第一二章纺织原料

染整概论

轻化工程教研室王晓春材料楼5172014.02染整在纺织工业中的地位和作用染整加工基本工序及印染产品染整加工的基本概念第一章绪论纤维（cotton）纱线（yarn）织造（weaving）

染整(dyeingandfinishing)由纤维到成衣的关键步骤之一坯布（greyfabric）绝大部分染整在纺织工业中的地位和作用印染布Fabric产业用服装装饰品床上用品民用工业用布农业用布国防用布染整加工基本工序及印染产品坯布——练漂——整理普通布特种布：防水、防火、抗菌、抗静电… 印花布染色布漂白布坯布——练漂——染色——整理

坯布——练漂——印花——整理ScouringandbleachingDyeingPrintingFinishing染整加工的基本概念染整加工的对象(object)染整加工的目的(purpose)染整加工的方法(method)染整加工的工具(equipment)Fabrics染整加工的对象(object)——Yarns棉毛涤纶…高分子高分子物理高分子化学纤维的结构和性质Fibres染整加工的目的(purpose)——

美观：色彩图案光泽平挺┄舒适：柔软吸湿┄特殊功能：防水防油阻燃抗菌┄

各种符合人们需要的纺织品染整加工的方法(method)——

物理方法：湿、热、拉力、压力、摩擦力┄化学方法：酸、碱、氧化剂、还原剂、染料、表面活性剂┄

化学物理加工染整加工的工具(equipment)——

按用途分类练漂设备染色设备印花设备整理设备按操作方式分类连续间歇按织物状态分类

平幅

绳状印染设备染整概论本课程内容第一节绪论第二节纤维素纤维的基本结构及其性质第三节蛋白质纤维的基本结构及其性质第四节合成纤维的基本结构及其性质

第二章纺织原料第一节

绪论

一、纺织纤维的特征二、纺织纤维的来源及分类分子组成：线形高分子化合物为主长度：10毫米以上棉25-45毫米短纤维

毛50-150毫米中等长度纤维

蚕丝6105长丝细度：棉18-25微米

毛18-60微米机械性能：强度、延伸性、柔软性、弹性…物理性能：吸湿性、透气性、导热性…化学性能：染色性、化学稳定性…一、纺织纤维的特征二、纺织纤维的来源及分类植物纤维动物纤维合成纤维人造纤维天然纤维化学纤维纤维素纤维蛋白质纤维再生纤维纺织纤维纤维素纤维CelluloseFiber——来自于植物的果实、韧皮或叶

棉cotton 苎麻ramie 亚麻flax 黄麻jute 大麻hemp苎麻亚麻来自于动物的皮毛或分泌物羊毛wool兔毛rabbithair骆驼毛camelshair马海毛mohair桑蚕丝silk柞蚕丝tussahsilk蛋白质纤维ProteinFiber——/u11/v_NDcwMzg2NjE.html人造纤维regeneratedfiber——以天然高分子物质为原料，经过一定的化学加工制成粘胶纤维rayon铜氨纤维copperrayon醋酯纤维acetaterayon天丝Tencel、lyocell合成纤维syntheticfiber——

以简单的化合物为原料，用有机合成的方法制得高分子物，再经纺丝加工而成涤纶polyesterfiber锦纶polyamidefiber腈纶polyacrylicfiber

丙纶维纶芳纶氨纶第二节纤维素纤维的

基本结构及其性质棉麻粘胶天丝竹彩棉cottonbastfiberrayontencelbamboo结构决定性质性质反映结构一、形态结构二、组成三、超分子结构四、机械性能五、物理性能六、化学性能一、形态结构

Morphologicalstructure1.棉纤维的横截面：初生胞壁次生胞壁胞腔较薄的初生胞壁较厚的次生胞壁（棉纤维主体）中空的胞腔腰子形或耳状2．棉纤维的纵向形态扁平带状，有天然扭曲3.麻纤维的形态结构4.粘胶纤维的形态结构

