纤维素共生物

关于纤维素共生物第1页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三一、果胶物质主要存在于纤维表面，即初生胞壁中。成熟棉含果胶物质0.9-1%，不成熟棉含量高达6%。主要组成是果胶酸的衍生物，果胶虽含有大量的亲水基团（羟其和羧基），但棉纤维中的果胶物质以难溶性的果酸钙、镁盐和以甲酯形式存在，并可能与纤维素以酯键形式结合在一起，封闭了纤维素上部分羟基，故润湿性受到影响。还由于它的存在而变黄。其含量可用柠檬酸铵或草酸铵定量测定，还可以用硫酸铜处理纤维，使它成为果胶铜，再与黄血盐（亚铁氰化钾）作用，生成玫瑰红色，也可用品红或亚甲基蓝作定性检查。第2页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三一、果胶物质去除果胶物质使果胶酸的钙盐和镁盐、果胶甲酯水解为果胶酸钠盐而被除去，还可能发生大分子链的断裂，在水中溶解度提高而被去除。第3页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三二、含氮物质以蛋白质形式出现在胞腔中，约0.2-0.4%氯漂后易生成氯胺，易引起织物泛黄和脆损。去除含氮物质一类：硝酸盐、亚硝酸盐等简单形式存在的，与水在60℃中共热1h被去除。另一类：在热烧碱作用下，含氮物质分子中的酰胺键发生水解断裂，生成可溶性的氨基酸钠盐而去除。第4页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三三、蜡状物质棉纤维中不溶于水但能溶于有机溶剂的杂质统称为蜡状物质，约0.5-0.6%，成分复杂，以棉蜡含量为多。存在于纤维表面，影响润湿性，但棉布的吸水性并不完全与其含量成正比。还和它在纤维上的分布状态有关。去除蜡状物质蜡状物质中的脂肪酸在烧碱中发生皂化而溶解，再经水洗而去除其余的高级脂肪醇和碳氢化合物则通过乳化剂的乳化作用而去除。常用乳化剂是肥皂和平平加O，脂肪酸皂化时也产生肥皂，亦是煮练时乳化剂的来源。第5页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三四、灰分约1-2%，由无机盐组成，以钾盐和钠盐含量多。成熟度高，含量小。呈碱性。其含量常用碱值表示，为中和1g灰分所用的0.1N盐酸的亳升数。成熟棉纤维的碱值为17.27ml。影响纤维织物的亲水性、白度和手感。而且某些盐类和氧化铁等组分对漂白剂（如H2O2）的分解有催化作用。灰分：无机盐类物质其水溶性部分在煮练的水洗过程中去除不溶性部分则经酸洗和水洗再去除。第6页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三五、色素棉纤维中的有色天然物质统称为色素。影响纤维白度。在漂白过程中除去第7页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三六、棉籽壳棉籽壳由木质素、单宁、纤维素、半纤维素以及其它多糖物质组成，还有少量蛋白质、油脂和矿物质，但以木质素为主。严重影响织物的外观和手感。第8页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三六、棉籽壳棉子壳：不易去净，漂白中进一步去除。油蜡、单宁、蛋白质和一些多糖物质与烧碱作用，提高了溶解度而被去除木质素在热烧碱作用，可能结构发生了分解，分子量下降，引起它在碱液只溶解度增大而被去除。加入亚硫酸氢钠，能使木质素变成易溶于水的木质素碱衍生物而被去除。棉子壳在烧碱作用下发生溶胀，变得松软，与织物的附着力降低，部分组分被溶解、解体、残存部分经水洗和摩擦而脱落下来。第9页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三第七节亚麻纤维一、形态结构二、化学组成三、物理-机械性能四、化学性能五、产品特性第10页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三一、形态结构单纤维细胞是两端尖而中空的长纺锤形的厚壁组织细胞细胞壁由胞间质、初生壁和次生壁组成各国产亚麻截面不尽相同亚麻的结晶度较高，且晶区较规整取向度91%，结晶度66%对染整影响随取向度结晶度的升高。上染率下降第11页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三二、化学组成不同地区产的亚麻组成不同，主要有：纤维素：主成分，较稳定，含量重要半纤维素：主成分，稳定性差木质素：高，硬脆，可纺性、服用性差水溶物果胶：影响染色脂蜡质灰分第12页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三三、物理-机械性能断裂强度比棉高断裂伸长率比棉低与微结构有关结晶度越大，取向度越大，断裂强度越高断裂伸长率越低第13页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三四、化学性能吸湿膨胀率径向》》纵向染色性能较差，上染率低，固色率低，色牢度差与结构相关：结晶、取向，溶胀困难含较多木质素及半纤维素，不利于染色第14页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三四、化学性能接枝改性丙烯酸酯类单体与脱胶后的粗纱纤维进行接枝共聚弹性高、柔性增加，易洗易干，不变形，手感柔软，凉爽舒适酶对亚麻的作用吸附水解、质量损失，强度下降生物抛光处理（严格控制工艺）第15页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三五、产品特性卫生舒适抗菌抑菌抗紫外线天然可降解第16页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三第八节

