染整(第一章)

1、1 紡織工程專業(yè)課程紡織工程專業(yè)課程2紡織生產(chǎn)鏈紡織生產(chǎn)鏈：纖維生產(chǎn)纖維生產(chǎn)（天然紡織纖維的生長、制取，人造纖維的生產(chǎn)）紡織加工紡織加工（紡紗機織、針織等 ） 非織造加工非織造加工（成網(wǎng)網(wǎng)的粘合等）染整加工染整加工服裝等生產(chǎn)服裝等生產(chǎn)（最終產(chǎn)品end-use product, ultimate product)（消費者消費消費者消費廢棄廢棄 循環(huán)利用循環(huán)利用）。純棉服裝加工工序純棉服裝加工工序：棉花種植采摘軋棉開清棉梳棉并條成紗絡(luò)筒整經(jīng)（卷緯）漿紗穿經(jīng)織造（坯布（坯布gray goodsgray goods）燒毛燒毛退漿退漿煮練煮練漂白漂白絲光絲光染染色色印花印花整理（成品布整理（成品布dye

2、d and finished fabrics)dyed and finished fabrics)剪裁縫制水洗整燙成品。序言序言 (preface)3紡織品染整工藝學(xué)紡織品染整工藝學(xué)內(nèi)容：內(nèi)容：涉及纖維、涉及纖維、坯布到成品布坯布到成品布的加工過程，包括織物的染色、的加工過程，包括織物的染色、印花、整理印花、整理以及染前處理以及染前處理（from gray or greige from gray or greige goods to finished fabrics, including dying, goods to finished fabrics, including dying, pr

3、inting, finishing and the preparation of dying printing, finishing and the preparation of dying and finishingand finishing）。紡織品染整加工的特點：紡織品染整加工的特點：以化學(xué)加工為主的物理與化學(xué)加工（現(xiàn)也涉及一些生物以化學(xué)加工為主的物理與化學(xué)加工（現(xiàn)也涉及一些生物化學(xué)）相結(jié)合的綜合加工?；瘜W(xué)）相結(jié)合的綜合加工。大多為化學(xué)加工，且多為濕大多為化學(xué)加工，且多為濕加工（加工（chemical processing, wet processingchemical processi

4、ng, wet processing）。）。序言序言 (preface)4序序 言言(preface)紡織品染整工藝學(xué)紡織品染整工藝學(xué)的主要內(nèi)容的主要內(nèi)容：第一章：常用紡織纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能第一章：常用紡織纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能第二章：染整用水和表面活性劑第二章：染整用水和表面活性劑第三章：紡織品前處理第三章：紡織品前處理第四章：紡織品的染色第四章：紡織品的染色第五章：紡織品印花第五章：紡織品印花第六章：紡織品的一般整理第六章：紡織品的一般整理第七章：紡織品功能整理第七章：紡織品功能整理第八章：生態(tài)紡織品第八章：生態(tài)紡織品紡織品染整工藝學(xué)紡織品染整工藝學(xué)的學(xué)習(xí)要求：的學(xué)習(xí)要求：加工要求、加工方

5、法和原理加工要求、加工方法和原理、工藝及設(shè)備。、工藝及設(shè)備。 5第二章 染整用水和表面活性劑678第一節(jié) 印花概述印花概念印花設(shè)備印花原糊花筒的雕刻和篩網(wǎng)制作電腦分色制板第二節(jié) 涂料印花涂料印花色漿的組成印花工藝第三節(jié) 纖維素纖維織物印花直接印花防染印花拔染印花第四節(jié) 蠶絲織物印花蠶絲織物的直接印花蠶絲織物的拔染印花和防印印花9第六章 紡織品整理第一節(jié) 整理概述整理目的整理分類和方法第二節(jié) 棉織物整理定形、光澤、軋紋整理絨面、增白整理手感、樹脂整理第三節(jié) 毛織物整理毛織物濕整理毛織物干整理毛織物特種整理第四節(jié) 絲織物整理絲織物機械整理絲織物化學(xué)整理第五節(jié) 合成纖維織物熱定形 熱定形機理熱定形設(shè)

6、備與工藝第六節(jié) 混紡和交織織物整理滌/棉、滌/粘、滌/腈織物整理第七節(jié) 棉針織物防縮整理1011121314課程教材：課程教材：紡織品染整工藝學(xué)紡織品染整工藝學(xué)參考資料：參考資料：1.染整工藝原理（4冊）2.紡織品染整工藝學(xué)3.紡織品染整基礎(chǔ)（Textile Coloration and Finishing）等。 最終成績構(gòu)成：最終成績構(gòu)成：平時平時:20%:20%（課堂小測驗、章節(jié)作業(yè)、平時表現(xiàn)情況等）；期終考試：期終考試：8 80%。 15第一章第一章 常用紡織纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能常用紡織纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能染整加工對象：染整加工對象：紡織品紡織品(textile products, te

7、xtile items, (textile products, textile items, textiles)(fiber assembly)textiles)(fiber assembly)紡織纖維紡織纖維(textile fibers)(textile fibers)高分子化合物高分子化合物（高聚物（高聚物 polymer ,polymer ,巨分子、大分子、巨分子、大分子、 macromoleculemacromolecule，長鏈分子長鏈分子 long-chain moleculelong-chain molecule）。）。 The basic unit from which fi

