化工与健康-第七讲丰富多彩的纤维世界

化工与健康

第七讲丰富多彩的纤维世界主讲：张宝华副教授zhangbh@.c据瑞士纤维年公司(FiberYearGmbH,Switzerland)与奥地利兰精公司合作出版的“2012年世界纺织品&非织造布调查报告”，在2011年全球纤维使用总量中，化学纤维超过5100万吨，天然纤维近3000万吨。纤维总用量创下8100万吨历史新高，较2010年纤维用量提高1%，人均消费量接近12公斤。在近三年，化学纤维用量稳定增长，而天然纤维用量维持基本稳定，并开始下降。化工对人类贡献之

丰富多彩的纤维世界天然纤维棉花、羊毛、蚕丝、麻纤维的分类化学纤维人造纤维合成纤维按来源分类化工对人类贡献之衣棉纤维麻纤维天然纤维简介包括植物纤维羊毛蚕丝动物纤维羊毛披肩麻布纯棉上衣真丝上衣棉纤维

主要成分是纤维素、水分、脂肪、蜡质、蛋白质、果胶及灰分等。

性质强度较低，延伸率较低，但湿强度较高。麻纤维以苎麻纤维和亚麻纤维为主。“轻如蝉翼，薄如宣纸，平如水镜，细如罗绢”麻纤维苎麻是中国特有的以纺织为主要用途的农作物，是我国国宝，我国的苎麻产量约占全世界苎麻产量的90%以上，在国际上称为“中国草”。毛纤维

以羊毛纤维为主，主要成分是蛋白质。纺织用的羊毛是从绵羊身上剪下的，按纤维细度、长度分级。羊毛一般呈圆柱形，从根部到顶梢逐渐变细，具有螺旋卷曲。好羊毛多数呈白色或奶油色。毛纤维性能

羊毛比棉轻，强度比棉低，但弹性好，即在小变形之后能恢复到原来形状，故其织物挺括或不易折皱。羊毛的湿强低于干强，耐酸不耐碱，受碱破坏后强力下降而颜色发黄。毛纤纤维维应用

羊毛是宝贵的纺织原料，能制织四季衣着，所织冬季织物质地厚实，手感柔软，保暖性好；春秋季织物质地丰满，光泽柔和，挺括；夏季织物质地薄细、滑爽。

山羊绒是开司米山羊换毛时脱落下来的绒毛，山羊绒极细，用于生产高档织物，手感柔软，悬垂性好。蚕丝

又称为天然丝。生丝是由两根丝纤朊（约75%～82%）被丝胶朊（约18%～25%）粘合而成。丝胶朊能溶于热水或弱碱性溶液。除去丝胶朊而得的丝纤朊，俗称熟丝，白色，柔软有光泽，强度高，是热和电的不良导体。优秀的的品牌牌在真真丝面面料染染整工工艺处处理中中，均均依赖赖于高高科技技的生生产工工艺流流程，，采用用环保保型染染料，，在让让人们们欣赏赏丝绸绸面料料独特特的色色彩美美感的的同时时，保保持了了丝绸绸面料料的营营养性性和自自然性性。。真丝面面料具具有极极强的的亲肤肤力，，令人人感觉觉舒适适、透透气，，而且且有保保健、、润肤肤的功功效，，尤其其适合合过敏敏体质质的人人群。。牛仔裤裤的生生产工工艺视视频纺纱-织布-染色-裁剪-缝纫-水洗-烘干-打磨-成品化学纤维简介人造纤维

