紡織材料學 第一章

第一章纖維分類、加工與發(fā)展第一節(jié)紡織纖維的定義和分類一、纖維的定義1.纖維：2.紡織纖維：3.紡織纖維應(yīng)具備的基本性能：

一定的長度和長度整齊度；

一定的細度和細度均勻度；

一定的強度和模量；

一定的延伸性和彈性；

一定的抱合力和摩擦力；

一定的吸濕性和染色性；

一定的化學穩(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。二、纖維分類1.天然纖維2.化學纖維1.天然纖維

自然界生長或形成的，適用于紡織用的纖維稱之。(1)植物纖維(天然纖維素纖維)：(2)動物纖維(天然蛋白質(zhì)纖維)

：(3)礦物纖維：植物纖維(天然纖維素纖維)包括：種子纖維韌皮纖維葉纖維果實纖維種子纖維從一些植物種子表皮細胞生長成的單細胞纖維。如：棉、木棉韌皮纖維：

從一些植物韌皮部取得的單纖維或工藝纖維。如：亞麻、苧麻、黃麻。葉纖維—從一些植物的葉子或葉鞘取得的工藝纖維。如：劍麻、蕉麻。果實纖維—從一些植物的果實取得的纖維。如：椰子纖維。動物纖維(天然蛋白質(zhì)纖維)

包括：毛發(fā)纖維絲纖維毛發(fā)纖維:

動物毛囊生長具有多細胞結(jié)構(gòu)由角蛋白組成的纖維。如：綿羊毛、山羊絨、駱駝毛、兔毛、馬海毛。絲纖維:由一些昆蟲絲腺所分泌的，特別是由鱗翅目幼蟲所分泌的物質(zhì)形成的纖維，此外還有由一些軟體動物的分泌物形成的纖維。如：蠶絲。2.化學纖維：(1)再生纖維：是以天然聚合物為原料，經(jīng)過化學和機械方法制成的，化學組成與原高聚物基本相同的化學纖維。如：粘膠纖維、銅氨纖維等。(2)合成纖維：以石油、煤、天然氣及一些農(nóng)副產(chǎn)品等低分子作為原料制成的單體后，經(jīng)人工合成獲得的聚合物紡制成的化學纖維。如：滌綸、錦綸6,66、腈綸、維綸、氯綸、氨綸等。第二節(jié)纖維的加工、應(yīng)用與發(fā)展

一、天然纖維（一）天然纖維素纖維1.原棉

(1）概述主要產(chǎn)棉國：美國、中國、前蘇聯(lián)、印度、巴基斯坦、巴西、埃及、蘇丹等。我國棉花的主要產(chǎn)地是：江蘇、湖北、河北、山東、河南五?。?）棉纖維種類

①按品種分：長絨棉、細絨棉、粗絨棉(海島棉)(陸地棉)(亞洲棉)長絨棉特點：優(yōu)點:纖維細、長，單纖維強力好。缺點：含糖偏高,易產(chǎn)生“三纏”現(xiàn)象。措施：預(yù)處理細絨棉:數(shù)量最多占世界總產(chǎn)量85%以上占我國總產(chǎn)量98%以上②

按棉花的初加工分：皮輥棉、鋸齒棉初加工（軋棉、軋花）:籽棉→皮棉(原棉)（3）棉纖維的生長發(fā)育及其品質(zhì)的形成①棉纖維的生長發(fā)育：三個階段：伸長期-→加厚期-→干涸期（扭曲期）

伸長期：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：沿纖維縱向形成天然轉(zhuǎn)曲。②棉花的色澤白棉黃棉灰棉③影響棉纖維長度的因素

棉花品種棉纖維生長條件初加工④成熟度定義—纖維細胞壁的增厚程度，胞壁越厚，成熟度越好。

成熟度與纖維形態(tài)、品質(zhì)的關(guān)系

：根據(jù)成熟度可把棉纖維分為：成熟纖維、過成熟纖維、未成熟纖維、極不成熟纖維成熟纖維：有較多的豐滿的轉(zhuǎn)曲，胞壁較厚，中腔較小，截面呈腰圓形，強度高，纖維粗，轉(zhuǎn)曲多，顏色潔白，光澤明亮，富有彈性，染色質(zhì)量好，纖維間抱合力大，成紗質(zhì)量高。過成熟纖維：呈棒狀，極少轉(zhuǎn)曲，中腔不明顯，胞壁過厚，纖維剛硬，成紗質(zhì)量差。未成熟纖維：縱向轉(zhuǎn)曲少，胞壁較薄，中腔明顯，腔寬大于壁厚；纖維細、強度低，顏色滯白，光澤暗淡，缺乏彈性；常易粘附較多夾雜質(zhì)，紡紗時易斷裂、質(zhì)量較差。極不成熟纖維：縱向呈扁平帶狀，無轉(zhuǎn)曲或極少轉(zhuǎn)曲；胞壁極薄，截面形態(tài)很不規(guī)則；染色性差。成熟度指標及測試方法：

