【染整概论】第一二章纺织原料

1、 使用教材：使用教材： 主主 教教 材：染整概论（第二版）材：染整概论（第二版） 蔡再生蔡再生 中国纺织出版社中国纺织出版社 辅助教材：染整工艺学教程辅助教材：染整工艺学教程( (第一分册阎克路第一分册阎克路) ) 染整工艺学教程染整工艺学教程( (第二分册赵涛第二分册赵涛) ) 中国纺织出版社中国纺织出版社 l染整在纺织工业中的地位和作用染整在纺织工业中的地位和作用l染整加工基本工序及印染产品染整加工基本工序及印染产品l染整加工的基本概念染整加工的基本概念第一章第一章 绪论绪论纤维（纤维（cotton）纱线（纱线（yarn）织造（织造（weaving） 染整染整(dyeing and fin

2、ishing)由纤维到成衣的关键步骤之一由纤维到成衣的关键步骤之一坯布（坯布（grey fabric）绝大部分绝大部分坯坯布布G Gr ra ay y G Go oo od ds s纱纱线线Y Ya ar rn n纤纤维维f fi ib be er r纺纺纱纱S Sp pi in n织织造造W We ea av ve e染整在纺织工业中的地位和作用染整在纺织工业中的地位和作用印染布印染布 Fabric Fabric染染整整加加工工D Dy ye ei in ng g a an nd d F Fi in ni is sh hi in ng g染染整整加加工工在在纺纺织织原原料料和和纺纺织织成成品

3、品之之间间起起着着重重要要的的纽纽带带作作用用是是纺纺织织品品深深加加工工、精精加加工工和和提提高高附附加加价价值值的的关关键键产业用产业用服服 装装装饰品装饰品床上用品床上用品民用民用工业用布工业用布农业用布农业用布国防用布国防用布坯布坯布练漂练漂整理整理普通布普通布特种布：防水、防火、抗菌、抗静电特种布：防水、防火、抗菌、抗静电坯布坯布练漂练漂整理整理坯布坯布练漂练漂整理整理Scouring and bleachingDyeing PrintingFinishingl染整加工的对象染整加工的对象(object)l染整加工的目的染整加工的目的(purpose)l染整加工的方法染整加工的方法(

4、method)l染整加工的工具染整加工的工具(equipment)棉 毛 涤纶高分子高分子高分子物理高分子物理高分子化学高分子化学纤维的结构和性质纤维的结构和性质特殊功能：防水 防油 阻燃 抗菌 物理方法：湿、热、拉力、压力、摩擦力物理方法：湿、热、拉力、压力、摩擦力 化学方法：化学方法：酸、碱、氧化剂、酸、碱、氧化剂、 还原剂还原剂 、染料、表面活性剂、染料、表面活性剂 l按用途分类按用途分类l练漂设备练漂设备l染色设备染色设备l印花设备印花设备l整理设备整理设备l按操作方式分类按操作方式分类l连续连续l间歇间歇l按织物状态分类按织物状态分类l 平幅平幅l 绳状绳状印染设备印染设备染整染整概

5、论概论整理印花染色练漂纺织原料纺织原料第一节第一节 绪论绪论第二节第二节 纤维素纤维的基本结构及其性质纤维素纤维的基本结构及其性质 第三节第三节 蛋白质纤维的基本结构及其性质蛋白质纤维的基本结构及其性质第四节第四节 合成纤维的基本结构及其性质合成纤维的基本结构及其性质 绪论绪论一、纺织纤维的特征一、纺织纤维的特征二、纺织纤维的来源及分类二、纺织纤维的来源及分类l分子组成：线形高分子化合物为主分子组成：线形高分子化合物为主l长度：长度：1010毫米以上毫米以上 棉棉 25-4525-45毫米毫米 短纤维短纤维毛毛 50-15050-150毫米毫米 中等长度纤维中等长度纤维蚕丝蚕丝 6 61010

6、5 5 长丝长丝l细度：细度： 棉棉 18-25 18-25 微米微米 毛毛 18-60 18-60 微米微米 l机械性能：强度、延伸性、柔软性、弹性机械性能：强度、延伸性、柔软性、弹性l物理性能：吸湿性、透气性、导热性物理性能：吸湿性、透气性、导热性l化学性能：染色性、化学稳定性化学性能：染色性、化学稳定性植物纤维植物纤维动物纤维动物纤维合成纤维合成纤维人造纤维人造纤维天然纤维天然纤维化学纤维化学纤维纤维素纤维纤维素纤维蛋白质纤维蛋白质纤维再生纤维再生纤维纺纺 织织 纤纤 维维来自于植物的果实、韧皮或叶来自于植物的果实、韧皮或叶棉棉cotton苎麻苎麻ramie亚麻亚麻flax黄麻黄麻jut