天然彩色棉一、天然彩色棉的发展二、形态结构特点三、色素的形成四、天然彩色棉色素的变化五、物理性能六、存在问题第17页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三第18页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三一、天然彩色棉的发展利用生物遗传技术，在棉花的植株上引入能产生某种颜色的基因，使棉桃内的纤维变成相应的颜色绿色纤维，最常见为绿色和棕色我国起步晚，但进展快，目前已接近世界先进水平主要产地美国、墨西哥、俄罗斯第19页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三天然彩色棉的特点与应用

由于天然彩色棉自身的缺陷，如产量低、纤维短、品质差、颜色单调等，随着染色、染料工业的发展，彩色棉逐渐被白棉取代。直到本世纪70年代，工业污染严重威胁到人类自身，人们才意识到环保的重要性，加上转基因工程的出现，科学家开始重新审视有利于环保的天然彩色棉的栽培和育种。经国外科学家近三十年的杂交、转基因的选育栽培，已成功地培育出棕、绿、蓝、黄、红等多种颜色的彩色棉；国内科学家经十年的选育、引进，也培育出了棕、绿、黄、红、灰、紫等品系，其中以棕色系和绿色系为主。纤维的长度、细度、成熟度等已符合现代纺织生产的技术要求；产量和颜色稳定性也已符合规模播种要求，并且已经形成一定的种植生产能力。第20页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三二、天然彩色棉的形态结构特点带有胞腔的腰圆型基本结构与棉一致，但具体细节上有所不同初生胞壁次生胞壁胞腔第21页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三三、天然彩色棉色素的形成纤维细胞腔内色素物质的沉积所致色素的含量与分布直接决定纤维的颜色性状第22页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三四、天然彩色棉色素的变化湿热反应特性水洗次数增加，水洗温度提高，棕棉的色彩逐渐加深酸碱反应特性随碱浓度增加，色彩逐渐加深随酸浓度增加，色彩逐渐变淡氧化、还原反应特性反应程度稍轻第23页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三彩色棉与白棉主要物理性能比较五、物理性质第24页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三六、天然彩色棉纤维存在的问题1、物理指标：长度偏短，强度偏低，马克隆值高低差异大，整齐度较差，短绒含量高，棉结高低不一致。2、产量低，衣分率低；3、外观方面：因纤维色素不稳定，纤维色泽不均匀，纤维经日晒后色泽变淡或褪色，水洗后色泽变深，部分彩色棉出现有色、白色和中间色纤维；4、由于棉花为异花授粉作物，我国棉花种植业大部分为每户种植，现代化田间集体管理较少，易造成品种混杂；5、由于目前我国对有色棉的轧花管理未进行规范化，易造成有色棉和白棉混杂现象，给白棉带来色纤维，给白布生产造成困难。第25页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三第九节

再生纤维素纤维第26页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三一、粘胶纤维1、粘胶纤维的制造2、粘胶纤维的结构3、粘胶纤维性质4、富强纤维第27页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三概述是人造纤维的主要品种，1905年工业化生产原料丰富，性能优良，特别是吸湿性和透气性好。粘胶长丝——习称人造丝，直接供给丝织厂或针织厂使用粘胶短纤维——棉型30-40mm、毛型75-150mm和中长型51-75mm富强纤维——高湿模量的粘胶纤维粘胶纤维还可制成有光、半光和消光三种。第28页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三1、粘胶纤维的制造原料含天然纤维素、但不能直接纺纱的物质（木材、棉短绒，芦苇，甘蔗渣等植物等，新品种：Modal，Tencel，竹子纤维）经蒸煮、漂白等提纯过程制成浆粕。由浆粕制成粘胶纤维：生产过程：第29页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三1、粘胶纤维的制造粘胶纺丝液的制备：碱浸渍：将浆粕+浓碱作用制成碱纤维素化学反应：CellOH+NaOH→CellONa+H2O变化：纤维素→碱纤维素再将碱纤维素与二硫化碳作用生成纤维素黄酸酯。