具有絨毛和發(fā)毛的特征，有斷斷續(xù)續(xù)的髓質(zhì)層，纖維有明顯的粗細(xì)不勻。4、死毛：除鱗片層外，幾乎全是髓質(zhì)層的毛纖維。纖維粗短剛直，脆弱易斷，色澤枯白，不易染色，沒有紡織利用價值。分類2－按毛被上的纖維類型1、同質(zhì)毛在整個毛被上的各個毛叢，都由一種粗細(xì)類型的毛纖維所組成。毛叢內(nèi)部的纖維粗細(xì)、長短和彎曲基本一致。品質(zhì)較好。2、異質(zhì)毛在整個毛被的各個毛叢，由兩種以上不同類型的羊毛所組成。多數(shù)有毛辮結(jié)構(gòu)（細(xì)絨毛、粗絨毛、發(fā)毛、死毛）山羊絨通過抓、梳獲得的鱗片為環(huán)狀，完整性好，緊貼毛干，手感柔軟滑糯。細(xì)度：14μm~16μm，是動物纖維中最細(xì)的。絲纖維是指蠶吐絲而得到的天然蛋白質(zhì)纖維。分類（品種）：1、家蠶絲：桑蠶絲；2、野蠶絲：柞蠶絲Tussahsilk、蓖麻蠶絲、木薯蠶絲等蠶的發(fā)育與蠶繭的形成①蠶的發(fā)育經(jīng)過卵、幼蟲、蛹和成蟲（蛾）四個階段蠶繭的形成繭的形成：

由外→里分三層繭衣（外層）：蠶吐絲時，最初吐出的凌亂的絲縷，成為繭的蓬松外廓。（絲縷細(xì)，強(qiáng)度差，絲膠含量多，絹紡原料）繭層（中層）：繭衣里面，絲縷繞成絲圈，結(jié)構(gòu)緊密，排列規(guī)則，是絲的主體。（絲較粗，強(qiáng)力好）

蛹（內(nèi)層）：吐絲將近終了時疊合成的疏松層。（絲最細(xì)，發(fā)脆，絲膠含量少，絹紡原料）蠶絲細(xì)度分布不勻

外層:中層:內(nèi)層＝1.1:1.5:0.8蠶繭

蠶絲由蠶體內(nèi)兩個絹絲腺分泌的絲液凝固而成。蠶體分泌的絲液有兩種：絲素：位于蠶絲中間部分絲膠：包覆在絲素外面一根蠶絲（繭絲）由兩根絲素和包覆在外的絲膠組成。蠶絲的初加工工藝：剝繭→選繭→煮繭→繅絲→復(fù)整繅絲精練復(fù)整蠶繭生絲熟絲絲絞繅（sao）絲繅絲是將幾根繭絲順序抽出依靠絲膠抱合膠著成絲束的過程?？壍玫慕z束稱生絲；經(jīng)過精練脫膠后稱熟絲。蠶繭的工藝加工

剝繭→選繭→煮繭→繅絲→復(fù)整蠶絲的形態(tài)結(jié)構(gòu)橫截面：不規(guī)則橢圓形，兩個絲素，外包絲膠(Thetwoarecalledbrinsheldtogetherbysericin(gumorsilkglue).Wildsilkwormsproduceribbon-likesilkfibers縱向：平直光滑化學(xué)纖維概述1884年，制造出世界上第一種化學(xué)纖維——硝酸纖維1905年，第一種工業(yè)化生產(chǎn)的化學(xué)纖維——粘膠纖維1939年，美國杜邦公司開發(fā)出第一種合成纖維——尼龍66（nylon66）我國化學(xué)纖維從50年代開始發(fā)展迅速化學(xué)纖維三、再生纖維 1．再生纖維素纖維：棉漿粘膠、竹漿粘膠、高濕模量粘膠、日本的虎木棉（polynosic）、Modal、富強(qiáng)纖維、Tencel、Lyocell、強(qiáng)力粘膠纖維