7、e大麻大麻hemp苎麻苎麻亚麻亚麻来自于动物的皮毛或分泌物来自于动物的皮毛或分泌物羊毛羊毛woolwool兔毛兔毛rabbit hairrabbit hair骆驼毛骆驼毛camels haircamels hair马海毛马海毛mohairmohair桑蚕丝桑蚕丝silksilk柞蚕丝柞蚕丝tussah silktussah silk以天然高分子物质为原料，经过一以天然高分子物质为原料，经过一定的化学加工制成定的化学加工制成粘胶纤维粘胶纤维 rayonrayon铜氨纤维铜氨纤维 copper rayoncopper rayon醋酯纤维醋酯纤维 acetate rayonacetate rayon

8、天丝天丝 TencelTencel、lyocelllyocell以简单的化合物为原料，用有以简单的化合物为原料，用有机合成的方法制得高分子物，再经机合成的方法制得高分子物，再经纺丝加工而成纺丝加工而成涤纶涤纶polyester fiberpolyester fiber锦纶锦纶polyamide fiberpolyamide fiber腈纶腈纶polyacrylic fiberpolyacrylic fiber 丙纶丙纶 维纶维纶 芳纶芳纶 氨纶氨纶cotton bast fiber rayon tencel bamboo纤纤维维的的结结构构与与性性能能化学性能机械性能物理性能性能热热性性能能吸

9、吸湿湿性性能能模模量量延延伸伸度度强强度度屈屈服服点点弹弹性性氧氧化化剂剂酸酸碱碱还还原原剂剂超分子结构形态结构大分子结构结构一、形态结构一、形态结构二、组成二、组成三、超分子结构三、超分子结构四、四、机械性能机械性能五、五、物理性能物理性能六、六、化学性能化学性能1. 1. 棉纤维的横截面：棉纤维的横截面：初生胞壁初生胞壁次生胞壁次生胞壁胞腔胞腔较薄的初生胞壁较薄的初生胞壁较厚的次生胞壁较厚的次生胞壁（棉纤维主体棉纤维主体）中空的胞腔中空的胞腔腰子形或耳状腰子形或耳状扁平带状，有天然扭曲扁平带状，有天然扭曲 纵向：光滑、平直的圆柱体纵向：光滑、平直的圆柱体 横向：横向： 不规则的锯齿形不规则

10、的锯齿形普通粘胶纤维截面普通粘胶纤维截面富强纤维截面富强纤维截面纤维素共生物纤维素共生物or 纤维素衍生物纤维素衍生物 主体：纤维素主体：纤维素l棉纤维的分子结构式棉纤维的分子结构式- 动画演示动画演示元素组成：元素组成：C、H、O分子式：（分子式：（C6H10O5）n纤维素是由纤维素是由-d-d-葡萄糖剩基葡萄糖剩基彼此以彼此以1-41-4甙键甙键相联结而相联结而 成的线型大分子。成的线型大分子。OOOOOOOHOHOHOHOHOHOHOHOHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHHHHHHHHOHHHHOHHHHHHHn2212345614重复单元重复单元l纤维素大分子结构特征纤维素大分

11、子结构特征由由 -d-d-葡萄糖剩基通过葡萄糖剩基通过1,4-1,4-甙键连接而成。甙键连接而成。在晶区，在晶区，相邻葡萄糖环倒置相邻葡萄糖环倒置。含有大量羟基含有大量羟基聚合度聚合度棉棉 麻麻 粘胶粘胶 2000 2000 2000 250-5002000 250-500OOOOOOOHOHOHOHOHOHOHOHOHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHHHHHHHHOHHHHOHHHHHHHn2212345614l棉纤维的超分子结构棉纤维的超分子结构 棉纤维的超分子结构即微结构，实质指次棉纤维的超分子结构即微结构，实质指次生胞壁中纤维素分子相互排列的情况。生胞壁中纤维素分子相互排列的情

12、况。 （1） 结晶度结晶度(crystallinity)(crystallinity) ： 麻麻 棉棉 粘胶粘胶70 -90%70 -90% 70% 70% 40% 40%（2 2）取向度取向度 (orientation)(orientation)： 麻麻 棉棉 粘胶粘胶 6-86-8 20-35 20-35 34 34123分子链轴分子链轴取向轴取向轴 1-完全取向，完全取向， = 0，f (取向度或取向因子）取向度或取向因子）=12-无规取向，无规取向， = 54.5，f (取向度或取向因子）取向度或取向因子）= 03-垂直取向，垂直取向， = 90，f (取向度或取向因子）取向度或取向因

