新型纖維的特性與鑒別方法

1、新型纖維的特性與鑒別方法主講人：馮文主講人單位：廣州纖維產(chǎn)品檢測(cè)研究院1.植物纖維1.1香蕉纖維(banana fiber) 香蕉纖維主要蘊(yùn)藏于香蕉樹(shù)的韌皮和葉子之中。香蕉纖維粗而硬，類(lèi)似于麻。香蕉纖維主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，還含有少量果膠、水溶物及灰分等。不論是香蕉莖還是香蕉葉中的纖維其半纖維素、木質(zhì)素的含量都較亞麻高，達(dá)到30%以上。香蕉纖維的單纖維長(zhǎng)度較短，其中韌皮中的單纖維長(zhǎng)度只有2.03.8mm，葉中的工藝?yán)w維長(zhǎng)度較莖纖維短。 在顯微鏡下，香蕉單纖維縱向成扁平溝槽扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，與棉纖維很是相似。香蕉纖維在顯微鏡下的直徑和形態(tài)差異較大，某些纖維還具有類(lèi)似麻一樣的橫節(jié)，但這種橫節(jié)

2、較麻纖維并不明顯 1.1香蕉纖維(banana fiber) 1.2木棉纖維(kapok) 木棉纖維是木棉蒴果殼體內(nèi)壁上的單細(xì)胞發(fā)育生長(zhǎng)而成的纖維素纖維。木棉纖維質(zhì)輕，密度僅為0.30g/cm3；結(jié)構(gòu)較疏松，結(jié)晶度約為33%；雙折射率為0.017。木棉纖維在顯微鏡下縱向呈圓柱形，頭細(xì)尾粗，兩端封閉，表面光滑，光澤較好，極少扭轉(zhuǎn)，木棉纖維受壓后，縱向會(huì)呈扁帶管狀。木棉纖維橫截面呈圓形或橢圓形，胞壁薄，中腔大，纖維的中空度達(dá)到90%左右，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的中空度最大的天然纖維。木棉纖維的這種獨(dú)特結(jié)構(gòu)使得它是很好的保暖材料，過(guò)去常用作絮用填充料。由于木棉纖維長(zhǎng)度僅為8mm32mm，且強(qiáng)度低、抱合力差，

3、因此它的可紡性差，目前常用來(lái)與其它纖維混紡。 1.2木棉纖維(kapok) 竹纖維即竹原纖維，是通過(guò)物理機(jī)械軋壓、化學(xué)脫膠等方法從竹子中提取出來(lái)的單纖維或工藝?yán)w維。竹子單纖維長(zhǎng)度較短，長(zhǎng)度約為1mm3mm，因此紡織用竹纖維必須采用工藝?yán)w維，工藝?yán)w維長(zhǎng)度可達(dá)到30mm以上。竹子中纖維素的含量約為35%52%，木質(zhì)素和半纖維素為20%左右，灰分為1%2%，果膠質(zhì)約為0.7%。竹纖維比較粗硬，結(jié)晶度和取向度與苧麻相近。 在顯微鏡下，竹纖維橫截面呈不規(guī)則的橢圓、腰圓形，內(nèi)有連貫的中腔，工藝?yán)w維的橫截面呈蜂巢結(jié)構(gòu)，用化學(xué)試劑浸泡后的竹纖維可能會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)效應(yīng)，顯微鏡下有時(shí)候可以看見(jiàn)中腔里有液體；竹纖維縱向

4、粗細(xì)不均勻，表面比較光滑，頭端變細(xì)。有些文獻(xiàn)上介紹竹纖維縱向有與苧麻類(lèi)似的橫節(jié)豎紋，這可能是由于機(jī)械加工導(dǎo)致纖維表面呈現(xiàn)橫節(jié)豎紋現(xiàn)象，真正未經(jīng)任何處理的竹纖維表面是沒(méi)有橫節(jié)豎紋的（見(jiàn)圖15）。竹纖維作為一種新型的纖維素纖維，其燃燒性能、化學(xué)溶解性能與其它纖維素纖維相同。 1.3竹纖維(bamboo fiber) 1.3竹纖維(bamboo fiber) 蓮纖維一般是通過(guò)物理機(jī)械或者化學(xué)的方法從荷桿中提取出來(lái)的一種天然植物纖維。蓮纖維由315根直徑約為4um的單絲通過(guò)橫向締合聯(lián)結(jié)組成，纖維束橫向有很多孔洞縫隙，呈現(xiàn)螺旋卷曲狀（見(jiàn)圖16），有彈性，在外力作用下伸直變長(zhǎng)，外力增大到一定程度的時(shí)候會(huì)破