8、bers are created is a polymer, or long-chain molecule, sometimes called a macromolecule.161、分子量很高分子量很高(have high molecular weight)；2、多分散性、多分散性 分子量的多分散性：分子量的多分散性：數(shù)均分子量、重均分子量、粘均分子量。通常高分子物是由鏈節(jié)相同、聚合度不同的大分子混合組成，大分子相互間鏈節(jié)數(shù)的相差為整數(shù)，所以高分子物也稱為聚合同系物的混合物聚合同系物的混合物。 高分子化合物的特性高分子化合物的特性173、復(fù)雜的分子鏈形、復(fù)雜的分子鏈形高分子化合物分子鏈的幾何

9、形狀，即鏈的結(jié)構(gòu)形態(tài)主要高分子化合物分子鏈的幾何形狀，即鏈的結(jié)構(gòu)形態(tài)主要有有線型、支鏈型和體型線型、支鏈型和體型三種。三種。通常制造化學(xué)纖維的高分子化合物都是通常制造化學(xué)纖維的高分子化合物都是線型或分支程度線型或分支程度較小的支鏈型結(jié)構(gòu)。較小的支鏈型結(jié)構(gòu)。backbone chain, side chain(pendant)。高分子化合物的特性高分子化合物的特性18高分子化合物的術(shù)語高分子化合物的術(shù)語 聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)(polymerization)：是指由低分子經(jīng)過：是指由低分子經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)形成高分子產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)過程化學(xué)反應(yīng)形成高分子產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)過程 。 單體單體(monomer)：聚合

10、反應(yīng)中參加反應(yīng)的低分：聚合反應(yīng)中參加反應(yīng)的低分子化合物稱為單體。子化合物稱為單體。 結(jié)構(gòu)單元（重復(fù)單元結(jié)構(gòu)單元（重復(fù)單元structure unit）：聚合物中重復(fù)出現(xiàn)的基本單元，也稱為鏈節(jié)或重復(fù)單元repeat unit（均聚物中）。 NH(CH2)6NHCO(CH2)4COn 結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元CH2=CH2CH2 CH2n HO CH2 CH2 OHO CH2 CH2n nn19 均聚物均聚物( (homopolymer) )：由同一種單體聚合而成，如聚乙烯，聚氧乙烯 。 共聚物共聚物(copolymer)：由兩種以上單體聚合而成。根據(jù)結(jié)構(gòu)單元有無重復(fù)性又分為有規(guī)共聚物和無規(guī)共聚物

11、。* *有規(guī)共聚物有規(guī)共聚物(tactic copolymer)(tactic copolymer)：結(jié)構(gòu)單元完全有規(guī)則的排列。* *無規(guī)共聚物無規(guī)共聚物(random copolymer)(random copolymer)：結(jié)構(gòu)單元排列沒有規(guī)則，在分子鏈上是一種隨機分布。 聚合度聚合度(degree of polymerization)：聚合物中結(jié)構(gòu)單元的數(shù)量，用DP表示，在分子結(jié)構(gòu)示意式中用小寫n表示。高分子化合物的術(shù)語高分子化合物的術(shù)語 20同其它物質(zhì)一樣，高分子材料的使用性能從本質(zhì)上說是由其化學(xué)組成所決定的，但還與材料的物理結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。高分子化合物的結(jié)構(gòu)：高分子化合物的結(jié)構(gòu)：高

12、分子化合物的結(jié)構(gòu)包括大分子本身的結(jié)構(gòu)大分子本身的結(jié)構(gòu)和大分子之間大分子之間的排列的排列（聚集態(tài)結(jié)構(gòu)）兩方面。大分子可斂集成不同層次的結(jié)構(gòu)組織。在光學(xué)或電子顯微鏡中可觀察到這些不同層次結(jié)構(gòu)組織的形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，常稱之為形態(tài)結(jié)構(gòu)或形態(tài)形態(tài)結(jié)構(gòu)或形態(tài)。高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性能高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性能21 大分子本身的結(jié)構(gòu)：大分子本身的結(jié)構(gòu)：分子結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)結(jié)構(gòu)：分子結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)結(jié)構(gòu)： 組成高分子鏈的基礎(chǔ)是化學(xué)元素種類和數(shù)化學(xué)元素種類和數(shù)量量、這些元素原子的鍵接方式、空間構(gòu)象和一鍵接方式、空間構(gòu)象和一些結(jié)構(gòu)異構(gòu)體些結(jié)構(gòu)異構(gòu)體，這些可反映在結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)結(jié)構(gòu)上。 高分子化合物的元素組成和數(shù)量不一樣，

13、元素排列結(jié)構(gòu)不一樣，結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)結(jié)構(gòu)不一樣，是形成不同材料的最根本因素。 高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性能高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性能22高分子鏈的構(gòu)象結(jié)構(gòu)高分子鏈的構(gòu)象結(jié)構(gòu) ： 一般分子鏈不是伸展、而是呈卷曲狀態(tài)，稱為高分子的空間構(gòu)象（高分子的空間構(gòu)象（configuration)。 高分子鏈構(gòu)象之間很容易相互變換，碳碳鍵旋轉(zhuǎn)便可實現(xiàn)這種變換，所需能量不高，不象異構(gòu)體變換要破壞化學(xué)鍵，需要高能量。構(gòu)象之間轉(zhuǎn)換較容易，在常溫情況下，許多分子就因分子熱運動而能容易地轉(zhuǎn)換構(gòu)象。 高分子有許多的空間構(gòu)象是高分子的內(nèi)在特高分子有許多的空間構(gòu)象是高分子的內(nèi)在特點，是高分子材料有彈性、柔性的基礎(chǔ)。點，是高分子材料有

