第三节 常用天然纤维的性能特征

第三节常用天然纤维的性能特征第一章服装材料用纤维

一、棉纤维

棉（cotton）纤维是棉花的种子纤维。

彩棉

（一）产地及种类

1、产地

世界主要产地:中国、美国、埃及、巴基斯坦、印度等国。

中国主要产地:江苏、河北、河南、山东、湖北、新疆等省。2、棉纤维种类由于品种和产地的气温和土壤等种植条件不同，棉花品质有很大差异，通常按棉纤维的粗细、长短和强度分为三种：长绒棉（又称海岛棉）、细绒棉（又称陆地棉或高原棉）、粗绒棉（又称亚洲棉和非洲棉）。

种类

长度（mm）

细度（dtex）纤维品质

备注

长绒棉（海岛棉）＞33可达60-70mm1.18-1.43优最著名的是埃及长绒棉，我国新疆等地也有。用于纺精梳棉纱（是高档棉纺原料）

细绒棉（陆地棉）23-331.54-2良是棉花主要品种，产量占世界棉纤维总产量的85%,我国细绒棉占棉花栽种面积约98%。

粗绒棉（亚洲棉和非洲棉）＜23

＞2.5差纤维短粗，手感硬，品质差，产量低。用于纺制中低支纱。

（二）结构及形态

1、棉纤维的化学结构（1）组成棉纤维主要组成物质是纤维素,表层含蜡类物质和少量糖类物。

（2）纤维素大分子的化学结构

纤维素是天然高分子聚合物，由葡萄糖剩基组成一单元，分子式为，（C6H10O5）n，n为聚合度,棉的平均聚合度约2000～3000。

纤维素由碳、氢、氧三元素组成。（3）结构特点大分子链中含大量羟基（-OH）使棉吸湿性较高，吸色性较好。

2、结晶度和取向度思考：结晶度、取向度与强度的关系？麻、棉、粘胶纤维强度？

①棉的结晶度较麻低棉的结晶度为70%。麻纤维结晶度为90%,粘胶纤维结晶度为40%。

②棉的取向度较麻低。棉的螺旋角在30-35°左右,麻的螺旋角为6°左右（螺旋角越小，取向度越高）。强度：麻＞棉＞粘胶纤维

3、棉纤维形态

思考：棉纵、横形态？（1）形态①纵向有转曲，横截面为扁平或腰圆形,中间有中腔。②转曲愈多，品质愈好。

思考：比较棉毛的长度与细度（2）棉的长度比毛短

棉在23-38mm之间,

毛在60-120mm。

（3）棉的细度比毛细

棉在1.3-1.7dtex之间，毛在3.3-5.6dtex之间。

（三）性能1、外观性能色泽通常为白色、乳白色或淡黄色，光泽较差。2、染色性染色性较好,易于上染各种颜色。梳理过的棉纤维3、强度和伸长率

（1）强度思考：比较棉、毛强度

①棉强力较高。

干态强力约为2.6-4.9cN/dtex，天然纤维强度（干态）由大到小：麻、蚕丝、棉、羊毛。②棉吸湿后强力稍有上升。

纤维名称干强(cN/dtex)湿强(cN/dtex)干断裂伸长率(%)湿断裂伸长率(%)