13、子）= 1/2 取向角，取向角， 分子链主轴与取向轴之间的夹角分子链主轴与取向轴之间的夹角b断裂强度断裂强度断裂强度及断裂延伸度断裂强度及断裂延伸度(break strength and elongation at break)棉棉亚麻亚麻粘胶粘胶应应力力应应 变变纤维素纤维的应力纤维素纤维的应力-应变曲线应变曲线断裂强度断裂强度断裂延伸度断裂延伸度麻麻 棉棉 粘胶粘胶麻麻 棉棉 粘胶粘胶断裂延伸度断裂延伸度麻：麻：棉：棉：粘胶：粘胶：硬、脆硬、脆韧性较大韧性较大较软弱，易变形较软弱，易变形adcadbc断裂强度断裂强度棉棉亚麻亚麻粘胶粘胶应应力力应应 变变纤维素纤维的应力纤维素纤维的应力-应

14、变曲线应变曲线断裂强度断裂强度断裂延伸度断裂延伸度麻麻（90%） 棉棉（70 % ） 粘胶粘胶（40%）麻麻 棉棉 粘胶粘胶断裂延伸度断裂延伸度原因：原因：结晶度：结晶度：取向度：取向度：麻麻 棉棉 粘胶粘胶麻麻 棉棉 粘胶粘胶聚合度：聚合度：麻麻 、棉、棉 粘胶粘胶 ：纤维内水分重量与未经烘干纤维重量之比的百分数。纤维内水分重量与未经烘干纤维重量之比的百分数。吸湿量的表示方法：回潮率（吸湿量的表示方法：回潮率（moisture regain)、 含水率含水率 (water content)RG0-GG100% G0：未经烘干纤维的重量；：未经烘干纤维的重量； G：绝对干燥纤维的重量：绝对干燥

15、纤维的重量 ：纤维内所含水分重量与绝对纤维重量之比的百分数。纤维内所含水分重量与绝对纤维重量之比的百分数。回潮率回潮率（R R）含水率含水率（M M）MG0-GG0100%1、吸湿性、吸湿性（hygroscopicity)纤维素纤维素H2OH2OH2O直接吸附直接吸附H2OH2OH2OH2OH2OH2O 间接吸附间接吸附 吸湿主要发生在纤维的吸湿主要发生在纤维的无定形区及晶区的表面无定形区及晶区的表面标准回潮率：标准回潮率： 棉：棉：7 8% 粘胶：粘胶：12 13% (温度：温度：20，相对，相对 湿度：湿度：65%，1个大气压个大气压国内）国内）吸湿中心：吸湿中心：亲水性羟基亲水性羟基2、

16、溶胀、溶胀v纤维在吸湿的同时伴随着体积的增大的现象，称之纤维在吸湿的同时伴随着体积的增大的现象，称之v溶胀主要发生在纤维的无定形区溶胀主要发生在纤维的无定形区v溶胀具有异向性。溶胀具有异向性。溶胀后的纤维溶胀后的纤维VDL原来的纤维原来的纤维ADVL L1、纤维素纤维化学反应的特征、纤维素纤维化学反应的特征OOOOOOOHOHOHOHOHOHOHOHOHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHHHHHHHHOHHHHOHHHHHHHn22123456 分子结构：分子结构： a 联结葡萄糖剩基的甙键联结葡萄糖剩基的甙键 b 葡萄糖剩基上的三个自由羟基葡萄糖剩基上的三个自由羟基超分子结构：超分子结

17、构： 化学反应的不均一性化学反应的不均一性14236C2-OH、C3-OH 仲羟基仲羟基C6-OH 伯羟基伯羟基1-4甙键甙键吸附、氧化、酯化、吸附、氧化、酯化、醚化、交联、接枝醚化、交联、接枝. .2、酸的作用、酸的作用 对纤维素分子中的对纤维素分子中的甙键的水解甙键的水解起催化作用，导起催化作用，导致纤维素致纤维素聚合度降低聚合度降低，纤维，纤维强度下降强度下降。OHOOOH+OC H2O HO HO HHC H2O HHHO HO HHHHHO HO HHHC H2O HHO HO HC H2O HOOOOHOHHH+H O HHHO HO HHHC H2O HHO HO HC H2O

18、HOOOHO HCOH+O HH+H+HHHH意义：染整加工中要尽量避免使用酸！意义：染整加工中要尽量避免使用酸！ 纤维素对碱有较高的稳定性！3、碱对纤维素的作用、碱对纤维素的作用意义：染整加工常在碱性条件下进行，如意义：染整加工常在碱性条件下进行，如退浆、精炼（稀烧碱）退浆、精炼（稀烧碱）丝光丝光 （浓烧碱）（浓烧碱） 变化变化染色染色注意：注意：在空气存在下，会发生碱氧化损伤！在空气存在下，会发生碱氧化损伤！碱纤维素碱纤维素可逆可逆可逆可逆4、氧化剂的作用、氧化剂的作用OHHHHOHOHHCH2OHOO123456654321OOCH2OHHOHOHHHHHOCHOCOOHOHHHHOHO