5、壞橫向締合力，從而使得部分單絲抽拔滑移。目前，蓮纖維是否可用作紡織工業(yè)用纖維的新來(lái)源仍處于探索階段。1.4蓮纖維（lotus fiber）1.4蓮纖維（lotus fiber）1.5菠蘿纖維(pineapple fiber) 菠蘿單纖維長(zhǎng)度較長(zhǎng)，可超過(guò)10mm，實(shí)際紡紗使用的葉纖維是工藝?yán)w維。菠蘿纖維象蓮纖維一樣，由多根單纖維并排組成。纖維表面粗糙，縱向有縫隙、孔洞，橫截面呈不規(guī)則的圓形，但無(wú)蓮纖維的天然扭曲。菠蘿單纖維呈圓筒形，兩端尖，表面光滑，部分有線(xiàn)狀中腔，橫截面呈卵圓形或多角形。菠蘿纖維中半纖維素和木質(zhì)素含量較高，纖維素含量偏低，約為5662%。菠蘿纖維的燃燒性能、化學(xué)溶解性能與其它纖

6、維素纖維相同。1.5菠蘿纖維(pineapple fiber) 椰子纖維是椰樹(shù)果實(shí)的副產(chǎn)品，是將椰樹(shù)果實(shí)在海水中浸蝕后機(jī)械加工處理得到的纖維。椰子纖維主要由纖維素纖維、木質(zhì)素、半纖維素及果膠物質(zhì)等組成，其中纖維素的含量約為36%43%，木質(zhì)素為41%45%，果膠為3%4%。由于木質(zhì)素含量較高,椰子纖維比較脆,容易斷裂。 椰子纖維同工藝?yán)w維一樣，為多根單纖維的聚集體。在顯微鏡下，橫截面為蜂巢狀有中腔，縱向呈帶狀，與菠蘿纖維相似，單纖維縱向有溝槽。椰子纖維具有與纖維素纖維相同的燃燒、溶解性能。 1.6椰子纖維(coconut fiber) 1.6椰子纖維(coconut fiber) 2.動(dòng)物纖維

7、 2.1艾虎毛（Steppe Polecat） 艾虎別名艾鼬、地狗，鼬科鼬屬。毛的顏色隨部位而不同，唇、鼻周?chē)咨?，眼周?chē)睾谏?，被毛暗褐至淺黃褐色，絨毛米黃色。除了少數(shù)極細(xì)毛纖維和粗毛外，艾虎毛纖維在光學(xué)顯微鏡下，其腔內(nèi)呈單列算珠狀。在電鏡下，其表面的鱗片較密，鱗片呈尖瓣?duì)罱诲e(cuò)貼附毛干，由于貼附不緊密導(dǎo)致其翹角較高，象蓮花。不過(guò)隨著毛干變細(xì)，這種形態(tài)有所改變，細(xì)毛干上的鱗片的尖瓣逐漸變鈍，最終過(guò)度到環(huán)狀包圍毛干，似羊絨。 2.1艾虎毛（Steppe Polecat） 2.2狐貍毛（fox hair） 狐貍，犬科狐屬，其毛纖維是珍貴的紡織裝飾原料。目前飼養(yǎng)的狐貍品種比較多，有銀霜狐、銀黑狐、藍(lán)