2．再生蛋白質(zhì)纖維共混紡絲（高再生蛋白質(zhì)含量）蛋白質(zhì)與其他高聚物進(jìn)行接枝共聚（低再生蛋白質(zhì)含量）

四、普通合成纖維 1．滌綸 2．錦綸 3．腈綸 4．丙綸 5．維綸 6．氯綸

類別化學(xué)名稱代號國內(nèi)商品名國外商品名單體聚酯類纖維聚對苯二甲酸乙二酯PET或PES滌綸特麗綸，達(dá)克綸，帝特綸，拉芙桑對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞?，乙二醇或環(huán)氧乙烷聚對苯二甲酸環(huán)已基-1，4二甲酯柯臺爾(Kodel)對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞?，環(huán)乙烷二甲醇-1，4聚對羥基苯甲酸乙二酯榮輝，A-Tell對羥基苯甲酸，環(huán)氧乙烷聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞?，丁二醇聚對苯二甲酸丙二醇酯PTT對苯二甲酸，丙二醇聚酰胺類纖維脂肪族聚酰胺-6PA-6錦綸-6尼龍-6，卡普綸，貝綸己內(nèi)酰胺聚酰胺-66PA-66錦綸-66尼龍-66，阿尼特己二酸，己二胺聚酰胺1010錦綸1010尼龍1010癸二胺，癸二酸聚酰胺-4PA-4錦綸-4尼龍4丁內(nèi)酰胺脂環(huán)族錦環(huán)綸凱納雙-(對氨基環(huán)己基)甲烷，12二酸聚烯烴纖維聚丙烯纖維PP丙綸梅拉克綸，帕綸丙烯聚乙烯纖維PE乙綸乙烯聚乙烯醇縮甲醛纖維PVAL維綸維尼綸，庫拉綸，維納爾醋酸乙烯酯聚乙烯醇縮丁醛纖維PVB聚乙烯醇一氯乙烯接枝共聚纖維維氯綸柯泰綸，BE纖維氯乙烯，醋酸乙烯聚氯乙烯纖維PVC氯綸羅維爾，帝維綸，天美綸氯乙烯氯化聚氯乙烯(過氯乙烯)纖維過氯綸合氯林，配采氯乙烯氯乙烯與偏二氯乙烯共聚纖維PVDC偏氯綸沙綸氯乙烯，偏二氯乙烯聚四氟乙烯纖維PTFE氟綸特氟綸四氟乙烯聚丙烯腈纖維(丙烯腈與15%以下的其它單體的共聚物纖維)PAN腈綸奧綸，阿克列綸，克列絲綸，開司米綸，考妥，齊沸綸丙烯腈及丙烯酸甲酯或醋酸乙烯，苯乙烯磺酸鈉，甲基丙烯磺酸鈉改性聚丙烯腈纖維(指丙烯腈與多量第二單體的共聚物纖維)MAC腈氯綸卡耐卡綸，達(dá)耐爾，維縈N丙烯腈，氯乙烯沙尼夫，維列爾(Verel)丙烯腈，偏二氯乙烯

表1-7常用合成纖維的名稱及代號五、差別化纖維

1．基本定義與獲得方法指在原來纖維組成的基礎(chǔ)上進(jìn)行物理或化學(xué)改性處理，使性狀獲得一定程度改善的纖維。

2．差別化纖維變形絲異形纖維復(fù)合纖維超細(xì)纖維高收縮纖維易染色纖維吸水吸濕纖維混纖絲超細(xì)纖維(a)(b)圖1-7分裂剝離法(a)和溶解去除法(b)示意圖復(fù)合纖維：由兩種及兩種以上聚合物，或具有不同性質(zhì)的同一聚合物，經(jīng)復(fù)合紡絲法紡制成的化學(xué)纖維。分并列型、皮芯型和海島芯等。（P59）六、功能性纖維

1．抗靜電和導(dǎo)電纖維

2．蓄熱纖維和遠(yuǎn)紅外纖維

3．防紫外線纖維

4．阻燃纖維

5．光導(dǎo)纖維

6．彈性纖維

7．抗菌防臭纖維

8．變色纖維

9．香味纖維

10．相變纖維圖1-8芳綸纖維的應(yīng)用領(lǐng)域示意圖二、化學(xué)纖維制造概述

1．紡絲融體或紡絲液的制備

2．化學(xué)纖維的紡絲成形

3．化學(xué)纖維的一般后整理

化學(xué)纖維的制造化學(xué)纖維制造過程：成纖高聚物的提純或聚合紡絲液的制備紡絲后加工1.紡絲液的制備

熔體法熔融溫度＜分解溫度如：滌綸、錦綸、丙綸、乙綸。

溶液法熔融溫度＞分解溫度如