纖維的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)精

1、第一節(jié)纖維的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)成纖高分子：1）線性、長鏈的分子結(jié)構(gòu)，即使有側(cè)基或支鏈，也比較短、小。2）以碳原子為主鏈的構(gòu)成元素，因此大多數(shù)纖維高分子是有機(jī)高分子，即有機(jī)纖維。3）分子鏈有一定長度，分子間可以達(dá)到高的相互作用而有強(qiáng)度。染整關(guān)注：纖維高分子與水有無結(jié)合基團(tuán)、與染料分子有無作用點、與整理劑等有無結(jié)合點，是共價鍵結(jié)合、離子鍵結(jié)合、氫鍵結(jié)合還是范得華作用力結(jié)合。例如：棉纖維麻纖維聚乙烯纖維聚丙烯纖維：分子結(jié)構(gòu)差異大，左者所用染料和整理劑右者就無法使用。一、纖維分類旭絢軒界上&他Ip等挖一fit*打肝牽等境門贈好喃利工rJ免JIEL警助拷好維舊利轉(zhuǎn)一.撲康竺f站鴕桿斗人造好雄宗纖

2、維ExwrdltFHI人造量白質(zhì)打憎化學(xué)奸雄二、纖維素纖維的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)纖維素分子結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)特點：1）環(huán)上三個一OH,反應(yīng)活性點2）環(huán)間一O一,酸分解之，堿穩(wěn)3）鏈端：有一隱-CHO,M低還原性4）鏈剛性，H-鍵多，強(qiáng)度高5）聚合度（二）纖維素分子化學(xué)性質(zhì)1、與酸作用酸促使背鍵水解：（反應(yīng)式）HOU才OH|_|+（CeHioOsJn+nHsOnCeHnOe酸作用情況酸使纖維素纖維織物初始手感變硬，然后強(qiáng)度嚴(yán)重下降。纖維結(jié)構(gòu)、酸的種類、作用時間、溫度、纖維結(jié)構(gòu)影響水解反應(yīng)速率。生產(chǎn)上應(yīng)用：含氯漂白劑漂白后，稀酸處理，起進(jìn)一步漂白作用；中和過剩堿；爛花、蟬翼等新穎印花處理。用酸注意：稀酸、低

3、溫、洗凈，避免帶酸干燥。2、與氧化劑作用纖維素氧化后分子斷裂，基團(tuán)氧化變化，織物強(qiáng)度損傷。纖維素分子對不同氧化劑作用有不同的敏感程度。強(qiáng)氧化劑完全分解纖維素。中、低強(qiáng)度氧化劑在一定條件下氧化分解纖維素能力弱，可用來漂白織物。注意：空氣中02在強(qiáng)堿、高溫條件易氧化、脆損纖維素織物，應(yīng)避免。氧化反應(yīng)：Cell-OH+0Cell-CHO,Cell-C=O,Cell-COOH氧化纖維素：還原型一-CHO,=C=O,潛在損傷酸型一-COOH注：纖維素分子對還原劑穩(wěn)定。CHCCIMM1常溫稀堿中穩(wěn)定，濃堿溶脹，高溫稀堿有氧氣易氧化、斷裂昔鍵，強(qiáng)力下降濃堿溶脹：各向異性、不可逆。徑向溶脹大，縱向小反應(yīng):（酸

4、性）纖維素分子與堿擬醇鈉反應(yīng)C2H5OH+NaOH=C2H5ONa+H2OCell-OH+NaOH=Cell-ONa+H2O;orCell-OH*NaOH反應(yīng)可逆，水洗除堿，恢復(fù)纖維素分子，但纖維素纖維高層次結(jié)構(gòu)被變化、不可逆-是棉織物絲光、堿縮處理理論根據(jù)。4、纖維素分子其它反應(yīng)A）酯化反應(yīng)纖維素分子與（竣）酸類物質(zhì)反應(yīng)生成酯：0MaOH+(CHCQ)q+CHmOH纖維素分子形成磷酸酯后能使織物具有阻燃性；與醋酸醉反應(yīng)生成纖維素醋酸酯是制造人造纖維一一醋酯纖維的原料。B）酸化反應(yīng)纖維素分子與氯乙酸在堿性條件下的反應(yīng)產(chǎn)物稱竣甲基纖維素鈉，可用作紡織漿料和增稠劑；與縮水甘油三甲基氯化鏤反應(yīng)后形成