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定值。M=(20*(2*δ/D)-1)/3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。

成熟度測試方法：中腔胞壁對比法NaOH膨脹法偏振光中腔胞壁對比法：原理——成熟好的纖維胞壁厚而中腔寬度小，成熟度差的胞壁薄而中腔小。所以可根據(jù)棉纖維中腔寬度與胞壁厚度的比值來測定成熟系數(shù)。NaOH膨脹法：原理——棉纖維在18%NaOH溶液中膨化后，截面形狀改變。根據(jù)膨化后胞壁厚度/纖維最大寬度，纖維外形定確定正常纖維N、薄壁纖維B、死纖維D；計算成熟度比M。偏振光法：原理———利用棉纖維的雙折射性質(zhì)，在偏振光顯微鏡中觀察棉纖維的干涉色，來確定纖維的成熟度。

棉纖維的成熟度與紡紗工藝、成品質(zhì)量的關(guān)系：成熟度高的棉纖維能經(jīng)受打擊，易清除雜質(zhì)；吸濕較低，彈性較好，加捻效率較低；在加工過程中飛花和落棉少，成品制成率高；吸色性好，織物染色均勻。成熟度中等的棉纖維，由于纖維較細，成紗強度高。（4）棉花的品質(zhì)評定與分級棉花的業(yè)務(wù)檢驗：4項長度、品級：確定棉花的價格含水、含雜：確定棉花的重量品級依據(jù)：成熟度、色澤特征、軋工質(zhì)量細絨棉分七級、長絨棉分五級（5）原棉紡紗性能的綜合檢驗①手感目測檢驗：②儀器檢驗：

③單嘜試紡：

手感目測檢驗包括：纖維長度整齊度、原棉的卷曲與壓縮彈性、纖維強度、飽和力、柔軟性、雜質(zhì)疵點含量等；優(yōu)點：取樣多、速度快、代表性強；缺點：對檢驗人員要求較高、人為誤差。儀器檢驗包括：長度、細度、強度、成熟度、含水、含雜等；優(yōu)點：數(shù)據(jù)比較可靠穩(wěn)定；缺點：試驗數(shù)量少、花費時間長。單嘜試紡單一批量的原棉在小型紡紗機臺或車間大機上進行紡紗試驗；從紡紗細度、成紗強度、條干、結(jié)雜以及紡紗過程中產(chǎn)生的問題來最后評定該批原棉的紡紗性能；優(yōu)點：可以測定單項指標檢驗無法包括的纖維性能；缺點：比較費時。2.麻人類最早用來作衣服的紡織原料。（1）分類韌皮纖維：苧麻，亞麻，大麻，黃麻，洋麻葉纖維：劍麻，蕉麻（2）麻纖維的初步加工目的：從韌皮或葉子中取出纖維；包括剝制和脫膠。脫膠的方法主要有：微生物脫膠和化學脫膠。工藝纖維：（3）常見麻纖維介紹①苧麻②亞麻③黃麻④羅布麻苧麻主要產(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。亞麻適宜在寒冷地區(qū)生長，俄羅斯，波蘭，法國，比利時等是主要產(chǎn)地，我國東北地區(qū)及內(nèi)蒙古等地也有大量種植。亞麻分為一年生和多年生，紡織用的亞麻均為一年生草本植物。纖維品質(zhì)好，適宜制作服裝面料和裝飾織物等。（二）天然蛋白質(zhì)纖維1.毛纖維（1）概述羊毛即綿羊毛，是紡織工業(yè)中的重要原料，羊毛纖維具有許多優(yōu)良特性，其產(chǎn)品具有獨特的風格，深受人們的喜愛。我國每年需從澳大利亞等國大量進口羊毛。我國的羊毛產(chǎn)地主要在東北、華北、西北等地區(qū)。（2）羊毛纖維的生長羊毛纖維是由羊皮膚上的細胞發(fā)育而成的。首先在生長羊毛處的細胞開始繁殖，形成突起物，向下伸展到皮膚內(nèi)，形成毛囊，細胞繼續(xù)向上生長，凸出皮膚，形成纖維。羊毛的三個組成部分：包覆在毛干外部的鱗片層；組成羊毛實體主要部分的皮質(zhì)層；在毛干中心不透明毛髓組成的髓質(zhì)層。（3）分類①按毛纖維組織結(jié)構(gòu)分:無髓毛、有髓毛、兩型毛、死毛②按毛被上的纖維類型分：同質(zhì)毛、異質(zhì)毛③按纖維粗細分：細羊毛、半細羊毛、長羊毛、雜交種羊毛、粗羊毛無髓毛（絨毛）由鱗片層和皮質(zhì)層組成；纖維較細卷曲多，顏色潔白，品質(zhì)優(yōu)良，紡紗性能好。有髓毛（發(fā)毛）由鱗片層和皮質(zhì)層和髓質(zhì)層組成，且髓質(zhì)層具有一定連續(xù)長度和一定寬度的毛纖維；一般較粗長，無卷曲，無光澤，紡紗性能較差。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，纖維有明顯的粗細不勻。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；由于羊種的遺傳和飼養(yǎng)不良，疾病等原因造成。同質(zhì)毛：在整個毛被上的各個毛叢，都由一種粗細類型的毛纖維所組成。毛叢內(nèi)部的纖維粗細、長短和彎曲基本一致。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)（細絨毛、粗絨毛、發(fā)毛、死毛）。（4）品質(zhì)評定細度、卷曲、色澤、強度、草雜含量。細羊毛、半羊毛按細度分類、長度定等改良毛按細度分類、套毛的同質(zhì)程度分等2.絲纖維