粘胶（普短）2.2-2.71.2-1.816-2221-29

棉2.6-4.32.9-5.63-7-

羊毛0.9-1.50.7-1.425-3525-50

蚕丝3.0-3.51.9-2.515-2527-33

苎麻4.9-5.75.1-6.81.2-2.32.0-2.4

思考：考核变形能力的指标是什么？

（2）伸长率

因断裂伸长率较低,约为3%-7%,弹性模量较高，所以变形能力较差。

纤维弹性模量（N／mm2）

麻（亚麻、苎麻）

24500—53900

棉（美棉）9310—12740

羊毛

1274—2940

蚕丝6370—11760

4、吸湿性（1）公定回潮率8.5%，吸湿能力虽不如羊毛、麻、蚕丝和粘胶高，但也算较好之列。

纤维公定回潮率（%）

纤维公定回潮率（%）

山羊绒17.0

维纶5.0

羊毛15.0

锦纶4.5

粘胶纤维13.0

腈纶2.0

铜氨纤维13.0

氨纶1.0

麻12.0

涤纶0.4

蚕丝11.0

氯纶

0

棉

8.5

丙纶0

醋酯纤维7.0

（2）棉织物“缩水”较严重。因此棉织物在裁剪前应预缩，以免制成服装洗涤后尺寸变小。

5、保暖性思考：考核保暖性的指标是什么？结论：棉纤维内腔充满静止空气，保暖性较好，但不如毛、蚕丝等。

材料导热系数，λ

棉0.071-0.073

羊毛

0.052-0.055

蚕丝0.05-0.055结论：棉耐热性较好，但不如涤纶、腈纶,却优于麻、毛、蚕丝，接近于粘胶。处于第三或第四位。

耐热性：指织物对热作用的承受能力，即在高温作用下，织物强度、弹性等性能不发生变化，则耐热性好。6、耐热性

纤维

剩余强度（%）20℃未加热100℃130℃20天80天20天80天

棉10092683810

亚麻10070412412

苎麻1006226126

蚕丝1007339--粘胶纤维10090624432

锦纶10082432113

涤纶100100969575

腈纶10010010091557、耐光性耐光性居中，如长时间与日光接触，纤维强力会降低，并发硬变脆。

耐日光性优劣次序大致是：腈纶>麻>棉>毛>粘胶纤维>醋酯纤维>涤纶>锦纶>蚕丝>丙纶。

8、纤维素的化学性质

（1）纤维素耐碱不耐酸

纤维素大分子主链,在酸性下易水解，主链断裂，大分子的聚合度降低,分子间力减弱，纤维受到损伤或破坏。纤维素纤维遇酸后，手感变硬，强度严重降低。①纤维素纤维与酸的作用②纤维素与碱的作用纤维素纤维能在碱溶液中吸收碱，吸收的碱又能用水洗去，在此过程中，主链不断

，纤维不损伤。

纤维素-OH+NaOH←→纤维素-ONa+H2O

钠离子是一种水化程度很高的离子，当它与棉大分子结合时，有大量的水分被带入纤维内部，从而引起了纤维的剧烈溶胀。

碱纤维素③纤维素耐碱应用

Ⅰ丝光（丝光处理）（Ⅰ）丝光：棉纤维（棉纱线、织物）在常温或低温下浸入浓度为18-25%的NaOH溶液中，在拉力作用下（施加外力，限制其收缩），处理0.5-1.5分钟后清洗。则可产生强烈光泽、强度增加，改善吸湿性，提高吸色能力，易于染色和印花性。

（Ⅱ

）丝光处理后结构与性能的变化

a光泽提高，可获得蚕丝样光泽。因棉纤维吸碱溶胀,直径增大,横截面由腰子形变成近似圆形,特有的胞腔和螺旋状扭曲外观消失。棉制品会变得平整光滑。

b改善吸湿性和染色性。因丝光后结晶度降低，无定形区比例增大。天然棉纤维的结晶度达70%,经浓碱处理后的丝光棉纤维,结晶度降至50%-60%。c强度增加。因丝光后取向度稍有增加。

d尺寸稳定,缩水率降低。因在丝光过程中,纤维素分子间的引力获得拆散和重建的机会,纤维中的内应力可以消除,内应力低,尺寸稳定好。

Ⅱ、碱缩碱缩：棉纤维在常温或低温下浸入浓度为18-25%的NaOH溶液中，若不施加张力，可使纤维直径膨胀,长度缩短,织物收缩。织物会尺寸收缩,变得紧密、丰厚，富有弹性，保形性好，这一过程称为碱缩。（2）耐氧化性氧化剂能使棉纤维生成氧化纤维素，强力下降，甚至发脆。（3）棉纤维可溶于铜氨溶液，从而制得铜氨纤维。