8、狐、藍(lán)霜狐、彩狐等。各種狐貍毛纖維隨品種的不同其顏色也不一樣。除了極細(xì)的毛纖維外，狐貍毛一般都有髓腔，在光學(xué)顯微鏡下，髓腔內(nèi)象兔毛和艾虎毛一樣呈算珠狀排列。狐貍毛鱗片比較密，其形態(tài)也隨毛干的粗細(xì)而發(fā)生變化：對(duì)于粗毛，其表面鱗片不明顯，髓腔內(nèi)“算珠”也不明顯同時(shí)無(wú)多列并排。較粗的毛，其表面的鱗片呈等腰銳角三角形交叉覆蓋在毛干上，部分較細(xì)的毛干也可能存在這種形狀的鱗片分布，不過(guò)這時(shí)候其鱗片端更尖銳。細(xì)毛，其表面的鱗片成瓦狀交叉或者前后套疊覆蓋毛干，鱗片厚度大，邊緣清晰，鱗片不成環(huán)狀。 2.2狐貍毛（fox hair） 2.3水貂毛（mink hair） 水貂是鼬科、鼬屬的小型珍貴毛皮動(dòng)物。象狐貍毛

9、一樣，水貂毛的顏色隨品種的不同也不一樣：有黑、白、淺棕、寶石藍(lán)、米黃和水藍(lán)等顏色。在光學(xué)顯微鏡下水貂毛纖維有算珠狀的髓腔，細(xì)的絨毛髓腔不連續(xù)，粗毛髓腔很大，算珠狀不明顯。在電鏡下面，水貂毛的鱗片又長(zhǎng)又尖，似針狀交叉覆蓋在毛干上，鱗片不重疊，鱗片邊緣清晰，翹角大。對(duì)于極粗的針毛和極細(xì)的絨毛，鱗片的這種形狀發(fā)生了變化：粗毛表面鱗片似細(xì)密的波紋，不明顯；極細(xì)的絨毛，鱗片尖端變鈍，鱗片長(zhǎng)度縮短，逐漸過(guò)渡到似瓦狀覆蓋毛干，有時(shí)候在一根纖維上都能通過(guò)電鏡追蹤觀察到這種過(guò)渡形態(tài)。值得一提的是，紫貂毛纖維的外觀形態(tài)很是接近水貂毛，但紫貂實(shí)際上與水貂不同，紫貂屬鼬科紫貂屬。紫貂的野生生活環(huán)境為叢林，而水貂的生活

10、環(huán)境為河，溪，湖，沼等近水地帶。在光學(xué)顯微鏡下，紫貂毛的髓腔較水貂毛大，紫貂毛髓腔成長(zhǎng)方形，水貂毛纖維髓腔近橢圓形。 2.3水貂毛（mink hair） 貉子又名貍，犬科，貉屬。貉子毛纖維的顏色隨品種不同而不同，主要有：棕色、黑色、褐色、白色以及它們的混雜色等。除了粗毛外，貉子毛纖維在光學(xué)顯微鏡下其髓腔不明顯，無(wú)類(lèi)似兔毛的算珠形狀。粗毛表面鱗片呈密集的波紋，部分細(xì)毛表面的鱗片呈花瓣?duì)睿昙廨^尖銳；有些呈針狀，但沒(méi)有貂毛表面鱗片那么長(zhǎng)和尖銳；有些鱗片尖端變鈍，最終呈瓦狀覆蓋毛干，邊緣不整齊也無(wú)環(huán)狀。部分毛纖維上甚至呈現(xiàn)以上幾種外觀形態(tài)特征。貉子毛纖維鱗片密度大，尖瓣?duì)罨蛲郀铟[片邊緣清晰，翹角大

11、。 2.4貉子毛（racoon dog hair） 2.4貉子毛（racoon dog hair） 2.5海貍鼠毛（Myocastor coypus hair） 海貍鼠為海貍鼠科，海貍鼠屬毛皮動(dòng)物。海貍鼠色型品系多達(dá)16個(gè)，有白色、黑色、奶油色、珍珠色、麻黃色、褐色、金色以及金黃色等，其中麻黃色最為常見(jiàn)，金色、金黃色則最為珍貴。除了極粗和極細(xì)的海貍鼠毛纖維外，在光學(xué)顯微鏡能觀察到算珠狀的髓腔。海貍鼠毛纖維的鱗片與羊絨很是接近，鱗片成環(huán)狀包覆毛干，翹角小；邊緣線(xiàn)細(xì)且清晰；鱗片表面平整光滑。電鏡下，也有少部分纖維呈現(xiàn)瓦狀包覆毛干，鱗片較厚，翹角稍大，邊緣清晰，類(lèi)似細(xì)羊毛纖維。 2.5海貍鼠毛（My