14、彈性、柔性的基礎(chǔ)。 高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性能高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性能23 高分子化合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)高分子化合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 高分子的分子間作用力使高分子聚集在一起，這種作用力也稱高分子的內(nèi)聚力（高分子的內(nèi)聚力（cohesive force, cohesion），），定義為將高分子分開所需提供給高分子的能量。 高分子化合物分子很長，分子之間的作用力與低分子相比，非常量大分子間的力具有加和性分子間的力具有加和性。 高分子大的內(nèi)聚力使高分子在通常情況下只有固態(tài)，高分子大的內(nèi)聚力使高分子在通常情況下只有固態(tài)，在較高溫度下有液態(tài)，而沒有氣態(tài)。在較高溫度下有液態(tài)，而沒有氣態(tài)。 高分子的固態(tài)結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，有結(jié)

15、晶態(tài)結(jié)晶態(tài)(crystalline area)、無定形態(tài)無定形態(tài)(amorphous area)和取向態(tài)和取向態(tài)。在這三類中，實際上又有許多形態(tài)。 高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性能高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性能24纖維結(jié)構(gòu)三層次：化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)，纖維最小結(jié)構(gòu)元素（納米、埃）分子結(jié)構(gòu)，纖維最小結(jié)構(gòu)元素（納米、埃） 決定決定纖維物化性能（纖維物化性能（major determinant)major determinant)超分子結(jié)構(gòu)超分子結(jié)構(gòu)分子聚集體結(jié)構(gòu)（超微觀）分子聚集體結(jié)構(gòu)（超微觀） 影響影響纖維物化性能纖維物化性能形態(tài)結(jié)構(gòu)形態(tài)結(jié)構(gòu)分子聚集體的聚集結(jié)構(gòu)（微觀）分子聚集體的聚集結(jié)構(gòu)（微觀） 第一章

16、高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性能高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性能25學(xué)習(xí)了解纖維主要化學(xué)性質(zhì)的目的：學(xué)習(xí)了解纖維主要化學(xué)性質(zhì)的目的：1利用性質(zhì)進行染色等化學(xué)加工；2利用性質(zhì)防止在化學(xué)加工中造成對纖維的損傷；3利用性質(zhì)進行纖維的改性。26常用纖維第一節(jié) 纖維素纖維的結(jié)構(gòu)和主要化學(xué)性能 以纖維素分子為基本化學(xué)結(jié)構(gòu)的纖維。 以- D-葡萄糖?；鶠榻Y(jié)構(gòu)單元的高分子化合物。 天然纖維：棉、麻、 絲、毛 纖維素纖維 蛋白質(zhì)纖維化學(xué)纖維：粘膠、 滌綸、錦綸、睛綸 再生纖維 合成纖維 染整所用方法決定因素第一章常用紡織纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能常用紡織纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能27棉纖維的生長、制取及形態(tài)結(jié)構(gòu)特點棉纖維的生長、制取及形態(tài)

17、結(jié)構(gòu)特點棉纖維棉纖維：由胚珠的表皮細胞經(jīng)過伸長和加厚而形成單細胞纖維。上端尖而封閉，下端粗而敞口，整根纖維為細長的扁平帶狀（ribbon like shaped），縱向有螺旋形天然扭曲（convolution），橫截面呈腰圓形（kidney shaped）。28長度長度：2345 mm；細度：0.150.2tex ；扭曲數(shù)：60120個/cm.單細胞纖維的化學(xué)成分單細胞纖維的化學(xué)成分：纖維素94% wt.,蠟狀物0.6%wt.,灰分1.2%wt.,果膠物0.9%,含氮物等。結(jié)構(gòu)與性質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)： *初生胞壁（初生胞壁（primary wallprimary wall）-層厚 0.10.2 m，

18、決定棉纖維表面性質(zhì)。外層由果膠物質(zhì)和蠟狀物組成（角皮層），內(nèi)二層是纖維素網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，橫纏豎繞。拒水性，影響染整，前處理的去除對象。 *次生胞壁（次生胞壁（second wallsecond wall） -層厚約4m ，占90%wt.，共生雜質(zhì)少，決定棉纖維性質(zhì)。層中很多同心日輪，同心輪按走向 S、Z、S分三層，纖維走向與軸向夾角2030度，走向變化，內(nèi)層直。 *胞腔（胞腔（medullamedulla，lumen)lumen) -中空，占橫截面1/10，含蛋白質(zhì)和色素，決定棉纖維顏色。染料和化學(xué)處理劑通道染料和化學(xué)處理劑通道。 空腔的大小及纖維細胞壁的厚薄視棉花的品種及成熟度(maturity)

19、而定。 29棉纖維的制取及初加工：棉纖維的制取及初加工：籽棉軋制ginning（軋棉皮輥軋棉r(nóng)oller ginning、鋸齒軋棉saw ginning）（皮棉ginned cotton）原棉。含糖棉（糖污棉honeydew cotton）的處理。30麻纖維：麻纖維：韌皮纖維 (bast fiber，stem fiber, phloem fiber)、葉纖維(leaf fiber)、果殼纖維(nut husk fiber)的總稱。韌皮植物莖結(jié)構(gòu)韌皮植物莖結(jié)構(gòu)：青皮、韌皮部、木質(zhì)部、髓腔。 苧麻苧麻 (ramie)(ramie)：中國草：中國草苧麻麻莖剝皮（扯剝、砍剝）麻皮刮青原麻脫膠精干麻（d