19、HHOO123456OHHHOHHOO123456OO654321OOHOHHHHOCH2OHO654321OOHOHHHOCH2OHOCH2OHOHHOHHOO123456OCCOOCCO654321OOHHHOCH2OHHH或或或或非均一反应，主要发生在纤维无定形区和晶区表面。非均一反应，主要发生在纤维无定形区和晶区表面。氧化产物不单一、氧化产物不单一、混合物混合物OCCO654321OOHHHOC H2OHHH氧化纤维素氧化纤维素降解降解不降解不降解聚合度下降聚合度下降强度下降强度下降聚合度不下降聚合度不下降强度不下降强度不下降5 . 其他其他v一般酯化、醚化反应一般酯化、醚化反应醋酯纤

20、维醋酯纤维活性染料染色活性染料染色防皱整理防皱整理. . . . .v光氧化反应光氧化反应v霉菌降解霉菌降解v. . . . . 第三第三 节节 蛋白质纤维的结构与性质蛋白质纤维的结构与性质羊毛羊毛wool兔毛兔毛 rabbit hair骆驼毛骆驼毛 camels hair马海毛马海毛 mohair蚕丝蚕丝 silk再生植物蛋再生植物蛋白质纤维白质纤维再生动物蛋再生动物蛋白质纤维白质纤维天然蛋白天然蛋白质纤维质纤维再生蛋白质再生蛋白质纤维纤维蛋蛋 白白 质质 纤纤 维维三三 、蚕丝的结构、蚕丝的结构和性能和性能二、羊毛的二、羊毛的结构和性能结构和性能一、蛋白一、蛋白质的基础质的基础知识知识基本

21、组成：基本组成：氨基酸氨基酸H2NCHCOOHR 蛋白质蛋白质protein 水解水解 氨基酸氨基酸（-氨基酸）氨基酸）Amino acid一一 、蛋白质的基础知识、蛋白质的基础知识1、 化学组成及分子结构概况化学组成及分子结构概况 元素组成：元素组成：C、H、O、N S、P（少量）（少量）NHCHCHNCHCNHCHCHNCHCR1OR2OR3ORO 分子结构分子结构 酰胺键酰胺键=肽键肽键侧链：侧链：主链上的分支主链上的分支氨基酸残基氨基酸残基 重复单元重复单元 肽键肽键：蛋白质分子中的酰胺键：蛋白质分子中的酰胺键肽、二肽、多肽：肽、二肽、多肽：主链：主链：由肽键所连接的长链大分子链由肽键

22、所连接的长链大分子链分子间力分子间力 a-离子键离子键 b-氢键氢键c-疏水键疏水键d-范德华力范德华力e-二硫键二硫键 b c c d e2、蛋白质的两性性质、蛋白质的两性性质 H3NPCOOHH+H+H+H+H3NH2NPPCOO-COO-+P代表肽链多肽链多肽链等电点等电点(Isoelectric point) ： 蛋白质上正负电荷数相等时溶液的蛋白质上正负电荷数相等时溶液的pH值值 羊羊 毛：毛：4.2-4.8 桑蚕丝：桑蚕丝：3.5-5.2u 两性两性 amphoteric property 酸碱性基团酸碱性基团: -NH2 、 -COOH. 酸碱性条件下的电离平衡酸碱性条件下的电离

23、平衡二、羊毛和蚕丝的结构二、羊毛和蚕丝的结构羊毛纤维特点羊毛纤维特点光泽柔和光泽柔和富有弹性富有弹性耐磨耐磨良好的吸湿性良好的吸湿性良好的保温性良好的保温性毛发纤维的品种毛发纤维的品种绵羊毛绵羊毛 ：细羊毛、粗羊毛：细羊毛、粗羊毛山羊绒山羊绒其他：骆驼毛、兔毛其他：骆驼毛、兔毛1、特点、特点http:/ silk： 桑蚕丝桑蚕丝野蚕丝野蚕丝Wild silk ： 柞蚕丝柞蚕丝 蓖麻蚕丝蓖麻蚕丝 木薯蚕丝木薯蚕丝蚕丝的特点蚕丝的特点明亮的光泽明亮的光泽平滑和柔软的手感平滑和柔软的手感较好的吸湿性较好的吸湿性轻盈的外观轻盈的外观(1)羊毛羊毛2、形态结构、形态结构外外内内鳞片层鳞片层(Scale