反应如下：化学反应：CellONa+CS2→CellOCS2Na+H2O变化：碱纤维素转变成纤维素磺酸酯，黄色，可溶解碱溶解：成粘胶溶液纤维素黄酸酯溶解于稀碱液中，再经过滤、脱泡等过程制成符合纺丝要求的粘胶纺丝液。第30页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三1、粘胶纤维的制造纺丝成形：经纺丝孔挤压出来的粘胶细流，进入含酸的凝固浴，纤维素黄酸酯分解，纤维素再生，成为粘胶长丝。反应如下：化学反应：CellOCS2-+H+→CellOH+CS2后处理：水洗、脱硫、漂白、上油及烘干等。短纤维是将成形后的纤维束切断后再进行上述处理。第31页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三2、粘胶纤维的结构大分子结构纤维素聚合度低：250～500聚集态结构缨状微胞模型，含少量折叠链晶胞参数与纤维素Ⅱ相同结晶度低，30%-40%，结晶尺寸小，看不到原纤取向度较低第32页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三2、粘胶纤维的结构形态结构纵向为平直的柱体截面是不规则的锯齿状，截面结构不均一，为皮芯结构皮层：结构紧密、结晶度和取向度较高、强度较高、染色较困难芯层：结构疏松、结晶度和取向度较低形成原因：凝固浴使外层纤维素再生变慢，在拉伸时可获得较高的取向和较紧密的结构第33页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三3、粘胶纤维性质物理机械性能（与棉相比）断裂强力：较低，断裂强度约15～27cN/tex，且湿强度仅为干强度的50%；延伸度：高于棉、麻，结晶度、取向度低，取向过程中发生较大的伸长。初始模量：低，易伸长和变形，改进：提高加工过程中的拉伸倍数。耐磨性：较棉差，且湿态仅为干态的20-30%，洗时避免强力揉搓。吸湿性和染色性吸湿性：大分子排列不紧密，吸湿性比棉高，在一般大气条件下回潮率达13%左右。织物缩水率大，洗后尺寸不稳定。染色性：凡染棉的染料均可用，并可获得鲜艳的色泽。但由于皮芯结构，皮层紧密，妨碍染料的吸收与扩散。芯层对染料吸附量高。低温、短时间：得色比棉浅，且不匀；高温、长时间：得色比棉深。第34页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三3、粘胶纤维性质化学性质与其它纤维素纤维一样，对酸和氧化剂比较敏感。对碱的稳定性低于天然纤维素纤维发生溶解或溶胀，纤维失重，机械性能下降，取决于聚合度、结晶度、碱浓度和温度。0℃、10%NaOH处理失重78%。失重率随碱液浓度降低和温度提高而减少。弹性较差。所以粘纤织物不耐水洗、织物不挺括、抗皱性能差耐光性较好，略低于棉，棉日光照射940h，强度损失50%，粘胶为900h耐热性：优于棉，温度由20℃升至100℃，断裂强度有所提高，而其它纤维素纤维则下降26%。粘纤还具有一定的耐蛀特点，但耐霉、耐蚀性差。第35页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三4、富强纤维高湿模量、高强度、低延伸度原料好：纯度和聚合度较高降低纺丝液中纤维素的浓度，减少纤维素降解凝固浴酸浓度低，凝固速度慢，成形时采用高倍数拉伸（200%-300%）无皮芯结构（全为皮层结构）强度较高、高湿模量、低延伸度、结晶度高50%-60%，取向也高截面为圆形，有原纤组织存在，在水中膨化低，对碱稳定性较好。20℃、10%NaOH处理失重9%（正常粘胶纤维失重率50%）光泽和手感均优于棉纤维。第36页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三二、铜氨纤维生产过程棉短绒+氢氧化钠或碱性铜墙铁壁盐的浓氨溶液形态结构截面呈圆形，无皮芯结构应用高档丝织物或针织物受原料限制，且工艺复杂产量较低第37页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三二、铜氨纤维性质吸湿性与粘胶纤维相近染色亲和力高于粘胶纤维干强与粘胶纤维相近湿强高于粘胶纤维浓硫酸和热稀酸能溶解稀碱对其有轻微损伤，强碱可使其溶胀至溶解不溶于一般有机溶剂，溶于铜氨溶液第38页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三第十节