20、egummed ramie)。（單纖維紡紗） 亞麻亞麻(flax)(flax)：亞麻麻莖（原莖）浸漬(retting)干莖碎莖、打麻（breaking and scutching)打成麻。（工藝（束）纖維紡紗） 黃洋麻黃洋麻(jute, kenaf)(jute, kenaf)：黃麻、洋麻麻莖漚麻（清洗retting ）熟麻。（束纖維紡紗）麻纖維的生長、制取及形態(tài)結(jié)構(gòu)特點麻纖維的生長、制取及形態(tài)結(jié)構(gòu)特點31麻纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)特點麻纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)特點苧麻、亞麻、黃麻等韌皮纖維苧麻、亞麻、黃麻等韌皮纖維：厚壁、端閉、狹腔單細胞。 長短、外形、成分各異。纖維素含量不高（伴生物含量高）。特點：特點：縱向縱向：

21、豎紋和橫節(jié)，端頭多樣：錘頭、分支形（苧麻），細尖（亞麻）、鈍角形（黃麻、大麻）。橫截面橫截面：腰圓形、橢圓形或多角形。長徑長徑：苧麻20250mm(長),30-40m(徑)； 亞麻1725mm(長),12-17 m(徑)； 洋麻 26mm (長),1433 m(徑) 黃麻24mm (長), 1518 m(徑) 。 32粘膠纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)特點粘膠纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)特點特點：特點： *人造纖維，形態(tài)與紡絲成形方法有關(guān)。常規(guī)粘膠纖維縱向為平直的圓柱體。 *橫截面：不規(guī)則的鋸齒形，有皮芯(sheath-core)結(jié)構(gòu)，皮層較芯層結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度、取向度高。 *纖維較純凈，在紡絲生產(chǎn)中已除雜。粘膠（粘膠（Rayon

22、,viscose)Rayon,viscose)纖維經(jīng)典的生產(chǎn)方法：纖維經(jīng)典的生產(chǎn)方法：取之于木材等的天然纖維素堿纖維素老化纖維素磺酸酯溶于氫氧化鈉紡絲液噴絲頭凝固浴纖維素（纖維狀）。33作業(yè)：作業(yè)：查閱Modal纖維和Tencel纖維的生產(chǎn)工藝及化學(xué)結(jié)構(gòu)、超分子結(jié)構(gòu)及形態(tài)結(jié)構(gòu)特點34二、纖維素纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)二、纖維素纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)*纖維素纖維纖維素纖維：來源不同，形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，但其化學(xué)分子的單元結(jié)構(gòu)和鏈接方單元結(jié)構(gòu)和鏈接方式都一樣式都一樣由由-D-D-葡萄糖殘基（?；ㄆ咸烟菤埢ㄊ；╣lucose residueglucose residue）彼此以彼此以1 1，4 4苷鍵聯(lián)結(jié)而成苷鍵

23、聯(lián)結(jié)而成 。*纖維素分子化學(xué)式：纖維素分子化學(xué)式：(C6H10O5)n式中n：聚合度dp（degree of polymerization)不同種纖維，葡萄糖?；鶈卧獢?shù)不同，即平均分子鏈長不同。n：1000015000(棉、麻)；n：250500（粘膠）； n：500-600（富強纖維）； n：450-550（Modal纖維）； n：500550（Tencel纖維）35纖維素分子結(jié)構(gòu)式纖維素分子結(jié)構(gòu)式化學(xué)結(jié)構(gòu)特點：化學(xué)結(jié)構(gòu)特點：1) 每個環(huán)上有三個OH，反應(yīng)活性點2) 環(huán)間O（苷鍵）連接3) 鏈端：有一個半縮醛羥基（潛在醛基），具還原性 4) 鏈剛性，氫鍵（hydrogen bond）多，強度

24、高。36三、纖維素纖維的化學(xué)性質(zhì)三、纖維素纖維的化學(xué)性質(zhì)由纖維素分子化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定，受超分子結(jié)構(gòu)、由纖維素分子化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定，受超分子結(jié)構(gòu)、形態(tài)結(jié)構(gòu)影響形態(tài)結(jié)構(gòu)影響。根據(jù)纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，纖維素的化學(xué)反應(yīng)主要通過根據(jù)纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，纖維素的化學(xué)反應(yīng)主要通過兩方面表現(xiàn)出來：兩方面表現(xiàn)出來：1.1.與苷鍵有關(guān)的反應(yīng)。與苷鍵有關(guān)的反應(yīng)。大分子截斷的反應(yīng)（水解劑與大分子截斷的反應(yīng)（水解劑與苷鍵相互作用，在一定條件下引起苷鍵的斷裂）苷鍵相互作用，在一定條件下引起苷鍵的斷裂）2.2.與羥基有關(guān)的反應(yīng)。與羥基有關(guān)的反應(yīng)。很多試劑都能與葡萄糖基環(huán)中很多試劑都能與葡萄糖基環(huán)中的羥基發(fā)生反應(yīng)，生成不同的纖維素衍

25、生物。的羥基發(fā)生反應(yīng)，生成不同的纖維素衍生物。 371 1、與酸、與酸(acid)(acid)作用作用酸促使苷鍵水解(hydrolysis)：酸做為催化劑（酸做為催化劑（catalyst)38酸使纖維素纖維織物初始手感變硬，然后強度嚴重下降。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)用生產(chǎn)上應(yīng)用：含氯漂白劑漂白后，稀酸處理，起進一步漂白作用；中和過剩堿；爛花、蟬翼等新穎印花處理。用酸注意用酸注意：稀酸、低溫、洗凈，避免帶酸干燥。酸的作用酸的作用392.與堿（與堿（alkali)作用作用常溫稀堿中穩(wěn)定，濃堿溶脹，高溫稀堿有氧氣易氧化、斷裂苷鍵，強力下降。 濃堿溶脹：濃堿溶脹：各