24、layer) 皮质层皮质层(Cortex layer)髓质层髓质层(Cortex layer)：细羊毛细羊毛无无鳞片层鳞片层皮质层皮质层鳞片层鳞片层(Scale layer) 扁平形角质细胞组成，保护羊毛内层组织扁平形角质细胞组成，保护羊毛内层组织鳞片具有方向性鳞片具有方向性约占羊毛总重量的约占羊毛总重量的10%羊毛鳞片的结构羊毛鳞片的结构皮质层皮质层(Cortex layer) 皮质细胞（皮质细胞（O-、P-） 细羊毛：细羊毛：双边结构双边结构（double side structure) 羊毛主体，决定羊毛性能羊毛主体，决定羊毛性能羊毛鳞片的结构羊毛鳞片的结构鳞片层鳞片层皮质层皮质层（细）

25、羊毛双边结构（细）羊毛双边结构髓质层髓质层(Cortex layer)各种形状的髓质各种形状的髓质1-死毛的髓层；死毛的髓层；2-有髓毛的髓层；有髓毛的髓层；3-两型毛的髓层；两型毛的髓层；4、5、6、7-无髓毛无髓毛(2) 蚕丝蚕丝横向横向：纵向纵向：横向横向:纵向：纵向：光滑、均匀的棒状光滑、均匀的棒状桑蚕丝桑蚕丝锐角三角形或楔形锐角三角形或楔形有一定的卷曲和条纹有一定的卷曲和条纹柞蚕丝柞蚕丝钝三角形钝三角形生丝生丝丝胶（丝胶（Sericin） ：单丝的主体单丝的主体丝胶丝胶丝素丝素丝素（丝素（ Fibroin ）：）：亲水性较大，起粘结作用亲水性较大，起粘结作用脱胶去除脱胶去除- -氨基

26、酸氨基酸主要氨基酸组成：主要氨基酸组成： 谷氨酸（二羧基氨基酸）：谷氨酸（二羧基氨基酸）：-COOH-COOH 二氨基氨基酸：二氨基氨基酸：-NH-NH2 2 胱氨酸胱氨酸（-S-S-S-S-）：）：鳞片层鳞片层 皮质层皮质层 髓质层髓质层近程结构近程结构3、分子链结构及链间结构、分子链结构及链间结构(1)羊毛羊毛- -螺旋构象螺旋构象 远程结构远程结构注：只存在于约注：只存在于约50%50%的低硫蛋白质多肽链的低硫蛋白质多肽链 中，高硫蛋白的多肽链为无规则卷曲。中，高硫蛋白的多肽链为无规则卷曲。 聚集态结构聚集态结构鳞片层鳞片层皮质层皮质层丝素：丝素： a 侧基小的氨基酸残基含量高侧基小的氨

27、基酸残基含量高 b 含羟基氨基酸较多含羟基氨基酸较多 含含S甚少甚少 丝素丝素丝胶丝胶H2NCHCOOHRR：-H、- CH3R：- CH 2OH(2) 蚕丝蚕丝近程结构近程结构远程结构远程结构SilkSilk : : 无规线团、无规线团、- -螺旋结构螺旋结构 Silk:Silk: 反平行反平行折叠结构折叠结构 聚集态结构聚集态结构1、机械性能、机械性能屈服点明显屈服点明显 屈服应力：屈服应力： 蚕丝蚕丝 羊毛羊毛 断裂强度：断裂强度： 蚕丝蚕丝 羊毛羊毛 断裂延伸度：羊毛断裂延伸度：羊毛 蚕丝蚕丝 弹性：弹性： 羊毛羊毛 蚕丝蚕丝羊毛的弹性回复性能优良羊毛的弹性回复性能优良 三、羊毛和蚕丝

28、的性能三、羊毛和蚕丝的性能羊毛：结晶度羊毛：结晶度 20%蚕丝：结晶度约蚕丝：结晶度约50%、取向度高、取向度高 过缩过缩 overshrinkovershrink暂时定形暂时定形 Temporal Temporal settingsetting永久定形永久定形 Permanent Permanent settingsetting原长原长拉伸并受热很短时间拉伸并受热很短时间去除负荷去除负荷原长原长拉伸并受热较长时间拉伸并受热较长时间去除负荷去除负荷再受更高温度处理再受更高温度处理原长原长拉伸并受热长时间拉伸并受热长时间去除负荷去除负荷定型和过缩定型和过缩分子间力的拆散和重建分子间力的拆散和重建

29、再受热水处理再受热水处理2.羊毛的可塑性羊毛的可塑性3.羊毛的缩绒性羊毛的缩绒性 羊毛在湿、热条件下经外力的反复作用，纤维之间羊毛在湿、热条件下经外力的反复作用，纤维之间互相穿插纠缠，纤维集合体逐渐收缩紧密，称之。互相穿插纠缠，纤维集合体逐渐收缩紧密，称之。 染整应用：缩绒或缩呢染整应用：缩绒或缩呢 羊毛表面鳞片结构导致的定向摩擦效应所致。羊毛表面鳞片结构导致的定向摩擦效应所致。 4、吸湿性、吸湿性和水的作用和水的作用吸湿性好吸湿性好标准回潮率：蚕丝标准回潮率：蚕丝10%；羊毛；羊毛14%NHPPPCOH2NH2OOCPOH剧烈条件下水的作用剧烈条件下水的作用CNHOa 肽键（肽键（ ）水解）