纵向：光滑、平直的圆柱体横向：

不规则的锯齿形普通粘胶纤维截面富强纤维截面二、组成纤维素共生物or纤维素衍生物主体：纤维素三、纤维素纤维的结构棉纤维的分子结构式-动画演示元素组成：C、H、O分子式：（C6H10O5）n纤维素是由β-d-葡萄糖剩基彼此以1-4甙键相联结而成的线型大分子。14重复单元纤维素大分子结构特征由-d-葡萄糖剩基通过1,4-甙键连接而成。在晶区，相邻葡萄糖环倒置。含有大量羟基聚合度 棉 麻 粘胶

＞2000＞2000250-50014四、超分子结构

supermolecularstructure棉纤维的超分子结构

棉纤维的超分子结构即微结构，实质指次生胞壁中纤维素分子相互排列的情况。

（1）结晶度(crystallinity)

： 麻 棉 粘胶

70-90% 70% 40%（2）取向度(orientation)： 麻 棉 粘胶

6-8° 20-35° 34°

＞＞＞＞1＞＞＞＞＞＞23＞＞＞＞⌒分子链轴取向轴1-完全取向，θ=0゜，f(取向度或取向因子）=1θ2-无规取向，θ=54.5゜，f(取向度或取向因子）=03-垂直取向，θ=90゜，f(取向度或取向因子）=1/2θ—取向角，分子链主轴与取向轴之间的夹角b断裂强度五、机械性能断裂强度及断裂延伸度(breakstrengthandelongationatbreak)棉亚麻粘胶应力应变纤维素纤维的应力-应变曲线断裂强度断裂延伸度麻棉粘胶麻棉粘胶断裂延伸度麻：棉：粘胶：硬、脆韧性较大较软弱，易变形＞＞＜＜adca’d’b’c’断裂强度棉亚麻粘胶应力应变纤维素纤维的应力-应变曲线断裂强度断裂延伸度麻（90%）棉（70%）粘胶（40%）麻棉粘胶断裂延伸度＞＞＜＜原因：结晶度：取向度：麻棉粘胶＞＞麻棉粘胶＞＞聚合度：麻、棉粘胶＞

：纤维内水分重量与未经烘干纤维重量之比的百分数。六、物理性能吸湿量的表示方法：回潮率（moistureregain)、含水率(watercontent)RG0-GG100%G0：未经烘干纤维的重量；

G：绝对干燥纤维的重量

：纤维内所含水分重量与绝对纤维重量之比的百分数。回潮率（R）含水率（M）MG0-GG0100%1、吸湿性（hygroscopicity)纤维素H2OH2OH2O直接吸附H2OH2OH2OH2OH2OH2O

间接吸附

吸湿主要发生在纤维的无定形区及晶区的表面标准回潮率：棉：7～

8%

粘胶：12～

13%(温度：20℃，相对湿度：65%，1个大气压——国内）吸湿中心：亲水性羟基2、溶胀纤维在吸湿的同时伴随着体积的增大的现象，称之溶胀主要发生在纤维的无定形区溶胀具有异向性。溶胀后的纤维△V△D△L原来的纤维ADVL七、化学性能1、纤维素纤维化学反应的特征

分子结构：

a联结葡萄糖剩基的甙键

b葡萄糖剩基上的三个自由羟基超分子结构：化学反应的不均一性14236C2-OH、C3-OH仲羟基C6-OH伯羟基1-4甙键水解反应（降解，分子链断裂）吸附、氧化、酯化、醚化、交联、接枝….2、酸的作用

对纤维素分子中的甙键的水解起催化作用，导致纤维素聚合度降低，纤维强度下降。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、碱对纤维素的作用意义：染整加工常在碱性条件下进行，如