26、向異性、不可逆各向異性、不可逆。 徑向溶脹大，縱向小 結(jié)晶度下降，無定形區(qū)增加 棉織物絲光、堿縮處理理論根據(jù)。反應(yīng)：反應(yīng)：酸性纖維素分子與堿擬醇鈉反應(yīng) C2H5OH + NaOH C2H5ONa + H2O Cell-OH + NaOH Cell-ONa+ H2O + 熱; or以分之間力結(jié)合 Cell-OHNaOH +熱 反應(yīng)可逆，水洗除堿，恢復(fù)纖維素分子。40溶脹（溶脹（swelling）：）：絕大多數(shù)的線型高分子物都絕大多數(shù)的線型高分子物都能在適當?shù)娜軇┲邪l(fā)生溶解，但在溶解以前，能在適當?shù)娜軇┲邪l(fā)生溶解，但在溶解以前，可以觀察到體積顯著增大的現(xiàn)象，這是低分子可以觀察到體積顯著增大的現(xiàn)象，

27、這是低分子物中所沒有的一種現(xiàn)象，通常稱之為溶脹。物中所沒有的一種現(xiàn)象，通常稱之為溶脹。對于無取向的高分子物來說，這種溶脹是各向?qū)τ跓o取向的高分子物來說，這種溶脹是各向同性的，但是對于具有某種取向的線型高分子同性的，但是對于具有某種取向的線型高分子物，例如紡織纖維，則存在著各向異性。物，例如紡織纖維，則存在著各向異性。實際上可以將高分子物在某種溶劑中的溶解看實際上可以將高分子物在某種溶劑中的溶解看作是一種無限溶脹。作是一種無限溶脹。413、與氧化劑(oxidizing agent, oxidant)(oxidizing agent, oxidant)作用纖維素分子對不同氧化劑作用有不同的敏感程度

28、。強氧化劑完全分解纖維素。中、低強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。發(fā)生氧化的情況：發(fā)生氧化的情況：堿性介質(zhì)條件下，空氣中的O2直接氧化；漂白處理。氧化反應(yīng)：氧化反應(yīng)：Cell-OH + O Cell-CHO, Cell-C=O, Cell-COOH 還原型 -CHO，=C=O，潛在損傷氧化纖維素： 酸型 -COOH42防止發(fā)生氧化的措施防止發(fā)生氧化的措施：（1）堿性介質(zhì)條件下加工時，隔絕與氧氣的接觸（采用較大浴比water bath，bath ratio；加壓加工時排凈空氣）；（2）加還原劑(reductant,reducing agent)；（3）采用合理的漂白工藝

29、參數(shù)(parameter)。 4.4.纖維素對還原劑穩(wěn)定。纖維素對還原劑穩(wěn)定。5.5.纖維素的酯醚化反應(yīng)纖維素的酯醚化反應(yīng)酯醚化反應(yīng)一般以堿纖維素作為中間過程。利用酯醚化反應(yīng)，可改變纖維的性質(zhì)。 (酯醚化程度用DS表示)43四、纖維素纖維的超分子結(jié)構(gòu)四、纖維素纖維的超分子結(jié)構(gòu)超分子結(jié)構(gòu)：超分子結(jié)構(gòu)：在分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上、由許多個分子集聚時所形成的分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。介于纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)之間。描述纖維中長鏈分子（高分子）排列狀態(tài)、排列方向、聚集松緊程度。無定形區(qū) 超分子結(jié)構(gòu) 結(jié)晶度-結(jié)晶區(qū)所占重量%結(jié)晶區(qū) 取向度-鏈或微晶向與纖維軸向夾角 棉、麻、絲光棉、粘膠結(jié)晶度：70、90、 50 、40 %

30、超分子結(jié)構(gòu)模型：纓狀原纖模型（fringed-fibril model)取向度值： ：1； ：0； ：角度 1：取向最高。44超分子結(jié)構(gòu)與性能超分子結(jié)構(gòu)與性能超分子結(jié)構(gòu)對纖維的化學(xué)、物理或力學(xué)性能影響很大。超分子結(jié)構(gòu)對纖維的化學(xué)、物理或力學(xué)性能影響很大。結(jié)晶度與物理性能結(jié)晶度與物理性能：結(jié)晶度高，分子間緊密、作用力大，纖維強度大；纖維斷裂在于超分子結(jié)構(gòu)缺陷處。結(jié)晶度低，分子間松散，纖維強度也較低，斷裂延伸度可能較大。取向度與物理性能取向度與物理性能：取向度高（絲光棉），纖維強度高，斷裂延伸度降低，因為分子鏈、微晶排列軸向平行，分子間作用力大，應(yīng)力集中點（缺陷）少，分子鏈不易斷裂和滑移。超分子結(jié)

31、構(gòu)與化學(xué)性能超分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性能：結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)緊密，空隙小又少，化學(xué)物質(zhì)不能進入結(jié)晶區(qū)，例如染料分子不易進入，只在無定形區(qū)，得色深不易（麻）。(可極度accessibility)45作業(yè)：作業(yè)：比較棉纖維、苧麻纖維、普通粘膠纖維、 Modal纖維和Tencel纖維的分子結(jié)構(gòu)、超分子結(jié)構(gòu)、形態(tài)結(jié)構(gòu)及性能的異同。46第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能蛋白質(zhì)纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能 蛋白質(zhì)分子為最小組成單元。 天然羊毛、絲、 蛋白質(zhì)纖維： 人造大豆、牛奶、蠶 蛹、豬毛等。一、一、蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)（protein）的基本知識）的基本知識蛋白質(zhì)分子：蛋白質(zhì)分子：由-氨基酸(amino acid)縮合反