5、陽離子衍生物，使纖維素纖維織物在用陰離子染料染色和其它染料染色時上染率和染色牢度大為提高，同時兼有抗靜電、抗菌、防霉等功效，用于難染色的芝麻纖維織物上尤其有效。C）加成反應(yīng)纖維素分子與上述試劑反應(yīng)后，氟乙基化產(chǎn)物使纖維素纖維織物具有防腐性，氨基甲酰乙基化產(chǎn)物使纖維素纖維織物對活性染料染色反應(yīng)性提高，乙烯碉型加成產(chǎn)物其本身就是乙烯碉型活性染料染色反應(yīng)時與纖維素纖維進(jìn)行共價鍵結(jié)合反應(yīng)的一步。D）接枝反應(yīng)A?U(AGU)nAGYMMMMM:H2c=CHCOOHH2C=CHCONH2HQ=CHCOOCFL接上丙烯酸后，纖維素纖維織物就可用陽離子染料染色和印花，耐洗牢度和顏色都有較好的效果。三、蛋白質(zhì)纖

6、維的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的纖維天然動物人造植物蛋白質(zhì)高分子的單元結(jié)構(gòu)是氨基酸殘基（下式左）：*-|NHCHCOH2NCHCOOHRnR生氨基酸纖維蛋白質(zhì)分子的構(gòu)成主要有C、H、O、N、S五種元素。蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)*蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列結(jié)構(gòu)稱為蛋白質(zhì)分子的一級結(jié)構(gòu)、或初級結(jié)構(gòu):*蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象有幾個層次，分別稱為蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的第三級結(jié)構(gòu)：多肽鏈側(cè)基之間因氫鍵等相互作用使多肽鏈進(jìn)一步盤旋和折疊，整個分子所形成的不規(guī)則的特定構(gòu)象。蛋白質(zhì)副鍵圖：*蛋白質(zhì)分子副鍵：由分子主鏈、側(cè)基的極性或非極性基團(tuán)、離子基團(tuán)相互作用而成。由于副鍵數(shù)量眾多而能穩(wěn)定蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象。副鍵種類如

7、下圖:蛋白質(zhì)分子的化學(xué)性質(zhì)*蛋白質(zhì)兩性性質(zhì)：OH-0H-H+N-P-COOHHNP-COOH*H?N-P-COO-H，H+H+3NFCOO等電點：蛋白質(zhì)分子上正、負(fù)電荷數(shù)量相等時溶液的pH值，不會向電極移動。羊毛的：4.2-4.8,桑蠶絲的：3.5-5.2。等電點時纖維溶脹、溶解度最低。低pH值時：pH內(nèi)>pH夕卜NH3+H+高pH值時：pH內(nèi)<pH外-COO-OH-酸堿濃度高或鹽多時，內(nèi)外pH一致。羊毛反應(yīng)2、與酸耐酸，pH2-4沸染，H2SO4炭化除草。高濃酸，損傷羊毛：水解、氨離子化、離子鍵拆開。3、與堿堿使羊毛嚴(yán)重?fù)p傷、變黃、溶解、含S降低：主鏈水解、氨基酸水解、離子鍵拆開

8、、二硫鍵斷開重接。COcococoCH<HrS-S-CH2-CH.CH-CH-NH-CCH-CHNHNHNHNH4、與還原劑羊毛二硫鍵、離子鍵被還原劑斷開，羊毛損傷5、與氧化劑強(qiáng)氧化劑分解羊毛，中強(qiáng)氧化劑對羊毛有損傷作用，控制條件可漂白羊毛：NaClO,H2O26、蛋白質(zhì)與其它物質(zhì)作用水：長時間高溫條件下可發(fā)生水解作用鹽水：促進(jìn)蛋白質(zhì)纖維溶脹或溶解，濃的CaCl2、Ca(NO3)2處理蠶絲，會使纖維急劇收縮；堿式ZnCl2等溶液能使絲纖維溶解。改性反應(yīng)：有羥基、酚羥基、竣基和氨基等(1)蠶絲纖維甲基化使絲活性基團(tuán)變成不活潑基團(tuán)，抑制絲泛黃，甲基化試劑為重氮甲烷(CH2N2):CO-Rsi