（1）概述（2）分類家蠶絲：桑蠶絲野蠶絲：柞蠶絲、蓖麻蠶絲、樗蠶絲、樟蠶絲等。（3）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②繭的形成由外→里分三層：繭衣、繭層、蛹繭衣：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，強度差，絲膠含量多，絹紡原料）。繭層：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，強力好）蛹：吐絲將近終了時疊合成的疏松層（絲最細，發(fā)脆，絲膠含量少，絹紡原料）

蠶絲細度分布不勻外層：中層：內(nèi)層＝1.1：1.5：0.8（3）蠶繭的工藝加工剝繭→選繭→煮繭→繅絲→復(fù)整繅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。（4）蠶絲的品質(zhì)特征長度、線密度、吸濕性、強伸性、化學穩(wěn)定、光學性質(zhì)、熱學性質(zhì)、密度、絲鳴二、化學纖維化學纖維是指以天然的或合成的高分子化合物為原料，經(jīng)過化學方法及物理加工制成的纖維。（一）分類1.按高聚物的來源分：（1）再生纖維：是以天然聚合物為原料，經(jīng)過化學和機械方法制成的，化學組成與原高聚物基本相同的化學纖維。（2）合成纖維：以石油、煤、天然氣及一些農(nóng)副產(chǎn)品等低分子作為原料制成的單體后，經(jīng)人工合成獲得的聚合物紡制成的化學纖維。合成纖維的發(fā)展第一階段：1938~1950年，主要發(fā)展尼龍，探索新的成纖高聚物；第二階段：1950~1956年，滌綸和腈綸問世，并實現(xiàn)工業(yè)化；第三階段：1956~迄今，發(fā)展第二代合成纖維—改性纖維，包括差別化纖維；第四階段：1960~迄今，發(fā)展特種纖維，也稱高性能纖維。2.按內(nèi)部組成分：（1）聚酯纖維（PET）：(滌綸)（2）聚酰胺纖維（PA）：（錦綸）（3）聚丙烯腈纖維（PAN）：（腈綸）

（4）聚乙烯醇縮甲醛纖維（PVA）：（維綸）（5）聚丙烯纖維（PP）：（丙綸）（6）聚氯乙烯纖維：（氯綸）（7）聚乙烯纖維：（乙綸）3.按形態(tài)結(jié)構(gòu)分：

長絲：化學纖維加工得到的連續(xù)絲條，不經(jīng)過切斷工序的稱為長絲。又分為單絲、復(fù)絲與變形絲。短纖維：化纖在后加工中切斷成為各種長度規(guī)格的短纖維。異形纖維：是指經(jīng)一定幾何形狀（非圓形）噴絲孔紡制的具有特殊截面形狀的化學纖維。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纖維。分并列型、皮芯型和海島芯等。超細纖維：

指單絲線密度較小的纖維，又稱微細纖維。根據(jù)線密度范圍又可劃分為：細特纖維(0.44～1.11dtex)超細特纖維（0.011～0.44dtex）4.按用途分普通纖維

特種纖維：是指具有特殊的物理化學結(jié)構(gòu)、功能或用途的化學纖維，其某些技術(shù)指標顯著高于常規(guī)纖維。

特種纖維包括：具有特殊力學性能的纖維具有特殊熱學性能的纖維具有化學穩(wěn)定性的纖維具有特殊物理性能的纖維具有特殊物化性能的纖維具有特殊生物性能的纖維如：耐高溫纖維、耐輻射纖維、高濕高模纖維（二）化學纖維的制造

成纖高聚物必須具有線型分子結(jié)構(gòu)；大分子必須具有適當?shù)姆肿恿?；相鄰分子間必須具有足夠的結(jié)合力。

化學纖維制造一般經(jīng)歷三個過程：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：粘膠纖維、醋酯纖維、腈綸、氯綸、維綸。2.紡絲

紡絲熔體或紡絲液用計量泵定