32、應(yīng)而得的高分子。組成元素：組成元素：C、H、O、N，少量S、P、I、分子鏈：分子鏈： NH2CHC-NH-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-COOH R1 R2 Ra Rb -NH-CHR-CO-：氨基酸?；?amino acid residue)，構(gòu)成蛋白質(zhì)大分子主鏈（多肽鏈polypeptide chain）。 側(cè)基 -R：20多種，即20多種氨基酸。47多肽鏈中各種氨基酸按一定順序相互連多肽鏈中各種氨基酸按一定順序相互連接而成蛋白質(zhì)的接而成蛋白質(zhì)的初級結(jié)構(gòu)初級結(jié)構(gòu)。由主鏈和側(cè)鏈上各種基團間的氫鍵、鹽由主鏈和側(cè)鏈上各種基團間的氫鍵、鹽式鍵、胱氨酸鍵（二硫鍵）等構(gòu)成蛋白式鍵、胱氨酸鍵（二

33、硫鍵）等構(gòu)成蛋白質(zhì)的質(zhì)的空間構(gòu)象空間構(gòu)象。48蛋白質(zhì)分子副鍵：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、離子基團相互作用而成。由于副鍵數(shù)量眾多而能穩(wěn)定由于副鍵數(shù)量眾多而能穩(wěn)定蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象。蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象。副鍵種類如下圖：ssoHocNHoccooCH2NH3疏水鍵(hydrophobic bonding)二硫鍵(sulphur linkage, cystine linkage)離子鍵(salt linkage)氫鍵(hydrogen bonding)蛋白質(zhì)副鍵圖蛋白質(zhì)副鍵圖49蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)兩性性質(zhì)：蛋白質(zhì)兩性性質(zhì)： H+3N-P-COOH H2N-P-CO

34、OH H2N-P-COO- H+3N-P-COO-等電點等電點(PI)：蛋白質(zhì)分子上正、負電荷數(shù)量相等時溶液的蛋白質(zhì)分子上正、負電荷數(shù)量相等時溶液的pH值值。此時分子不會向電極移動。羊毛的PI: 4.2-4.8, 桑蠶絲的PI：3.5-5.2。等電點時纖維溶脹、溶解度最低。低pH值時： 高pH值時： 酸堿濃度高、 或鹽多時，內(nèi)外pH一致。H+OH-OH-H+pH內(nèi)pH外pH內(nèi)1h （3）永定（新形態(tài)固定住,不收縮）2、熱：、熱： 耐干熱性差3、水、水 和蒸汽：和蒸汽：吸濕，回潮率14%。水中異向溶脹。沸水、蒸汽中長時間，分解（-S-S-)、失重。53羊毛纖維主要性質(zhì)羊毛纖維主要性質(zhì)4、酸、酸

35、：耐酸，pH2-4沸染，H2SO4炭化除草。高濃酸，損傷羊毛：肽鍵水解、氨離子化、離子鍵拆開重接。5、堿、堿 ：堿使羊毛嚴重損傷、變黃、溶解、含S降低：主鏈水解、氨基酸水解、離子鍵拆開、二硫鍵斷開。 CO CO CO CO CH-CH2-S-S-CH2-CH - CH-CH2-NH-(CH2)4-CH NH NH NH NH6、還原劑：、還原劑：羊毛二硫鍵、離子鍵被還原劑斷開，羊毛損傷。7、氧化劑：、氧化劑：強氧化劑分解羊毛，中強氧化劑對羊毛有損傷作用，控制條件可漂白羊毛：NaClO, H2O2OH-54三、蠶絲結(jié)構(gòu)和性能三、蠶絲結(jié)構(gòu)和性能蠶絲形態(tài)結(jié)構(gòu)、超分子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)示意：（SCAN）

36、形態(tài)結(jié)構(gòu) 分子結(jié)構(gòu)-折疊鏈蠶絲組成蠶絲組成：絲素7080%，絲膠2030%，其他雜質(zhì)：少量。55與羊毛區(qū)別與羊毛區(qū)別：1、組成-C、H、O、N，硫很少。2、構(gòu)成絲素的氨基酸主要是簡單的乙氨酸、丙氨簡單的乙氨酸、丙氨酸、絲氨酸酸、絲氨酸組成，絲素的分子鏈含有許多-CONH-鍵結(jié)構(gòu)，肽鏈在結(jié)晶區(qū)幾乎是完全展直的。另外還有有較大側(cè)基的芳香族氨基酸、單氨基二羧基有較大側(cè)基的芳香族氨基酸、單氨基二羧基氨基酸和單羧基二氨基氨基酸氨基酸和單羧基二氨基氨基酸，形成無定形區(qū)，屬于折疊鏈構(gòu)象折疊鏈構(gòu)象。 無 -螺旋構(gòu)象。 56絲素性質(zhì)絲素性質(zhì)絲素結(jié)構(gòu)絲素結(jié)構(gòu)：分子線形、支形，聚合度400500，晶區(qū)伸直鏈，不如羊