新型纤维素纤维第39页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三Lyocell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。1993年Caurtaulds公司生产出商品名为Tencel的短纤，开始向世界销售。1997年兰精公司生产出商品名为LanzingLyocell的短纤维。一、天丝第40页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三Lyocell纤维的生产者、品种及商标生产者地点（国别）商标类型/用途AcordisMobile（美国）/GrimsbyMobile/Grimsby（英国）TencelAcordisLyocell纺织用短纤维工业用短纤维LazingAgHeiligenkreuz（奥地利）LenzingLyocell短纤维AkozoNobelObernburg（德国）Newcell长丝TITKRudolstadt（德国）Alceru短纤维/长丝俄国研究所Mytishi（俄国）Ocel试验产品东华大学上海（中国）研究中第41页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三Tencel纤维的命名1997年，国际人造丝及合成纤维标准化协会BISFA将这种纤维正式命名为Lyocell纤维。Lyo来源于希腊文Lyein(溶解），Cell来源于英文的Cellulose（纤维素）欧盟（EU）97/37EC指令将Lyocell纤维及其纺织品的符号规定为CLY。第42页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三Tencell纤维的生产工艺生产原料：针叶树为主的木质浆柏溶剂：NMMNO生产工艺流程图第43页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三木浆NMMNO混合溶解纺丝水洗

纯化蒸发干躁卷曲Lyocell纤维第44页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三Tencel纤维特有的性能1、物理机械性能：干湿强都很高，接近与涤纶，湿态强度可达干强的80%。模量高，因而尺寸稳定性好。第45页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三Lyocell纤维与其它纤维的物理机械性能比较Lyocell纤维普通粘胶纤维高湿模量粘胶纤维美国中级棉涤纶干强（N/tex)0.53~0.550.27~0.280.45~0.480.27~0.230.53~0.67干伸（%）14~1620~2513~157~944~45湿强（N/tex)0.47~0.510.12~0.190.26~0.280.34~0.40.53~0.67湿伸（%）16~1825~3013~1512~1444~45第46页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三2、原纤化特性原纤化作用是指单根纤维沿长度方向分裂成直径小于1~4µm的微纤维，即原纤。原纤化产生的原因是由于Lyocell纤维是在空气中喷丝，同时进行牵伸，因此分子取向性好，分子排列的紧密程度高于棉和粘胶。（如图）在湿态下通过绳状或成衣加工，可以使织物表面产生特殊的桃皮绒效果，赋予服装优良的手感和外观。对一般织物，纤维的原纤化会使织物颜色发灰，不够鲜艳。要限制纤维的原纤化，就要进行适当的整理。Acordis公司已开发出一种新的无原纤化的Lyocell纤维，品牌号为“A100”。其悬垂性极好，染色性能也好。第47页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三3、吸水性：Lyocell纤维具有比棉还高的膨润性。当暴露在水中时，Lyocell纤维的横截面积增加50，为棉的2倍多。以重量百分比来计算，Lyocell纤维有更好的防止水的渗透并可改善通常的防护性能。4、悬垂性和动感：用Lyocell纤维织成的织物具有独特的悬垂性和动感。这种效果是通过前处理、染色及整理，在织物内部产生了更大的空间而形成的。第48页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三Tencel纤维聚合度Tencel纤维与其他纤维素纤维聚合度比较纤维名称聚合度Tencel纤维500~550普通粘胶纤维250~300高湿模量纤维350~450强力粘胶纤维300~350波里诺西克纤维500左右第49页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三Tencel纤维的结晶度Tencel纤维与其他纤维素纤维结晶度比较纤维名称结晶度（%）Tencel纤维50普通粘胶纤维30波里诺西克纤维48高湿模量粘胶纤维44第50页，讲稿共57页，2023年5月2日，星期三Tencel纤维纱线Tencel纤维质量检验检验项目：每包质量（270kg）、聚合度、纤维油剂附着量、强度、伸度、白度、卷曲数、卷曲率、染色性、短纤形状等。Tencel纤维可纺线密度棉纺纱：纤维线密度0.17tex，可纺纱的线密度有58.3tex、29.2tex、19.4tex、14.6tex、11.7tex；纤维线密度0.11tex，可纺纱有9.7tex、7.3tex、5.8tex。精纺毛纱：纤维线密度0.24tex，可纺纱有29.4~19.2tex气流纱：纤维线密度0.17tex，可纺纱83.3tex、58.3tex、36.4tex、29.2tex。混纺纱：与棉混纺可纺19.4和4.6tex纱；与毛混纺可纺29.4和19.2tex的精纺纱以及62.5和41.7t