纤维的分类与内部结构

1、第一章第一章 纤维的分类与内部结构纤维的分类与内部结构 一、纺织纤维一、纺织纤维1.1.纤维：指长宽比在纤维：指长宽比在10103 3数量级以上、粗细为几微数量级以上、粗细为几微米到上百微米的柔软细长体，有连续长丝和短米到上百微米的柔软细长体，有连续长丝和短纤之分。纤之分。2.2.纺织纤维：必须具有一定的物理、化学和生理纺织纤维：必须具有一定的物理、化学和生理性质，以满足工艺加工和人类使用时的要求。性质，以满足工艺加工和人类使用时的要求。二、纤维的分类二、纤维的分类1 1天然纤维天然纤维2 2化学纤维化学纤维3 3其他分类其他分类表表1-1 1-1 主要天然纤维的来源分类与名称主要天然纤维的来

2、源分类与名称分类分类定义定义组成物质组成物质纤维来源纤维来源植物植物纤维纤维 取自于植物种取自于植物种子、茎、韧皮、子、茎、韧皮、叶或果实上获得叶或果实上获得的纤维的纤维主要组成物质为纤主要组成物质为纤维素，并含有少量维素，并含有少量木质素、半纤维素木质素、半纤维素等，含量比随纤维等，含量比随纤维的不同而不同的不同而不同种子纤维：取自植物种子表面的单细胞纤维，如棉种子纤维：取自植物种子表面的单细胞纤维，如棉及彩色棉和转基因棉等纤维；及彩色棉和转基因棉等纤维；韧皮纤维：取自植物韧皮纤维：取自植物韧皮中的纤维，如苎麻、亚麻、大麻、黄麻、红麻、韧皮中的纤维，如苎麻、亚麻、大麻、黄麻、红麻、罗布麻、苘

3、麻等；罗布麻、苘麻等；叶纤维：取自植物叶子的纤维，叶纤维：取自植物叶子的纤维，如剑麻、蕉麻、菠萝叶纤维、香蕉茎纤维等；竹纤如剑麻、蕉麻、菠萝叶纤维、香蕉茎纤维等；竹纤维：取自竹类茎杆的纤维，如竹子纤维。维：取自竹类茎杆的纤维，如竹子纤维。动物动物纤维纤维取自于动物的毛取自于动物的毛发或分泌液的纤发或分泌液的纤维维主要组成物质为蛋主要组成物质为蛋白质，但蛋白质的白质，但蛋白质的化学组成有较大差化学组成有较大差异异毛纤维：取自动物的毛发，由角蛋白组成的多细胞毛纤维：取自动物的毛发，由角蛋白组成的多细胞结构的纤维，如绵羊毛、山羊毛、骆驼毛、驼羊毛、结构的纤维，如绵羊毛、山羊毛、骆驼毛、驼羊毛、兔毛、

4、牦牛毛、马海毛、羽绒、野生骆马毛、变性羊兔毛、牦牛毛、马海毛、羽绒、野生骆马毛、变性羊毛、细化羊毛等；毛、细化羊毛等；丝纤维：指由昆虫的丝腺分泌物丝纤维：指由昆虫的丝腺分泌物形成的纤维，如桑蚕丝、柞蚕丝、天蚕丝、蜘蛛丝等。形成的纤维，如桑蚕丝、柞蚕丝、天蚕丝、蜘蛛丝等。矿物矿物纤维纤维从纤维状结构的从纤维状结构的矿物岩石获得的矿物岩石获得的纤维纤维二氧化硅、氧化铝、二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化镁等氧化铁、氧化镁等各类石棉，如温石棉、青石棉、蛇纹石棉等各类石棉，如温石棉、青石棉、蛇纹石棉等表表1-2 1-2 化学纤维的分类及名称化学纤维的分类及名称分类分类定义定义纤维纤维再生再生纤维纤维以天然

5、高聚物为以天然高聚物为原料、组成基本原料、组成基本不变不变再生纤维素纤推：粘胶纤维、铜氨再生纤维素纤推：粘胶纤维、铜氨纤维、醋酯纤维等；纤维、醋酯纤维等；再生蛋白质纤维：酪素纤维、大豆再生蛋白质纤维：酪素纤维、大豆纤维、花生纤维等；纤维、花生纤维等；合成合成纤维纤维以人工合成的高以人工合成的高聚物为原料聚物为原料涤纶；涤纶；锦纶；锦纶；腈纶；腈纶；丙纶；丙纶；维纶；维纶；氯纶氯纶无机无机纤维纤维以无机物为原料以无机物为原料玻璃纤维；玻璃纤维；金属纤维；金属纤维；陶瓷纤维；陶瓷纤维；碳纤维碳纤维3 3其他分类其他分类（1 1）按纤维的外观形态分类）按纤维的外观形态分类按长度分：棉型、毛型、中长型