9、lkNl+0*silk-NH-CO-R+RCOOH8R(3)蠶絲甲醛交聯(lián)可提高絲耐堿性、濕強(qiáng)度：silkNH2+HCHO+H2NsilkASilk-NH-CHz-HN-Silk四、合成纖維的分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)滌綸分子結(jié)構(gòu)o0IIH-O-CH產(chǎn)-CH廣CHzOH聚對苯二甲酸乙二醇酯。分子結(jié)構(gòu)只有弱極性基團(tuán)，吸濕性差、染色性差。-COO-酯基具有反應(yīng)性，如水解；但苯基、亞乙基穩(wěn)定，故滌綸穩(wěn)定性好。-OCH2CH2O-具柔性，故可折疊。分子線性、規(guī)整，分子聚集時容易緊密堆積（結(jié)晶），使纖維形狀、強(qiáng)度好。滌綸高分子的化學(xué)性質(zhì)主要由酯基決定，在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿性溶液中酯基會發(fā)生水解反應(yīng)使分子鏈斷裂：堿性水解應(yīng)

10、用：滌綸堿剝皮對氧化劑、還原劑的耐受性比較好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定錦綸分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)錦綸6是由己內(nèi)酰胺開環(huán)聚合而成，錦綸66是由己二胺和己二酸縮聚而成，此外還有錦綸610、錦綸1010產(chǎn)h-hn(ch,2)5coohH-HN(CH2)bNHC0(CH2)4C040H幅0b分于句型0玷合錦綸的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，主要在酰胺基和分子兩端基團(tuán)上發(fā)生反應(yīng)。水：對錦綸沒有什么影響。堿：錦綸水解也不嚴(yán)重，耐堿性較好。酸：稀酸溶液中錦綸水解不嚴(yán)重，因此稀酸對錦綸損傷不重，但在濃HCl溶液中，錦綸分子水解、溶解,錦綸纖維強(qiáng)度下降。氧化劑：較為敏感，接觸氧化劑時發(fā)生降解破壞，纖維強(qiáng)度受損。酰胺、R基結(jié)構(gòu)：用酸性染料

11、染色；陽離子染料染色；還因為錦綸分子的非極性部分鏈比例大，可用分散染料染色。具有4%的吸濕率。（三）睛綸分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)一CH巧HCH巧H一CNOOOCH3COOH第一單體（85%）第二單體（510%）第三單體（13%）屬于無規(guī)共聚物第一單體：只有第一單體，纖維性能不好，脆、彈性手感差、不易染色第二單體：改善纖維結(jié)構(gòu)，減弱條基之間的作用力，第三單體：結(jié)合染料基團(tuán)，利于染色。睛綸分子的化學(xué)性質(zhì)其分子主鏈全是碳元素構(gòu)成，穩(wěn)定；側(cè)基是氟基（一CN）和其它基團(tuán)，具有化學(xué)反應(yīng)性。酸：耐酸能力強(qiáng)。堿：對弱堿也不敏感，但在高溫強(qiáng)堿溶液中，由于OH-催化一CN水解的能力很強(qiáng)，使睛綸纖維失重、發(fā)黃、溶解：氧

12、化劑：不敏感，可用H2O2、NaClO2漂白睛綸纖維。還原劑：也不反應(yīng)，可用NaHSO3、Na2SO3、保險粉漂白睛綸纖維高溫?zé)崽幚恚耗苓M(jìn)行重排環(huán)化反應(yīng)，形成碳纖維。四）其它合成纖維分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)1、丙綸丙綸屬于聚烯燒纖維。化學(xué)惰性：酸和堿不反應(yīng)，酒精、乙醛等極性溶劑不能溶解，但有機(jī)燒類非極性溶劑能溶解纖維態(tài)丙綸分子。丙綸分子對強(qiáng)氧化劑作用亦敏感，會降解；受熱容易發(fā)生熱氧化降解，在有水、氧條件下，如果纖維中有痕量金屬（銅、鐵等），發(fā)生光敏降解很快速，因而使丙綸纖維耐光性能很差。丙綸分子上沒有可留駐染料的基團(tuán)，丙綸纖維染色很困難，分散染料染色也只能得很淡顏色，只能用其它上色方法，如熔體染色等。2、維綸CHjCHCHj-CHCHj-CH-CHj-0</0HCHj在合成纖維中吸濕性最高。維綸分子的化學(xué)性質(zhì)由一OH決定，纖維耐酸、堿性優(yōu)良，在溶劑苯酚、間甲苯酚中溶脹