30、水解b 二硫键断裂和重建二硫键断裂和重建如温度达到如温度达到200 200 C C几乎全部水解几乎全部水解蚕丝蚕丝 酸缩：酸缩：浓无机酸处理蚕丝很短时间，蚕丝发生浓无机酸处理蚕丝很短时间，蚕丝发生 显著收缩显著收缩 “丝鸣丝鸣 ”：无机酸、有机酸无机酸、有机酸 增重：增重：增重剂增重剂（单宁酸）（单宁酸）（ 25%）羊毛羊毛对稀酸稳定，浓酸会使羊毛水解对稀酸稳定，浓酸会使羊毛水解NHPPPCOH2NH2OOCPOH H+pH2染整加工尽量在染整加工尽量在 酸性条件进行酸性条件进行5、化学性能、化学性能羊毛羊毛 CNaOH、 t 羊毛溶解率羊毛溶解率 肽键水解肽键水解二硫键断裂和重建二硫键断裂和

31、重建 蚕丝蚕丝 室温对弱碱稳定室温对弱碱稳定 高温下，强碱损伤大高温下，强碱损伤大不耐碱不耐碱意义：染整加工中要尽量避免使用碱！意义：染整加工中要尽量避免使用碱！蚕丝蚕丝 稳定性较好稳定性较好 可用还原剂漂白可用还原剂漂白 PS2PSHSPH 羊毛羊毛 破坏二硫键破坏二硫键 蚕丝和羊毛蚕丝和羊毛: 对氧化剂敏感对氧化剂敏感 H2O2：漂白漂白 含氯氧化剂破坏鳞片层含氯氧化剂破坏鳞片层 羊毛羊毛 由于鳞片层的作用，影响较蚕丝小由于鳞片层的作用，影响较蚕丝小 蚕丝蚕丝 盐缩：盐缩：如浓氯化钙、硝酸钙如浓氯化钙、硝酸钙 盐类的水溶液促进蚕丝与羊毛纤维的盐类的水溶液促进蚕丝与羊毛纤维的溶胀或溶解。溶胀

32、或溶解。 一、合成纤维概述一、合成纤维概述二、涤纶纤维的结构和性质二、涤纶纤维的结构和性质三、锦纶纤维的结构和性质三、锦纶纤维的结构和性质四、腈纶纤维的结构和性质四、腈纶纤维的结构和性质第四节第四节 合成纤维的基本结构和性质合成纤维的基本结构和性质第四节第四节 合成纤维的基本结构和性质合成纤维的基本结构和性质1、合成纤维概念、合成纤维概念 以简单化合物为原料合成高分子物，然后通以简单化合物为原料合成高分子物，然后通过纺丝加工而成的纤维。过纺丝加工而成的纤维。一一 、合成纤维概述、合成纤维概述u优点优点强度高强度高弹性好弹性好耐穿耐用耐穿耐用光泽好光泽好化学稳定性强化学稳定性强耐霉腐耐霉腐耐虫蛀

33、耐虫蛀2、 合成纤维的优缺点合成纤维的优缺点u缺点缺点吸湿性差吸湿性差耐热性差耐热性差导电性差导电性差防污性差防污性差易起毛起球易起毛起球3、合成纤维的品种、合成纤维的品种芳纶.长丝：长丝：短纤维短纤维 化学纤维：几厘米化学纤维：几厘米x十几厘米十几厘米4、常见术语、常见术语 原指单孔喷丝头纺制而成的一根连续单纤维原指单孔喷丝头纺制而成的一根连续单纤维 由数十根单纤维组成的丝条由数十根单纤维组成的丝条 由一百多根至几百根单纤维组成的用于制造轮胎帘子线的丝条。由一百多根至几百根单纤维组成的用于制造轮胎帘子线的丝条。 长度长度:25cm:25cm38cm; 38cm; 细度：细度：1.3dtex1

34、.3dtex1.7dtex 1.7dtex 长度长度:70cm150cm; 细度：细度：3.3dtex7.7dtex 长度长度:51cm76cm；细度；细度差别化纤维：差别化纤维： 异形纤维异形纤维 泛指在原有化学基础上经物理变形或泛指在原有化学基础上经物理变形或化学改性而得到的纤维材料。化学改性而得到的纤维材料。 采用异形喷丝孔纺制的具有非圆形横采用异形喷丝孔纺制的具有非圆形横截面的纤维或中空纤维。截面的纤维或中空纤维。复合纤维：复合纤维： 在纤维横截面上存在两种或两种以上在纤维横截面上存在两种或两种以上不相混合的的聚合物。不相混合的的聚合物。 并列型、皮芯型并列型、皮芯型 放射型、多芯型、