9、抗皱性（1）棉织物的抗皱性差，穿着和洗后容易起皱。（2）提高棉织物抗皱性措施

①对棉织物进行免烫整理（亦称洗可穿整理,属树脂整理）。②棉纤维与不易变形的涤纶等纤维混纺。10、耐洗性棉纤维耐洗，可用热水浸泡和烘干，因棉纤维吸湿后强力增加。11、耐微生物性棉纤维易受霉菌和微生物的侵害，纤维表面会产生黑斑。

（四）用途棉纤维可制成纯棉织物、混纺织物和交织物等。通过不同的工艺，可形成风格迥异的外观。广泛用于内衣、外衣、袜子和装饰用布等。

二、麻纤维

（一）麻产地及种类服装用麻主要是苎麻和亚麻，近年还开发出大麻。

苎麻起源于中国,所以又称为“中国草”,目前中国、菲律宾、巴西是苎麻的主要产地。我国苎麻主要产于湖南、湖北、广东、广西、江西、四川、贵州等地。我国苎麻中的纤维素含量高、强度高、光泽好,广受国际市场欢迎。亚麻主要产于前苏联、比利时和爱尔兰等地，我国亚麻主要产于黑龙江和吉林省。麻被誉为凉爽和高贵的纤维。因产量较少和风格独特，被誉为珍贵纤维。苎麻是麻纤维中品质最好的纤维，在日本苎麻织物被称为“绢麻织物”，即有蚕丝的优点。

苎麻的麻杆和生麻

（二）麻结构及形态麻属纤维素纤维，因此麻许多品质与棉相似。

1、苎麻结构及形态

（1）结构苎麻的纤维构成中纤维素占65%-75%，其余为伴生物的胶质等。脱胶后的纤维洁白、光泽好。

（2）形态纵向有横节竖纹，横截面不规则，呈椭圆形或扁圆形,有较大中腔及裂缝。

（3）细度和长度平均长度约120-250mm。最长可达550mm。平均直径为20-45μm。苎麻纤维较亚麻长、粗，在天然短纤维中最粗最长。

2、亚麻结构及形态

（1）结构经脱胶的亚麻纤维中纤维素占70%——80%，其余为伴生物。

（2）形态

亚麻纤维较平直，纵向有竖纹横节，横截面为不规则的多角形，中腔较小。亚麻

（3）细度和长度平均长度为17-25mm。最长可达130mm。平均直径12-17μm。亚麻纤维较苎麻纤维长度短，细度细。

（三）麻性能特点

1、麻纤维吸湿好，吸水速度快。麻公定回潮率为12%。亚麻织物的吸水速度次于苎麻织物，但高于棉。

2、麻纤维放湿快亚麻比苎麻放湿慢，但比棉快。苎麻在饱和蒸汽中平均每小时吸湿率为9.9%（棉为9.63%），将苎麻织物浸水吸湿后经3.5小时即可阴干（棉织物需6小时）。亚麻织物浸水吸湿后，经4.5小时即可阴干

3、刚性很大，弹性差。因此麻织物硬挺，不贴身，透气性好。但较脆硬，折叠处易断裂，悬垂性较差、易折皱。①亚麻纤维的强度和刚性都远大于棉纤维，但小于苎麻纤维。亚麻伸长率很低，接近苎麻。②亚麻纤维手感比棉纤维粗硬，但比苎麻纤维柔软。③因麻织物较脆硬，折叠处易断裂，麻织物保存时不宜重压，褶裥处不宜反复熨烫