37、毛彈性、延伸。無定形區(qū)親水基集中，絲素性質(zhì)絲素性質(zhì)：v 吸濕性吸濕性：10% ，水中異向溶脹。v 耐熱性耐熱性 ：好，120也不變。熱傳導(dǎo)性低，保暖性好。v 鹽作用鹽作用 ： 因交聯(lián)少， 溶脹、溶解。高價鹽溶脹不明顯，被絲素吸收后增重。v 酸作用酸作用 ：不如羊毛。酸縮處理。絲鳴（scroop)處理。v 堿作用堿作用 ：差，比羊毛好。弱堿性精練。v 氧化還原氧化還原 ：氧化與羊毛相似，漂白不用NaClO。耐還原劑。57絲膠性質(zhì)絲膠性質(zhì)絲膠結(jié)構(gòu)絲膠結(jié)構(gòu)：無定形、球狀蛋白(globular protein)，從外到里分四個層次。組成：側(cè)基含較多親水基團（-COOH、-OH、-NH2），支化程度比絲

38、素高。絲膠性質(zhì)絲膠性質(zhì)：絲膠吸濕性好，水易進入，具有水溶性。低溫溶脹，在100沸水煮能溶解，脫膠：pH10，95 ，30分鐘。絲膠結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在存放中會變性，無規(guī)結(jié)構(gòu)變成折疊鏈晶狀，疏水基分布到絲膠表面。變性后絲膠不易溶于水，對蠶絲脫膠不利。（SCAN）結(jié)構(gòu)圖58第三節(jié)第三節(jié) 合成纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能合成纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能化纖制取工藝：化纖制取工藝：合成成纖聚合物（fiber-forming polymer）、制備紡絲液（spinning solution)、紡絲（spinning）、拉伸（stretching, drawing）等后處理化纖紡絲方法：化纖紡絲方法：wet spinningd

39、ry spinning (solvent spinning)melt spinningemulsion spinning另有另有g(shù)el spinning，film splitting（裂膜紡絲）等。（裂膜紡絲）等。59一般化學(xué)纖維多以一般化學(xué)纖維多以單一組分單一組分的高分子物紡制而成，但的高分子物紡制而成，但為了能使纖維獲得某些獨特的性能，也可制成為了能使纖維獲得某些獨特的性能，也可制成雙組分雙組分纖維纖維（bicomponent fiber），習(xí)慣上稱為），習(xí)慣上稱為復(fù)合纖維復(fù)合纖維（或復(fù)合絲）。（或復(fù)合絲）。兩種組分在纖維截面上的分布狀態(tài)兩種組分在纖維截面上的分布狀態(tài):并列型（并列型（si

40、de by side type）皮芯型皮芯型(sheath-core type)基質(zhì)原纖型（基質(zhì)原纖型（matrix-fibril type母體小纖維型，海島母體小纖維型，海島型）型）第三節(jié)第三節(jié) 合成纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能合成纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能60 合成纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)（和超分子結(jié)構(gòu)）與紡絲方法、噴合成纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)（和超分子結(jié)構(gòu)）與紡絲方法、噴絲口形狀相關(guān)性大，比天然纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)簡單，絲口形狀相關(guān)性大，比天然纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)簡單，層次少。層次少。一、滌綸（一、滌綸（PET）（）（polyester)的結(jié)構(gòu)和主要性能的結(jié)構(gòu)和主要性能聚對苯二甲酸乙二醇酯聚對苯二甲酸乙二醇酯 (polyethylen

41、e terephthalate)熔紡法熔紡法melt spinning 形態(tài)結(jié)構(gòu)：形態(tài)結(jié)構(gòu)：縱向光滑、均勻無條痕，橫向圓形實體，或異形。第三節(jié)第三節(jié) 合成纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能合成纖維的結(jié)構(gòu)和主要性能61滌綸分子滌綸分子分子結(jié)構(gòu)特點：分子結(jié)構(gòu)特點：只有弱極性基團（酯基），吸濕性差、染色性差。只有弱極性基團（酯基），吸濕性差、染色性差。-COO-酯基具有一定反應(yīng)性，如水解；但苯基、亞乙基穩(wěn)酯基具有一定反應(yīng)性，如水解；但苯基、亞乙基穩(wěn)定，故滌綸定，故滌綸化學(xué)穩(wěn)定性好化學(xué)穩(wěn)定性好。分子線性、沒有大的側(cè)基及支鏈，分子線性、沒有大的側(cè)基及支鏈， 規(guī)整，分子聚集時容易規(guī)整，分子聚集時容易緊密堆積（結(jié)晶），使

42、纖維形狀、強度好。緊密堆積（結(jié)晶），使纖維形狀、強度好。 -OCH2CH2O-具柔性，故可折疊。具柔性，故可折疊。：HO-CH2-CH2-O-C- C O-CH2-CH2-OHnOO62 超分子結(jié)構(gòu)：超分子結(jié)構(gòu)：與紡絲工藝有關(guān)與紡絲工藝有關(guān)初生絲：完全初生絲：完全無定形。經(jīng)熱拉伸，無定形。經(jīng)熱拉伸，4060%結(jié)晶度。成形后的滌結(jié)晶度。成形后的滌綸纖維仍然可以再經(jīng)加熱熔化，是綸纖維仍然可以再經(jīng)加熱熔化，是熱塑性纖維熱塑性纖維（thermoplastic fiber）。）。超分子結(jié)構(gòu)模型：超分子結(jié)構(gòu)模型：折疊鏈纓狀原纖模型折疊鏈纓狀原纖模型伸直鏈伸直鏈晶體晶體+折疊鏈晶體折疊鏈晶體+無定形區(qū)。無定