退浆、精炼（稀烧碱）

丝光（浓烧碱）变化 染色注意： 在空气存在下，会发生碱氧化损伤！CellOH+NaOHCellONa+H2O碱纤维素可逆CellOH+NaOHCellOH·NaOH可逆4、氧化剂的作用或或非均一反应，主要发生在纤维无定形区和晶区表面。氧化产物不单一、混合物氧化纤维素降解不降解聚合度下降强度下降聚合度不下降强度不下降氧化损伤5.其他一般酯化、醚化反应醋酯纤维活性染料染色防皱整理...光氧化反应霉菌降解...蛋白质纤维ProteinFiber——

指其基本组成物质为蛋白质的一类纤维。

第三节蛋白质纤维的结构与性质羊毛wool兔毛rabbithair骆驼毛camelshair马海毛mohair蚕丝silk再生植物蛋白质纤维再生动物蛋白质纤维天然蛋白质纤维再生蛋白质纤维蛋白质纤维三、蚕丝的结构和性能二、羊毛的结构和性能一、蛋白质的基础知识基本组成：氨基酸

蛋白质protein

水解

氨基酸（α-氨基酸）Aminoacid一、蛋白质的基础知识1、化学组成及分子结构概况

元素组成：C、H、O、NS、P（少量）分子结构

酰胺键=肽键侧链：主链上的分支氨基酸残基重复单元

肽键：蛋白质分子中的酰胺键肽、二肽、多肽：主链：由肽键所连接的长链大分子链分子间力a-离子键

b-氢键c-疏水键d-范德华力e-二硫键

b

c

c

d

e2、蛋白质的两性性质多肽链等电点(Isoelectricpoint)

：蛋白质上正负电荷数相等时溶液的pH值羊毛：4.2-4.8

桑蚕丝：3.5-5.2

两性

amphotericproperty

酸碱性基团:-NH2

、-COOH…….

酸碱性条件下的电离平衡二、羊毛和蚕丝的结构羊毛纤维特点光泽柔和富有弹性耐磨良好的吸湿性良好的保温性……………毛发纤维的品种绵羊毛：细羊毛、粗羊毛山羊绒其他：骆驼毛、兔毛……高贵典雅舒适1、特点华丽http://ww/programs/view/gOVX0kO5TXM/舒适蚕丝纤维的品种家蚕丝mulberrysilk：桑蚕丝野蚕丝Wildsilk：柞蚕丝蓖麻蚕丝木薯蚕丝蚕丝的特点明亮的光泽平滑和柔软的手感较好的吸湿性轻盈的外观…………高贵(1)羊毛2、形态结构外内鳞片层(Scalelayer)

皮质层(Cortexlayer)髓质层(Cortexlayer)：细羊毛无鳞片层皮质层鳞片层(Scalelayer)

扁平形角质细胞组成，保护羊毛内层组织鳞片具有方向性约占羊毛总重量的10%羊毛鳞片的结构皮质层(Cortexlayer)

皮质细胞（O-正皮质细胞、P-副皮质细胞）细羊毛：双边结构（doublesidestructure)羊毛主体，决定羊毛性能羊毛鳞片的结构鳞片层皮质层（细）羊毛双边结构O皮质细胞（正皮质细胞）:含硫量低，外侧P皮质细胞（副皮质细胞）:含硫量高，内侧髓质层(Cortexlayer)各种形状的髓质1-死毛的髓层；2-有髓毛的髓层；3-两型毛的髓层；4、5、6、7-无髓毛(2)蚕丝横向：纵向：横向:纵向：光滑、均匀的棒状桑蚕丝锐角三角形或楔形有一定的卷曲和条纹柞蚕丝钝三角形生丝丝胶（Sericin）：单丝的主体丝胶丝素丝素（Fibroin）：亲水性较大，起粘结作用脱胶去除α-氨基酸主要氨基酸组成：谷氨酸（二羧基氨基酸）：-COOH

二氨基氨基酸：-NH2

胱氨酸（-S-S-）：鳞片层›皮质层›髓质层近程结构3、分子链结构及链间结构(1)羊毛α-螺旋构象远程结构注：只存在于约50%的低硫蛋白质多肽链中，高硫蛋白的多肽链为无规则卷曲。