以天然高聚物为原料，经过化学处理与机械加工而制得的纤维。合成纤维由合成的高分子化合物加工制成的纤维。化工对对人类类贡献献之衣人造纤纤维

是以天然聚合物为原料，经过化学处理与机械加工而制得的化学纤维。

具有与天然纤维相似的性能，有良好的吸湿性，透气性和染色性，手感柔软，富有光泽，是一类重要的纺织材料。

简称蛋白质纤维，是用动物或植物蛋白质为原料制成。再生蛋白质纤维主要品种酪蛋白质纤维、大豆蛋白质纤维、玉米蛋白质纤维和花生蛋白质纤维。

与羊毛相近似，染色性能很好。但一般强度较低，湿强度更差，因而应用不广泛。通常切断成短纤维。可在毛纺机上纯纺或与羊毛、粘胶纤维和锦纶短纤维等混纺。(1).醋酸纤纤维（（纤维素素乙酸酸酯），不不易着着火，，用于于制胶胶片、、香烟烟过滤滤嘴材材料和和服装装(2).黏胶纤纤维（（NaOH、CS2处理后后所得得，其其中的的长纤纤维称称人造丝丝，短纤纤维称称人造棉棉）（粘胶特特别是是粘胶胶长丝丝是我我国化化纤产产品竞竞争力力的重重要品品种。。）纤维素素纤维维（C6H7O2）OHOHOHn3nCH3COOOCCH3浓硫酸3nH2O＋＋纤维素素三醋醋酸酯酯（一酯酯、二二酯和和三酯酯）醋酯纤维醋酯纤维

长丝光泽优雅，手感柔软，酷似真丝，制作织物，用于衣服及室内装饰，也可用于香烟滤嘴材料。短纤维用于与棉、毛或合成纤维混纺，但湿态强度低。而中空纤维具有透析功能，可用于医疗化工净化与分离等。醋酯纤维醋酯纤维的性能与再生纤维素纤维有所不同，具有合成纤维的某些特征，因而被称为半合成纤维，织物易洗易干，不霉不蛀。醋酯纤维的弹性优于粘胶纤维，目前它是世界上第二大纤维素纤维；它的优点是纺丝过程中的有害溶液可以回收，因而对环境不会造成污染，所以发展速度很快。是人造造纤维维的主主要品品种，，1905年工业业化生生产原料丰丰富，，性能能优良良，特特别是是吸湿湿性和和透气气性好好。粘胶长长丝——习称人人造丝丝，直直接供供给丝丝织厂厂或针针织厂厂使用用粘胶短短纤维维——棉型30-40mm、毛型型75-150mm和中长长型51-75mm富强纤纤维——高湿模模量的的粘胶胶纤维维（采采用优优质原原料和和稀溶溶液和和低的的纺丝丝速度度得到到，性性能提提高））粘胶纤纤维还还可制制成有有光、、半光光和消消光三三种。。目前，，我国国90%的纤维维素纤纤维产产品仍仍然采采用该该法生生产。。粘胶纤维原料含天然然纤维维素、、但不不能直直接纺纺纱的的物质质（木木材、、棉短短绒，，芦苇苇，甘甘蔗渣渣等植植物，，新品品种有有：Modal，Lycell(Tencel)，竹子子纤维维）经经蒸煮煮、漂漂白等等提纯纯过程程制成成浆粕粕。由由浆粕粕制成成粘胶胶纤维维：生产过过程（（以湿法法纺丝丝制成成）：粘胶纤纤维粘胶纤纤维生生产过过程说说明粘胶纺纺丝液液的制制备：：碱浸渍渍：将将浆粕粕+浓碱作作用制制成碱碱纤维维素化学反反应：：CellOH+NaOH→→CellONa+H2O变化：：纤维维素→→碱纤纤维素素黄化：：将碱碱纤维维素与与二硫硫化碳碳作用用生成成纤维维素黄黄酸酯酯。反应如如下：：化学反反应：：CellONa+CS2→CellOCS2Na+H2O变化：：碱纤纤维素素转变变成纤纤维素素磺酸酸酯，，黄色色，可可溶解解碱溶解解：成成粘胶胶溶液液纤维素素黄酸酸酯溶溶解于于稀碱碱液中中，再再经过过滤、、脱泡泡等过过程制制成符符合纺纺丝要要求的的粘胶胶纺丝丝液。。粘胶纤纤维生生产过过程说说明纺丝成成形：：经纺丝丝孔挤挤压出出来的的粘胶胶细流流，进进入含含酸的的凝固固浴，，纤维维素黄黄酸酯酯分解解，纤纤维素素再生生，成成为粘粘胶长长丝。。反应应如下下：化学反应：：CellOCS2-+H+→CellOH+CS2后处理：水洗、脱硫硫、漂白、、上油及烘烘干等。短短纤维是将将成形后的的纤维束切切断后再进进行上述处处理。