43、形區(qū)。63滌綸性能滌綸性能滌綸性能滌綸性能：1、熱性能熱性能 ：耐熱難分解；熱穩(wěn)定形變小。 Tg：67（完全無定形）、81（部分結(jié)晶）、125（纖維，取向且結(jié)晶），軟化點：230，熔化點：255 2、吸濕性吸濕性： 0.40.5%吸濕率。易洗快干；靜電、玷污 3、染色性染色性：結(jié)構(gòu)緊密、孔隙小，缺極性基團，難染。用小、弱極性分散染料。 4、化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)：結(jié)構(gòu)緊密、分子穩(wěn)定。 耐酸 堿中易水解 ： 堿剝皮現(xiàn)象 耐氧化劑、還原劑作用 64二、錦綸二、錦綸(尼龍尼龍nylon, 屬屬polyamide)的結(jié)構(gòu)和性能的結(jié)構(gòu)和性能錦綸形態(tài)結(jié)構(gòu)：錦綸形態(tài)結(jié)構(gòu)：熔紡法制成熔紡法制成，縱向光滑無條痕，截面

44、一般為，縱向光滑無條痕，截面一般為圓形。圓形。錦綸超分子結(jié)構(gòu)：錦綸超分子結(jié)構(gòu)：折疊鏈纓狀原纖模型。與滌綸相比，模型折疊鏈纓狀原纖模型。與滌綸相比，模型類似，但容易結(jié)晶，在初生纖維沒拉伸前就有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。結(jié)類似，但容易結(jié)晶，在初生纖維沒拉伸前就有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。結(jié)晶度可達晶度可達5070%。錦綸分子結(jié)構(gòu)：錦綸錦綸分子結(jié)構(gòu)：錦綸6、 錦綸錦綸66、SCAN65錦綸性能錦綸性能 熱性能熱性能 ： 耐熱性差，100以上空氣中容易熱氧化發(fā)黃、分解。玻璃化溫度3560（錦綸6）和4060（錦綸66）。軟化點160180（錦綸6）和235（錦綸66）。 吸濕性吸濕性：疏水纖維，吸濕性在合成纖維中僅次于維綸，4%。

45、染色性染色性：容易染色，染滌綸、羊毛、絲的染料如分散染料、酸性染料等都可染錦綸。 化學(xué)性能化學(xué)性能：耐堿性好，耐酸性差。中強氧化劑如次氯酸鈉、過氧化氫使錦綸纖維強度降低、變黃，漂白用亞氯酸鈉、還原劑。分子間通過羰基和亞胺基形成氫鍵。錦綸6分子間氫鍵少些。66三、腈綸三、腈綸(acrylic)的結(jié)構(gòu)和主要性能的結(jié)構(gòu)和主要性能腈綸的形態(tài)結(jié)構(gòu)：腈綸的形態(tài)結(jié)構(gòu)：主要為濕法紡絲濕法紡絲所制?？v向表面象樹皮、粗糙，有軸向溝槽，橫截面為圓形，啞鈴形（干法紡絲）。腈綸的分子結(jié)構(gòu)：腈綸的分子結(jié)構(gòu)：三元共聚物三元共聚物 SCAN第一單體85%以上，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10%

46、，改善纖維結(jié)構(gòu)，減弱氰基之間的作用力結(jié)構(gòu)單體第三單體5% ，結(jié)合染料基團，利于染色染色單體。腈綸超分子結(jié)構(gòu)：腈綸超分子結(jié)構(gòu)：研究至今不明。與氰基、分子組成有關(guān)。 準晶結(jié)構(gòu)（二維有序），擬晶體，屬無定形，但高度有序結(jié)構(gòu)。纖維中有螺旋鏈結(jié)構(gòu)。67腈綸性能腈綸性能熱性能熱性能 ：熱穩(wěn)定性差，因為只有準晶結(jié)構(gòu)，受熱時，分子鏈易自由取向，無外力時形變收縮大。耐熱性較好，高溫變黃，更高溫制碳纖維更高溫制碳纖維。玻璃化溫度有二個：7080，140150。吸濕性吸濕性： 12%，只有弱極性基團氰基染色性染色性 ：主要由第三單體決定，與第二單體有關(guān)，用陽離子染料或其他染料?；瘜W(xué)性能化學(xué)性能 ： 耐酸和弱堿，強堿

47、中由于氰基水解快，而發(fā)黃、溶解。對紡織上常用氧化劑和還原劑穩(wěn)定。耐日光、防霉耐菌。燃燒時有毒性氣體釋放。68四、聚氨酯四、聚氨酯(polyurethane)彈性纖維的結(jié)構(gòu)和性能彈性纖維的結(jié)構(gòu)和性能氨綸氨綸(spandex)，聚氨基甲酸酯纖維，聚氨基甲酸酯纖維。嵌段共聚高分子（segmented copolymer，block polymer） ，以-NHCOO-為特征。 分子示意式： -O-CHNRNHC-NHRNH-CNHRNHC-O-有硬段和軟段，軟段有聚酯或聚醚兩種，硬段為芳香族二異氰酸酯 。聚氨酯性能聚氨酯性能：彈性彈性 ：400% 強度：強度：低，47cN/tex（分子間作用力?。┤旧阅埽喝旧阅埽嚎捎萌惧\綸染料化學(xué)性能化學(xué)性能 ：聚醚型耐酸，但變黃。聚酯型不耐堿。都不耐氯漂O OOO69化學(xué)結(jié)構(gòu)：化學(xué)結(jié)構(gòu)：基本組成物質(zhì)為等規(guī)聚丙烯，熔體紡絲熔體紡絲。超分子結(jié)構(gòu)：