聚集态结构鳞片层皮质层α螺旋体基本原纤微原纤原纤基质丝素：a

侧基小的氨基酸残基含量高

b含羟基氨基酸较多

含S甚少

丝素丝胶R：-H、-CH3R：-CH2OH(2)蚕丝近程结构远程结构SilkⅠ

:无规线团、α-螺旋结构SilkⅡ:

反平行β–折叠结构聚集态结构1、机械性能屈服点明显屈服应力：蚕丝羊毛断裂强度：蚕丝羊毛断裂延伸度：羊毛蚕丝弹性：羊毛蚕丝羊毛的弹性回复性能优良三、羊毛和蚕丝的性能羊毛：结晶度<20%蚕丝：结晶度约50%、取向度高››››过缩

overshrink暂时定形

Temporal

setting永久定形

Permanent

setting原长拉伸并受热很短时间去除负荷原长拉伸并受热较长时间去除负荷再受更高温度处理原长拉伸并受热长时间去除负荷——定型和过缩分子间力的拆散和重建再受热水处理2.羊毛的可塑性3.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

羊毛表面鳞片结构导致的定向摩擦效应所致。

4、吸湿性和水的作用吸湿性好标准回潮率：蚕丝10%；羊毛14%剧烈条件下水的作用a肽键（）水解b二硫键断裂和重建如温度达到200°C几乎全部水解蚕丝

酸缩：浓无机酸处理蚕丝很短时间，蚕丝发生显著收缩

“丝鸣”：无机酸、有机酸

增重：增重剂（单宁酸）（25%）(1)酸的作用羊毛耐酸性较好：对稀酸稳定，浓酸会使羊毛水解H+pH<2染整加工尽量在酸性条件进行5、化学性能（2）碱的作用羊毛CNaOH、t羊毛溶解率

肽键水解二硫键断裂和重建

蚕丝

室温对弱碱稳定高温下，强碱损伤大不耐碱意义：染整加工中要尽量避免使用碱！！（3）还原剂的作用蚕丝

稳定性较好可用还原剂漂白

羊毛破坏二硫键

（4）氧化剂的作用蚕丝和羊毛:

对氧化剂敏感

H2O2：漂白含氯氧化剂破坏鳞片层

（6）盐的作用羊毛

由于鳞片层的作用，影响较蚕丝小

蚕丝

盐缩：如浓氯化钙、硝酸钙

盐类的水溶液促进蚕丝与羊毛纤维的溶胀或溶解。

一、合成纤维概述二、涤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第四节合成纤维的基本结构和性质第四节合成纤维的基本结构和性质1、合成纤维概念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。一、合成纤维概述优点强度高弹性好耐穿耐用光泽好化学稳定性强耐霉腐耐虫蛀…2、合成纤维的优缺点缺点吸湿性差耐热性差导电性差防污性差易起毛起球…3、合成纤维的品种锦纶丙纶氨纶维纶芳纶腈纶涤纶…..…长丝：短纤维

化学纤维：几厘米<x<十几厘米4、常见术语

原指单孔喷丝头纺制而成的一根连续单纤维单丝

由数十根单纤维组成的丝条复丝

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。帘线丝

长度:25cm～38cm;细度：1.3dtex～1.7dtex棉型短纤维

长度:70cm～150cm;细度：3.3dtex～7.7dtex毛型短纤维

长度:51cm～76cm；细度中长纤维差别化纤维：

异形纤维

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。

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。复合纤维：

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。

并列型、皮芯型双层型：

放射型、多芯型、嵌入型、海岛型、裂离型……多层型：并列型皮芯型海岛型超细纤维高性能纤维纳米纤维

5、合成纤维的生产方法

涤纶、锦纶66等熔体纺丝

腈纶、维纶等湿法纺丝

醋酯纤维、维纶干法纺丝

……..二、涤纶的结构和性质分子量：18000-25000柔性刚性1、分子结构Molecularstructure合成原料：对苯二甲酸、乙二醇基本组成：聚对苯二甲酸乙二酯（PET）分子结构式：柔性刚性结构特征