粘胶短纤维生产线粘胶纤维长丝称人造丝，可织成各种平滑柔软的丝织品，如人造丝绸。短纤维俗称人造毛，是毛纺厂不可缺少的原料。棉型粘胶短纤维俗称人造棉，可以织成各种色彩绚丽的人造棉布，适用于做内衣、外衣以及各种装饰织物。粘胶人造丝的最大的特点是纤维光泽亮丽，因而最能体现丝绸的漂亮感，它的手感也十分柔软，吸水性能极好，穿着十分舒适，价格也远比桑蚕丝低，它在丝绸行业中被广泛采用，人造丝及其交织品占我国丝绸行业产量的一半以上。粘胶纤维粘胶人造丝和桑蚕丝等强力较好的纤维交织可以获得比较满意的效果，特别是在提花产品中，因为它的光泽亮丽，染色容易，色彩丰富，可以获得十分理想的效果。象我国有名的织锦缎，用桑蚕丝做经、色人造丝做纬，或全色人造丝做经、纬，其提出的花朵五光十色，色彩艳丽，栩栩如生，其织出的“百子图”等织锦台毯上的众多小孩个个生动活泼，表情各异，色彩自然，形象逼真，被外国友人形容为“象梦一样神秘”。织锦缎百子子图靠垫套套新品种粘胶纤维①Lyocell(来色尔)纤维：Lyocell纤维属于精制纤维素纤维，其生产专利归荷兰AkzoNobel公司所有，得到AkzoNobel公司短纤生产许可证的公司有：奥地利的兰精（Lazing)公司和英国的考陶尔兹（Caurtaulds)公司。生产时的溶液可以回收，因而对环境不会造成污染，被称为“环保型纤维素纤维”，而且性能更加优越，是时装、西装衬衣、内衣的理想面料。生产原料：针叶树为主的木质浆柏溶剂：N-甲基氧化吗啉(NMMNO)，N-methylmorpholine-N-oxide新品种粘胶纤维②

Modal(莫代尔)纤维

：Modal纤维是奥地利Lazing公司生产的新一代纤维素纤维，被称为“21世纪新一代粘胶纤维”．由山毛榉木浆粕制成。(我国的商品名称为富强纤维)

Modal纤维具有棉的柔软、丝的光泽、麻的滑爽，吸水透气性都优于棉，且染色性好，色泽鲜艳明亮。新品种粘胶纤维③竹纤维：竹浆纤维：利用竹浆采用粘胶纺丝工艺制备；竹原纤维：将竹材通过处理除去木质素等杂质，直接提取天然竹纤维。竹纤维吸湿导湿性能强，透气性能好，染色性能比粘胶纤维好，具有功能性。适用于高档服装，具有特殊功能的面料。第七章合成纤维的的优缺点优点：耐穿穿耐用、易易洗快干、、抗皱免烫烫、防霉防防蛀、挺括括飘逸缺点：吸湿湿耐热性差差、导电防防污性差、、易起毛起起球、不易易染色、手手感及舒适适性差合成纤维雪纺涤纶布布涤锦皱可乐瓶环保保布1938年10月27日杜邦公司正式宣布世界上第一种合成纤维诞生了，并将聚酰胺66这种合成纤维命名为尼龙(nylon)。尼龙的强度很高，耐污、耐腐蚀的性能也很好。因此，尼龙一问世就受到了全世界的瞩目。二战期间美国陆军收购了全部尼龙产品，用以制造降落伞和百余种军事装备。而1940年尼龙长筒女袜刚一投放市场就轰动了世界，4天之内四百万双袜子一抢而空。尼龙是真正投入大规模生产的第一种合成纤维。在我国尼龙也被称为锦纶，因为在我国是锦州化工厂最早开始生产尼龙的。1940年英国首先合成聚酯(PET)纤维--涤纶(的确良)，产量在20世纪居各种纤维之冠，聚丙烯腈纤维--腈纶、聚丙烯纤维--丙纶、聚乙烯醇缩甲醛纤维--维尼纶。它们的出现，使纺织工业大为改观。合成纤维的发展聚酯纤维聚酯饱和的二元元酸与二元元醇通过缩缩聚反应制制得，其基基本链节之之间以酯键键联结而得得名。产量量最大的聚聚酯纤维为为PET纤维，我国国称为涤纶纶，熔融纺纺丝得到。。涤纶分子结构涤纶的性能能