35、嵌入型、海岛型、裂离型放射型、多芯型、嵌入型、海岛型、裂离型并列型并列型皮芯型皮芯型海岛型海岛型超细纤维超细纤维 高性能纤维高性能纤维纳米纤维纳米纤维 5、合成纤维的生产方法、合成纤维的生产方法 涤纶、锦纶涤纶、锦纶66等等 腈纶、维纶等腈纶、维纶等 醋酯纤维、维纶醋酯纤维、维纶 干法纺丝干法纺丝 .分子量：分子量： 18000-25000HOCH2CH2OCOCOnOCH2CH2OH柔性柔性刚性刚性1、分子结构、分子结构Molecular structure合成原料：对苯二甲酸、乙二醇合成原料：对苯二甲酸、乙二醇基本组成：基本组成：聚对苯二甲酸乙二酯（聚对苯二甲酸乙二酯（PET）分子结构式分

36、子结构式：HOCH2CH2OCOCOnOCH2CH2OH柔性柔性刚性刚性结构特征结构特征 具有对称性苯环结构的线型大分子，无大的支链；具有对称性苯环结构的线型大分子，无大的支链； 基团刚性大；基团刚性大；HOCH2CH2OCOCOnOCH2CH2OH分子链的结构具有高度的规整性；分子链的结构具有高度的规整性；分子间无特强定向作用力。分子间无特强定向作用力。 纵向：光滑、均匀、无条痕纵向：光滑、均匀、无条痕 横向：圆形横向：圆形涤纶的形态示意涤纶的形态示意 初生纤维：初生纤维： 处理后纤维：处理后纤维： 拉伸拉伸 热处理热处理 共存共存无定形、取向度差无定形、取向度差 结晶度结晶度4060%取向

37、度较高取向度较高提高取向度和结晶度提高取向度和结晶度有利于分子链产生规则折叠有利于分子链产生规则折叠 折叠链结晶折叠链结晶 型型 伸直链结晶伸直链结晶 型型（1）热性能：）热性能：热性能常数热性能常数 Tg（玻璃化温度）（玻璃化温度） Tm T软软 Tg255-260 238-240 67-81无定形部分：无定形部分：67结晶部分：结晶部分： 81 染整加工温度要小于软化点染整加工温度要小于软化点4、涤纶的性能、涤纶的性能热塑性纤维“洗可穿洗可穿”性性耐磨性好耐磨性好弹性好弹性好弹性模量较大弹性模量较大回复性能好回复性能好（2）机械性能）机械性能一般聚酯纤维一般聚酯纤维负荷负荷延伸度延伸度高强

38、度聚酯纤维高强度聚酯纤维棉纤维棉纤维某些纤维的负荷某些纤维的负荷-延伸曲线延伸曲线初始模量较高；初始模量较高；断裂强度、断裂延伸度较棉大；断裂强度、断裂延伸度较棉大；吸湿性吸湿性很差很差：缺乏吸湿中心缺乏吸湿中心 回潮率（回潮率（moisture regain）：0.4% 绝缘性好绝缘性好不霉烂不霉烂排汗差，闷热排汗差，闷热静电大静电大易沾污易沾污(3) 吸湿性能吸湿性能染色较困难染色较困难对策：分散染料对策：分散染料l 缺少极性基团缺少极性基团l 无活性基团无活性基团l 分子结构致密分子结构致密v高温高压法：高温高压法： 染色温度染色温度100，120-130120-130水溶液水溶液v热熔

39、染色热熔染色 ：干态高温固色，干态高温固色，180-220 v载体染色：载体染色：以载体为助剂，如酚、芳胺、联苯以载体为助剂，如酚、芳胺、联苯酸的作用：酸的作用： H+CO+OH-OH-COOH+H+分子中的酯键分子中的酯键染整加工尽量染整加工尽量在酸性条件下进行在酸性条件下进行 生产涤棉生产涤棉 烂花织物烂花织物强酸高温强酸高温 稳定性稳定性良好良好 在强酸中仍较稳定在强酸中仍较稳定 涤纶强度与硫酸浓度的关系涤纶强度与硫酸浓度的关系碱的作用：碱的作用： 涤纶的耐碱性差涤纶的耐碱性差! ! 在烧碱中分子链发生水解，断键，聚合度降低在烧碱中分子链发生水解，断键，聚合度降低H+CO+OH-OH-C