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；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。2、形态结构纵向：光滑、均匀、无条痕横向：圆形涤纶的形态示意3、聚集态结构

初生纤维：处理后纤维：

拉伸热处理

共存无定形、取向度差

结晶度40~60%取向度较高提高取向度和结晶度有利于分子链产生规则折叠

折叠链结晶Ⅰ型伸直链结晶Ⅱ型（1）热性能：热性能常数

Tg（玻璃化温度）

TmT软

Tg255-260℃238-240℃67-81℃无定形部分：67℃结晶部分：81℃染整加工温度要小于软化点4、涤纶的性能热塑性纤维“洗可穿”性耐磨性好弹性好弹性模量较大回复性能好（2）机械性能一般聚酯纤维负荷延伸度高强度聚酯纤维棉纤维某些纤维的负荷-延伸曲线初始模量较高；断裂强度、断裂延伸度较棉大；吸湿性很差：缺乏吸湿中心

回潮率（moistureregain）：0.4%

绝缘性好不霉烂排汗差，闷热静电大易沾污(3)吸湿性能（4）染色性能染色较困难对策：分散染料

缺少极性基团无活性基团分子结构致密高温高压法：

染色温度›100℃，120-130℃水溶液热熔染色：干态高温固色，180-220℃载体染色：以载体为助剂，如酚、芳胺、联苯(5）化学性能

酸的作用：

分子中的酯键染整加工尽量在酸性条件下进行

生产涤棉烂花织物强酸高温

稳定性良好

在强酸中仍较稳定

涤纶强度与硫酸浓度的关系碱的作用：涤纶的耐碱性差!

在烧碱中分子链发生水解，断键，聚合度降低分子中的酯键“剥皮现象”：

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，便在碱液中发生溶解而产生剥皮现象。

烧碱处理宽度重量聚合度基本不变疏水性超分子结构（结晶度、取向度高）

涤纶碱减量氧化剂和还原剂的作用：稳定性很高

漂白三、锦纶的结构和性质（聚酰胺纤维）

如锦纶6碳原子数二胺碳原子数二元酸碳原子数64HOHA

由二元胺、二元酸缩聚而成如锦纶66：1、分类B

内酰胺开环聚合5HOH锦纶形态示意2、形态结构圆形的横截面光滑、均匀而无条痕的纵向3、聚集态结构结晶度crystallinity：50~70%

取向度degreeoforientation：聚集态结构与涤纶相似锦纶的折叠链较涤纶更多部分拉伸

较涤纶易结晶4、锦纶的性能

高温降解(C-N键断裂、环化）强度降低

热性能常数constant

TmT软

Tg

锦纶6215-220℃120-180℃32-50℃锦纶66250-265℃235℃47-50℃

（1）热性能Tg（锦纶）‹Tg（涤纶）锦纶的热转变点要略低于涤纶热塑性纤维聚酰胺6的氢键形成模型（1）正平行（2）反平行氢键密度：锦纶6<锦纶66（2）机械性能

形变回复率（%）棉羊毛锦纶涤纶5%拉伸52698965

10%拉伸-519051强度、伸长率较高耐磨性好（常见纤维中最好）弹性（elasticity)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玻璃化温度较低

（3）吸湿和染色性能吸湿性

疏水性纤维回潮率：锦纶664.2%，锦纶64%

溶胀异向性小合纤中较高与涤纶相似的基团比涤纶易染色染色性能

分散染料染色（亚甲基疏水区）酸性染料染色（氨基、羧基（末端））与羊毛相似的基团（4）化学性能

酸和碱：

酰胺键水解

OH-或H+化学活泼性主要决定于酰胺基和端基。对酸