12、ocastor coypus hair） 2.6蜘蛛絲(spider silk) 蜘蛛絲的密度在1.2g/cm31.4g/cm3之間，與桑蠶絲接近，回潮率約為12%14%，結(jié)晶度約為8%。對(duì)蜘蛛絲形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行顯微鏡觀察， Augsten K和潘志娟等人發(fā)現(xiàn)圓網(wǎng)蛛、大腹圓蛛具有皮芯結(jié)構(gòu)，皮層與芯層組成不一樣，皮層結(jié)構(gòu)較芯層穩(wěn)定，芯層內(nèi)有大量圓形斷面的孔穴。蜘蛛絲直徑比普通纖維小很多，其橫截面為圓形，縱向成平滑棒狀，但也有些蜘蛛絲帶有少量的溝槽。 2.6蜘蛛絲(spider silk) 3.1金屬纖維(metallic fiber) 金屬纖維采用金屬熔體紡絲法制成，具有金屬光澤及導(dǎo)電特性，常見(jiàn)的金

13、屬纖維以不銹鋼為原料的居多。金屬纖維在空氣中不發(fā)生燃燒，在火焰中變紅；在顯微鏡下成黑色長(zhǎng)桿狀，部分邊緣由于拉伸而不直橫截面成不規(guī)則的長(zhǎng)方形或圓形；滴加各種硫酸、鹽酸、硝酸等在短時(shí)間內(nèi)不發(fā)生明顯的變化。 3無(wú)機(jī)纖維 3.1金屬纖維(metallic fiber) 3.2碳纖維（carbon fibre） 碳纖維的分子結(jié)構(gòu)界于石墨和金剛石之間，主要由石墨微晶沿纖維軸向緊密堆積而成.碳纖維六角形的網(wǎng)狀碳分子鏈決定了其具有很高的強(qiáng)度和模量。碳纖維的伸長(zhǎng)率比較小，約為1%2%, 密度約為1.692.1g/cm3。碳纖維熔點(diǎn)極高，接觸火焰時(shí)不熔不縮，進(jìn)入火焰后發(fā)紅，離開(kāi)火焰后不發(fā)生燃燒，纖維保持原有形狀。

14、通過(guò)顯微鏡，可觀察到碳纖維橫截面不規(guī)則，縱向隨基體纖維的形狀而不同，粘膠基、聚丙烯腈碳纖維表面有溝槽，瀝青基纖維縱向光滑，為黑色的均勻長(zhǎng)桿狀（聚丙烯腈基碳纖維)。碳纖維的耐化學(xué)試劑性能優(yōu)良，不溶解于各種濃度的酸、堿以及有機(jī)化學(xué)試劑中，碳纖維在50%以上的濃硝酸中會(huì)稍有膨脹。碳纖維具有一定的導(dǎo)電性。 3.2碳纖維（carbon fibre） 3.3玄武巖纖維（Basalt Fibre） 玄武巖主要由二氧化硅、三氧化二鋁以及氧化鐵和三氧化二鐵組成，其中SiO2的含量一般在4160%之間，Al2O3含量一般在1219%之間，F(xiàn)eO和Fe2O3含量在918%之間。除此之外，玄武巖纖維中還含有7%11%

15、的CaO，3%7%的MgO，2.5%6.5%的Na2O和K2O以及0.8%4%的TiO2。由于纖維中含有不少的FeO和Fe2O3，因此纖維呈現(xiàn)古銅色。玄武巖纖維熔點(diǎn)在1400以上，耐高、低溫，可在-269650的環(huán)境溫度中穩(wěn)定使用。玄武巖纖維密度約為2.7g/cm3，比玻璃纖維的密度高；拉伸強(qiáng)度可達(dá)到3.0GPa以上，與高強(qiáng)玻璃纖維相當(dāng)。玄武巖纖維耐酸堿性能好，尤其是耐酸性能優(yōu)良。玄武巖纖維遇火不發(fā)生燃燒，不融不縮；在顯微鏡下，為光滑的棒狀 . 3.3玄武巖纖維（Basalt Fibre） 3.4石棉纖維（asbestos） 根據(jù)纖維的組成和結(jié)構(gòu)不同，石棉纖維可分為溫石棉（蛇紋石石棉）、藍(lán)石棉