6、、丝型；按长度分：棉型、毛型、中长型、丝型；按截面形态分：普通圆形、中空和异形纤维；按截面形态分：普通圆形、中空和异形纤维；按卷曲状态分：高卷曲、低卷曲、无卷曲等；按卷曲状态分：高卷曲、低卷曲、无卷曲等；（2 2）按纤维的性能和功能分类）按纤维的性能和功能分类性能差别化纤维：依据纤维力学、热学、光学、电学、染色性性能差别化纤维：依据纤维力学、热学、光学、电学、染色性能的差异能的差异高性能纤维：具有高强、高模量、耐高温或耐化学作用高性能纤维：具有高强、高模量、耐高温或耐化学作用功能或智能纤维：具有特殊功能，甚至具有智能或自适应作用功能或智能纤维：具有特殊功能，甚至具有智能或自适应作用 1)1)聚

7、合度聚合度定义：定义： 构成纤维大分子的单基的数目，或一个构成纤维大分子的单基的数目，或一个 大分子中的单基重复的次数（大分子中的单基重复的次数（n n）。）。 大分子的分子量单基的分子量大分子的分子量单基的分子量聚合度聚合度1.1.纤维的大分子结构纤维的大分子结构lnn，纤维强力纤维强力（nn；大分子间的结大分子间的结合键合键结合能量变大）；结合能量变大）；l但但n n增加至一定程度，强力趋于不变。增加至一定程度，强力趋于不变。2.2.纤维的聚集态结构纤维的聚集态结构 结晶区特点结晶区特点 1)1)大分子链段排列规整大分子链段排列规整 2)2)结构紧密，缝隙，孔洞较少结构紧密，缝隙，孔洞较少

8、 3)3)相互间结合力强，互相接近的基团结合力饱和相互间结合力强，互相接近的基团结合力饱和 结晶度结晶度 纤维的拉伸强度、初始模量、硬度、纤维的拉伸强度、初始模量、硬度、尺寸稳定性、密度尺寸稳定性、密度，纤维的吸湿性、染料吸着，纤维的吸湿性、染料吸着性、柔软性、化学活泼性性、柔软性、化学活泼性。无定形区特点：无定形区特点： 1)1)大分子链段排列混乱，无规律；大分子链段排列混乱，无规律；2)2)结构松散，有较多的缝隙，孔洞；结构松散，有较多的缝隙，孔洞；3)3)相互间结合力小，互相接近的基团结合力没相互间结合力小，互相接近的基团结合力没 饱和。饱和。 结晶度结晶度纤维吸湿性纤维吸湿性；容易染色

9、；拉伸强；容易染色；拉伸强度较小，变形较大，纤维较柔软，弹性有所改度较小，变形较大，纤维较柔软，弹性有所改善，密度较小，化学反应性比较活泼善，密度较小，化学反应性比较活泼 。纤维的取向结构纤维的取向结构 纤维大分子排列方向与纤维轴向吻合的程度纤维大分子排列方向与纤维轴向吻合的程度称为取向度。一般将这一特征明显的结构称为取称为取向度。一般将这一特征明显的结构称为取向结构。向结构。 取向度与纤维性能间的关系：纤维的取向度取向度与纤维性能间的关系：纤维的取向度大，大分子可能承受的轴向拉力也大，拉伸强度大，大分子可能承受的轴向拉力也大，拉伸强度较大，伸长较小。较大，伸长较小。4.4.纤维的结构层次纤维

10、的结构层次基原纤基原纤微原纤微原纤原纤原纤巨原纤巨原纤细胞细胞（1 1）基原纤）基原纤 由几根以至十几根长链分子，相互平行或螺由几根以至十几根长链分子，相互平行或螺旋状地按一定距离、相对稳定地结合在一起的大旋状地按一定距离、相对稳定地结合在一起的大分子束组成，直径分子束组成，直径1-3nm1-3nm，并具有一定的柔曲性。，并具有一定的柔曲性。（2 2）微原纤）微原纤 由若干根基原纤平行排列组合在一起的大分由若干根基原纤平行排列组合在一起的大分子束，直径子束，直径4-8nm4-8nm，也有高达，也有高达100nm100nm。（3 3）原纤）原纤 由若干基原纤或含若干根微原纤大致平行组由若干基原纤或含若干根微原纤大致平行组合在一起的更为粗大的大分子束，直径合在一起的更为粗