4、麻纤维导热性比其它纤维强（好）。

5、麻纤维的强度很高

6、耐水洗涤，并耐海水侵蚀，抗霉和防蛀性能较好

7、耐碱不耐酸，耐酸碱性比棉强些。8、麻纤维耐热性好,在常用纤维中熨烫温度最高。能承受熨烫温度高达170-190℃,熨烫最高温度可达200℃。

9、色泽苎麻色白且具有真丝般的光泽，优良的亚麻为淡黄色，光泽较好。

（四）麻用途

1、可纯纺或混纺，适宜制作夏季衣料。因麻织物有①吸湿好，②吸湿放湿快，③导热性好，④挺括出汗后不贴身，透气性好等特点，所以麻织物具有独特的“清凉感”适宜做夏衣。

2、装饰布、凉席等。

3、渔网线和耐水要求高的场合,如消防管等。亚麻织物

（五）麻织物的主要风格：挺括、凉爽、粗犷、豪放。

（六）保养

1、保存时不应重压,在织物褶裥处不宜重复熨烫,这样会导致褶裥处断裂。

2、宜保存在通风干燥处，以防霉变。

3、能承受熨烫温度高，高达170-190℃,熨烫最高温度可达200℃，麻织物干熨烫较困难,一般需加湿熨烫。视频：远方的家《北纬30度中国行》第118集:竹乐美酒话桑麻

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三、动物毛纤维

（一）羊毛

1、产地与种类

（1）产地

澳大利亚、新西兰、阿根廷南非和中国是世界主要产毛国。澳大利亚是全球最大的羊毛出口国。新疆、内蒙古、青海等是我国羊毛主要产地。

澳大利亚的美利奴绵羊(MERINO)

毛纤维毛纤维毛线纯毛面料

（2）绵羊毛种类

按细度和长度分：细羊毛、半细羊毛和粗羊毛。细羊毛的毛质细而均匀，手感柔软而有弹性，光泽柔和，毛丛长而整齐（毛丛长度50-120mm）。卷曲密而均匀，纺纱性能优良，品质最好。细羊毛中以澳洲的澳大利亚的美利奴羊毛最细（直径小于25μm），质量最好。是高档毛制品的优良原料。

2、结构与形态（1）结构

羊毛纤维是天然蛋白质纤维。①基本组成元素

蛋白质大分子的基本组成元素是，碳、氢、氧、氮和硫。

②羊毛分子结构

结构通式:

n

—HN—CH—CO—│R大分子中重复单位（基本链节）是氨基酸剩基：

蛋白质大分子主链是以酰胺键（-CO-NH-）连结的,主链上有许多侧基R,不同的R有的含氨基（-NH2）有的含羧基（-COOH）。

③羊毛分子中含有的亲水基团

羊毛分子中含有较多亲水较强的亲水基团：如含氨基（-NH2）羧基（-COOH）和酰胺键（-CONH-）。

④羊毛分子结构分析羊毛蛋白质大分子是由多种α-氨基酸缩聚而成。

α-氨基酸通式：

H2N—CH—COOH│R

各种α-氨基酸结构的区别在于侧基R的不同。

-H2OH2N—CH—COOH+H2N—CH—COOH→H2N—CH—CONH—CH—COOH││││R1R2R1R2α-氨基酸H2N—CH—CONH—CH—CO—……—NH—CH—COOH│││R1R2

Rnn—HN—CH—CO—│R大分子中重复单位（基本链节）是氨基酸剩基：羊毛分子结构:谷氨酸赖氨酸20多种α-氨基酸彼此通过氨基和羧基之间的脱水缩合（缩聚），以酰胺键（-CO-NH-）连结而成的蛋白质大分子。

分子中含有较多的亲水基团：如氨基（-NH2）羧基（-COOH）和酰胺键（-CONH-）

侧基R：

胱氨酸是含硫的氨基酸，它使主链之间以二硫键结合。使羊毛角质大分子形成网状结构。

⑤羊毛超分子结构

羊毛分子排列较疏，结晶度较小，取向度不高，因此强度不高，但延伸性好。

⑥羊毛形态结构羊毛形态结构由外向内分三部分：鳞片层、皮质层和髓质层（毛髓腔）。细毛没有髓质层细毛粗毛

Ⅰ、鳞片层（1）鳞片层包在毛干外部（羊毛表面）。

（2）鳞片在羊毛表面上复盖的形态基本上有三种:

环状复盖——每个鳞片形成一个套环套在毛干周围,一个鳞片的根部由另一个鳞片的梢部复盖着。

瓦状复盖——鳞片相互交叉重迭复盖。

龟裂状复盖——羊毛表面呈现不规则的网纹状。

细羊毛大都呈环状复盖,半细羊毛呈瓦状，粗羊毛呈龟裂状复盖。

（3）鳞片的生长有一定方向,根部附着于毛干，梢部伸出毛干表面（由毛根指向毛尖）。

（4）鳞片层的主要作用

A、保护羊毛纤维内层免受外界影响。

B、使羊毛具有柔和的光泽。

C、增加纤维之间的抱合力，增强毛纱的坚韧性。

D、使羊毛具有毡化（缩绒）的特性。由于鳞片层向外撑开并突出,若增加纤维之间的摩擦力,便相互牵制,产生缩绒作用,在湿热条件下缩绒性加强。

Ⅱ、皮质层（1）皮质层位于鳞片层内，是羊毛的主要组成部分，也是决定羊毛物理化学性质的基本物质。

（2）羊毛纤维的双侧结构皮质细胞分正皮质细胞和偏皮质细胞。正皮质细胞和偏皮质细胞分别集合呈现双侧分布，偏皮质细胞收缩率显著大于正皮质细胞，由于双侧分布收缩率不平衡，使羊毛产生卷曲,正皮质细胞在卷曲弧的外侧，偏皮质细胞在卷曲弧的内侧。

思考：如果正皮质细胞在中间，偏皮质细胞环形分布在截面的四周（皮芯分布），羊毛卷曲？答：卷曲少，如马海毛（安哥拉山羊毛）、山羊毛。

（3）皮质层的无定形区的大分子间的空隙比其他纤维多贮藏较多不动的空气，保暖性好。Ⅲ、髓质层（毛髓腔）

i、髓质层在羊毛的中心部分，是一种多孔性组织，结构松散。ii、含髓质层多的羊毛,卷曲较少，脆而易断，硬挺度增加。髓质层越少，羊毛越软，卷曲越多，越易缩绒，手感越好。iii、细羊毛没有毛髓腔，羊毛愈粗，毛髓腔愈大，当羊毛几乎全是毛髓腔时称为死毛，无使用价值。（2）羊毛形态羊毛根部粗，梢部细，表面覆盖鳞片，沿纤维长度方向呈卷曲，截面接近圆形，中部有毛髓（细毛没有毛髓）。（3）羊毛细度①细度是决定羊毛品质好坏的重要指标。②羊毛线密度一般为3.3-5.6dtex。③羊毛愈细，则细度离散小,相对强度高,卷曲度大,鳞片密、光泽柔和,脂汗含量高,唯长度偏短。

（4）羊毛长度①长度越长，羊毛品质愈好，羊毛长度一般为60-120mm②由于天然卷曲的存在,毛纤维长度可分为自然长度和伸直长度。

（5）羊毛的卷曲①卷曲度：每厘米的卷曲数。②羊毛的卷曲度越高,品质越好。

3、羊毛的性质

（1）色泽多为白色或乳白色，也有棕色、黑色。

（2）光泽表面光泽随表面鳞片多少而异。细羊毛光泽柔和（因鳞片紧密,对光线反射小），粗毛羊毛光泽亮（因鳞片稀,紧贴于毛于上,使纤维表面平滑,反光强）。

（3）机械性能

强力很低、弹性很好。

因强力仅0.9-1.5cN/dtex,弹性模量很小（仅9.7-22cN/dtex）,伸长能力大，断裂伸长率可达25%-40%,因此拉伸变形能力很大，弹性很好。弹性很好是毛料服装耐穿的原因。

（4）保型性毛制品保型性好、挺括、不易起皱（干态）。但吸湿后弹性明显下降,导致抗皱能力和保型性变差。

（5）吸湿性好

羊毛在天然纤维中吸湿性好,公定回潮率可达15%左右,且吸收相当的水分不显潮湿。原因:①羊毛分子含较多亲水性基团;②纤维内部的微隙可容纳较多的水分子（羊毛分子排列较疏，结晶度较小）