16、（青石棉）、透閃石石棉、陽(yáng)起石石棉、鐵石棉、直閃石石棉和水鎂石石棉等，其中藍(lán)石棉（青石棉）、透閃石石棉、陽(yáng)起石石棉、鐵石棉、直閃石石棉統(tǒng)稱(chēng)角閃石石棉。石棉纖維的基本組成為水合硅酸金屬鹽，它所含的金屬元素有鎂（Mg）、鐵（Fe）、納（Na）和鈣（Ca）。石棉纖維是一種晶體，屬單斜晶系，可劈分成細(xì)而柔韌的纖維。溫石棉的主要成分為SiO2和MgO，它們的含量相當(dāng)，各占約41%。溫石棉的平均密度約為2.5g/cm3，耐高溫，能承受800以上的高溫，在火焰中發(fā)光但不燃燒，燃燒后纖維顏色略變深；溫石棉耐化學(xué)試劑，除了HF酸外幾乎不溶解在其它化學(xué)試劑中。石棉纖維的鑒別可聯(lián)合使用燃燒法和化學(xué)試劑溶解法進(jìn)行鑒別

17、。4.1丙綸(polypropylene fiber) 丙綸纖維熔點(diǎn)約為160175，密度約為0.91 g/cm3。丙綸纖維耐溶劑性能良好，而且?guī)缀醪晃鼭?。除了煮沸的環(huán)己酮外，丙綸不溶于各種酸堿以及其它有機(jī)溶劑中。在顯微鏡下，丙綸橫截面為圓形或近似圓形，縱向表面光滑，有黑斑有些帶有疤痕。丙綸靠近火焰時(shí)發(fā)生熔縮，進(jìn)入火焰后熔縮燃燒，離開(kāi)火焰后繼續(xù)熔融燃燒并伴有液體下落，散發(fā)出石蠟味，燒后灰燼呈灰白色蠟片狀。丙綸常使用溶解法、燃燒法 、顯微鏡觀測(cè)法進(jìn)行鑒別。4.合成纖維 4.1丙綸(polypropylene fiber) 4.2聚乳酸纖維(Polylactic acid fiber) 聚乳酸纖維

18、由聚乳酸溶液或熔融紡絲制成。是一種可完全生物降解的合成纖維，其密度為1.27g/cm3，玻璃化溫度為57，熔點(diǎn)為170，吸濕率為0.5%，伸長(zhǎng)率約為30%左右，其物理機(jī)械性質(zhì)與滌綸接近。在顯微鏡下，聚乳酸纖維橫截面為近似圓形，垂直纖維縱向有很多橫向條紋，似皺紋，但也有些纖維縱向成光滑棒狀，不過(guò)表面存在一些無(wú)規(guī)律的細(xì)微斑點(diǎn)。聚乳酸纖維靠近火焰時(shí)收縮、熔縮，進(jìn)入火焰時(shí)發(fā)生緩慢燃燒，同時(shí)伴有液體狀的物質(zhì)滴落，火焰邊緣呈藍(lán)色，煙霧極少，有淡淡甜味，殘留物呈硬而黑的圓珠狀。聚乳酸纖維化學(xué)穩(wěn)定性良好，常溫下溶于98%濃硫酸和二氯甲烷，不溶于75%硫酸。煮沸的情況下在冰乙酸中迅速溶解，在煮沸的5%氫氧化鈉溶液中緩慢溶解，5分鐘后成溶液呈透明狀，冷至室溫溶液不發(fā)生變化。聚乳酸纖維利用顯微鏡觀察法、燃燒法、溶解法基本上就可以做出判斷。4.2聚乳酸纖維(Polylactic acid fiber) 4.3聚苯硫醚纖維（Polyphenylene sulfide） PPS纖維由聚苯硫醚樹(shù)脂熔融紡絲制成。 PPS密度為1.34g/cm3，玻璃化溫度約為90，熔點(diǎn)為285，吸濕率為0.2%，伸長(zhǎng)率為35%左右。PPS