聚酯纤维一般为乳白色，回潮率很低，具有易洗快干的特性。在纺织时，容易产生静电，纺织品尺寸稳定性好，使用过程中褶裥持久。耐磨性仅次于聚酰胺纤维。涤纶的用途途既可以纯纺也或以与其他纤维混纺制成各种机织物和针织物。聚酯长丝可用于织造薄纱女衫、帷幕窗帘等，与其他纤维混纺可制成各种棉型、毛型及中长纤维纺织品。聚酯纤维在工业上可作为轮胎帘子线、制作运输带、篷帆、绳索等。

输送带绳索锦纶纤维是由饱和的的二元酸与与二元胺通通过缩聚反反应制得的的线性高分分子缩聚物物。第二位聚酰胺-1010聚酰胺-6聚酰胺-66聚酰胺-11种类聚酰胺-12聚酰胺-610产量最大代号：前面面是胺碳数数用于作衣料和轮胎帘子线具有耐磨性好、耐疲劳强度和断裂强度高、抗冲击负荷性能优异、容易染色及与橡胶的附着力好等突出性能。酰胺基的存在，大分子形成氢键，使分子间作用力增大1聚酰胺的结构、性能及用途结构用途性能腈纶纤维（聚丙烯腈腈纤维）是是以丙烯腈腈为主要单单体（含量量大于85%）与少量其其他单体共共聚而得的的高聚物。。合成羊毛丙烯腈：分子中含有有碳-碳双键和腈基，化化学性质很很活泼第二单体（（弹性单体体）：丙烯酸酯、、甲基丙烯烯酸酯、醋酸乙烯酯酯等为，用用量5%～10%，可减少聚聚丙烯腈腈分子间力，消除其其脆性，从从而可纺制制成具有适当当弹性的合合成纤维——腈纶纤维。。第三单体（（染色单体体）：用量很少，一般般低于5%，主要改进进腈纶的染色性能能，是带有有酸性基团团的乙烯基单体如如乙烯基苯苯磺酸、甲甲基丙烯酸、甲甲叉丁二酸酸等；或或是带有碱性基团团的乙烯基基单体如2-乙烯基吡啶啶、2-甲基-5－乙烯基吡啶等。主要原料性能用途通过共聚、、混合纺丝、复合合纺丝等方法可以改改进聚丙烯腈纤维的的染色性、、耐热性、蓬蓬松性与提高回弹性性等性能。。由于聚丙烯烯腈纤维具有优良的的耐光、耐气候性，，所以除作作衣着及毛毯毯之外，最最适宜作室外外织物，如帐篷、苫苫布等。性能用途

将聚丙烯腈纤维（共聚组分尽量少）经过高温处理可得到碳纤维和石墨纤维。聚丙烯腈纤维目前已知的热稳定性最好的纤维之一，可耐3000℃的高温。在高温下能经久不变形，并具有很高的化学稳定性，良好的导电性和导热性。石墨纤维碳纤维

是宇宙飞行、火箭、喷气技术以及工业一耐高温、防腐蚀领域的良好材料。在医疗上，还可以用于人工肋骨和肌腱韧带等。目前商用飞飞机上复合合材料仅占占全机重量量的50%，而某些直直升机早已已达到90%复合材料高性能高分分子材料超级跑车车车身大量量应用碳纤纤维复合材材料荷兰计划研研发新型绿绿色环保飞飞机外形将将酷似飞碟碟,另一个设想想就是使用用复合材料料，如纤维增强塑塑料。这种复合合材料强度度可与金属属媲美，而而重量却比比金属轻得得多，因此此可以节省省燃油。新型日光温温室复合材材料

温室室骨架和纵纵拉杆全部部采用复合合材料制成成采用高分子子复合材料料制作浮雕雕和雕塑聚丙烯纤维（丙纶）是以聚丙烯树脂为原料制得的一种合成纤维。聚丙烯纤维的性能聚丙烯纤维维密度小、、强度高、、吸湿性小小、耐酸、、耐碱、耐耐磨、电性性能好，但但染色性和和耐光性差差。聚丙烯纤维维可与棉、、毛