;③具有疏水性的鳞片表层等。

（6）羊毛吸湿后强力下降。（7）羊毛吸湿放热多羊毛吸湿能放热,它的吸湿积分热为112.4J/g（干纤维）,为常用纤维中最大的,所以羊毛织物调节体温能力较大。（8）羊毛有缩绒性

①缩绒性：指羊毛纤维集合体在湿、热条件和化学试剂的作用下，受到机械外力的挤压揉搓而粘合成毡绒的性质。

②羊毛具有缩绒的原因：主要是羊毛表面有鳞片，鳞片有方向性，其次是羊毛有卷曲和羊毛有弹性

（9）羊毛保暖性羊毛保暖性好由于羊毛导热系数小（热导率低），纤维又卷曲，使纤维间蓬松而含有静止空气,因此保暖性好，尤其经过缩绒、起毛整理的粗纺织物是理想的冬季衣料。

（10）羊毛耐热性羊毛耐热性不如棉纤维。在100-105℃的干热中，纤维内水分蒸干后，开始泛黄、发硬；当温度升到120-130℃时，羊毛开始分解，强力明显下降。洗涤时不能用开水烫,熨烫时不能干烫，应喷水或垫湿布。羊毛织物熨烫温度为160-180℃。

（11）羊毛热定型羊毛热定型：羊毛纤维在一定温度、湿度、外力作用下，经过一定时间，形状会稳定下来。

（12）羊毛的化学性质

①羊毛耐酸不耐碱羊毛的耐酸性比丝、棉强；羊毛可在酸性条件下染色。碱对羊毛有损伤作用，毛料服装洗涤应选中性洗涤剂。碱可使长分子链断裂（使酰胺键断开，多缩氨酸链缩短），胱氨酸发生水解。随碱浓度高、温度高、时间长，则羊毛损伤程度加剧。

②羊毛对氧化剂较敏感氧化剂会损伤羊毛。使毛织物手感变粗糙且泛黄，羊毛不能用含氯氧化剂漂白,也不能用含漂白粉的洗衣粉洗涤。

（13）羊毛耐晒性

羊毛不耐晒，日照时间长，纤维会发黄，强度下降，晾晒毛织物应在阴凉通风处。（14）羊毛的生物性能

羊毛易被虫蛀，也可发霉,因此保存前应干净、高温熨烫,并保持一定的干燥度，注意通风和蛀（放入樟脑球等）。

4、用途外衣、冬季保暖服装、围巾和手套等。

（二）其他毛纤维

1、山羊绒（cashmere）（克什米尔、开司米）

⑴山羊绒：是紧贴山羊表皮生长的浓密细软的绒毛。由于其品质优、产量极其有限,一只山羊每年产绒约100-200g,产无毛绒（除去杂质的净绒）50-80克，所以很名贵,素有“软黄金”、“纤维宝石”的美称。

⑵特点山羊绒由鳞片层和皮质层组成,没有髓质层,羊绒很细,平均直径约14.5-16μm,成卷曲状,平均长35-45mm,羊绒的天然颜色为白、青、紫或褐色,白绒较少,紫绒数量较多。

⑶性能：山羊绒的强伸度、弹性变形比绵羊毛好,具有细、轻、柔软、保暖性好等优良特性。⑷应用常用于羊绒衫、羊绒大衣呢、高级套装等。

2、兔毛（1）形态

由绒毛和粗毛组成,通常粗毛含量在15%左右。目前尚不能用机械分梳。绒毛和粗毛都有髓质层。绒毛有轻微的卷曲，粗毛没有卷曲。长度多在25-45mm之间。

（2）性能

①具有轻、软、保暖、吸湿性好的特点。髓质层充满了空气，因此密度较小（为1.10g／cm3）,轻、保暖;

因有绒毛,所以软、保暖;