40、OOH+OH-分子中的酯键分子中的酯键“ “剥皮现象剥皮现象” ： 碱对酯键的水解由表及里的进行，当表面碱对酯键的水解由表及里的进行，当表面的分子被损伤到一定程度后，便在碱液中发生溶的分子被损伤到一定程度后，便在碱液中发生溶解而产生剥皮现象。解而产生剥皮现象。 烧碱处理烧碱处理宽度宽度重量重量聚合度基本不变聚合度基本不变疏水性疏水性超分子结构（结晶度、取向度高）超分子结构（结晶度、取向度高） 涤纶碱减量涤纶碱减量氧化剂和还原剂的作用：氧化剂和还原剂的作用： 稳定性很高稳定性很高 漂白漂白（聚酰胺纤维）（聚酰胺纤维）HNCO 如如 锦纶锦纶6碳原子数碳原子数二胺碳原子数二胺碳原子数二元酸碳原子数

41、二元酸碳原子数HNC H2()xN HCOC H2)(yCOn64HOHA 由二元胺、二元酸缩聚而成由二元胺、二元酸缩聚而成 如锦纶如锦纶66：1 、分类、分类B 内酰胺开环聚合内酰胺开环聚合HNC H2()xOCn5HOH锦纶形态示意锦纶形态示意2、形态结构、形态结构圆形的横截面圆形的横截面光滑、光滑、 均匀而无条痕的纵向均匀而无条痕的纵向3、聚集态结构、聚集态结构 结晶度结晶度crystallinity：5070% 取向度取向度degree of orientation：聚集态结构与涤纶相似聚集态结构与涤纶相似锦纶的折叠链较涤纶更多锦纶的折叠链较涤纶更多部分拉伸部分拉伸 较涤纶易结晶较涤纶

42、易结晶4、锦纶的性能、锦纶的性能 高温降解高温降解(C-N键断裂、环化）键断裂、环化）强度降低强度降低 热性能常数热性能常数constant Tm T软软 Tg 锦纶锦纶6 215-220 120-180 32-50锦纶锦纶66 250-265 235 47-50 （1）热性能）热性能 Tg Tg（锦纶）（锦纶） Tg Tg（涤纶）（涤纶） 锦纶的热转变点要略低于涤纶锦纶的热转变点要略低于涤纶热塑性纤维聚酰胺聚酰胺6的氢键形成模型的氢键形成模型（1）正平行）正平行 （2）反平行）反平行氢键密度：氢键密度：锦纶锦纶6锦纶锦纶66（2） 机械性能机械性能 形变回复率（形变回复率（%） 棉棉 羊毛羊

43、毛 锦纶锦纶 涤纶涤纶 5%拉伸拉伸 52 69 89 65 10%拉伸拉伸 - 51 90 51强度、伸长率较高强度、伸长率较高耐磨性好（常见纤维中最好）耐磨性好（常见纤维中最好）弹性（弹性（elasticity)好好大量的亚甲基，大分子柔性好大量的亚甲基，大分子柔性好结构较疏松，无定形区易充分卷曲结构较疏松，无定形区易充分卷曲玻璃化温度较低玻璃化温度较低吸湿性吸湿性 疏水性纤维疏水性纤维 回潮率：回潮率：锦纶锦纶66 4.2%，锦纶，锦纶6 4% 溶胀异向性小溶胀异向性小合纤中较高合纤中较高与涤纶相似的基团与涤纶相似的基团比涤纶易染色比涤纶易染色染色性能染色性能 分散染料染色分散染料染色（

44、亚甲基疏水区）（亚甲基疏水区） 酸性染料染色酸性染料染色（氨基、羧基（末端）（氨基、羧基（末端）与羊毛相似的基团与羊毛相似的基团 酸和碱：酸和碱： 酰胺键水解酰胺键水解 NHPPPCOH2NH2OOCPOHOH-或或H+化学活泼性主要决定于酰胺基和端基。化学活泼性主要决定于酰胺基和端基。对酸不稳定：对酸不稳定：对碱的稳定性较羊毛和蚕丝对碱的稳定性较羊毛和蚕丝高。高。常温下浓硝酸、浓盐酸、浓硫酸常温下浓硝酸、浓盐酸、浓硫酸均可使锦纶迅速水解而溶于酸中。均可使锦纶迅速水解而溶于酸中。氧化剂：易被氧化剂破坏。氧化剂：易被氧化剂破坏。 亚甲基亚甲基次氯酸钠对锦纶损伤严重次氯酸钠对锦纶损伤严重 双氧水可使聚酰胺大分子降解双氧水可使聚酰胺大分子降解亚氯酸钠、过醋酸可用于锦纶漂白亚氯酸钠、过醋酸可用于锦纶漂白l分子结构分子结构CH2CHCH2CH CH2CCOOHCH2COONaCH2SO3NaCNCOOCH2COOCH2CNCH2CHCH2CHCH2COOCH2CNCHCHCH2CH或或第一单