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1、第六章 纺织品化学,第一节 纤维与其织物 一、纤维的分类 各种纺织品所有的纤维通常分为两大类：一类为天然纤维，另一类为化学纤维。,棉、麻、丝毛这些天然纤维物质都是来自于动、植物的有机化合物，它们的主要成分为纤维素。 植物纤维如棉、麻都是由多个葡萄糖分子通过苷键而连结起来的高分子化合物，分子量为几百万，葡萄糖分子少说也有几万个，多个 纤维素束又像绳索状扭在一起成为植物的支柱及躯干。 动物纤维则是由多个氨基酸分子以肽链连结起来的角蛋白分子，分子量也很大，它们的区别在于棉麻纤维只含C、H、O三种元素，燃烧起来无异味、无灰烬，而丝、毛会在火焰中会卷曲起来（吱吱作响），还会发出一种臭味（因它除含C、H、
2、O还含N、S）那臭味就是SO2的味道。,棉、麻制品怕酸，因酸能破坏植物纤维，稀酸使它水解，浓酸使它脱水碳化。 棉、麻可用稀碱处理，稀碱处理后的棉、麻制品会生成一层丝光物质，大大增强纤维的着色能力，并能使织物光滑、柔软及耐折皱，丝光毛巾及床单就经碱处理过。 从纺纱、织布的观点看，并不是所有的天然纤维和化学纤维都能适合于制作衣料和织物，它们必须有一定的条件： 1. 要有一定的强度（韧性）； 2. 柔软富有弹性； 3. 易染色； 4. 有一定的长度；,由于纤维是细而长的，它们纺成纱，织成布以后表面呈波浪形，许多股纤维相互纠缠在一起，使纺织品变得比较牢固，做成衣物以后能伸长自如不折断。纤维经纺纱后就产
3、生了一定的强度，适合于做衣料。 到目前为止，只有少数天然纤维（棉、麻、蚕丝、羊毛）可以满足上面的条件，而很多其它纤维，如：木材、芦苇、甘蔗渣、棉花秆、麦秆等，因为纤维太短，不能用于纺纱织布。 如何利用这一部份资源呢？后来（40-50年代）想到方法，就是先将这些短纤维溶解在化学溶剂中（铜氨、醋酸），再通过喷丝的方法使它产生细而长的丝，这是化学纤维中的一种，人称人造纤维，它们的性质与棉纤维类似。,化学纤维中的另一类为合成纤维（如的纶、棉纶等），它们的组成及来源与天然纤维完全不一样，不是由纤维素所构成的，而是由一些小分子化合物利用人工合成方法制出来的高分子化合物，然后再抽丝织成布的。它的花色、品种及
4、性能大大超过了天然纤维。 二、天然纤维 1. 棉和麻 组成：属于植物性纤维，它们的化学组成只有C、H、O三种元素，是由多个葡萄糖分子经苷链而连结起来的高分子化合物，分子量有几百万，一般葡萄糖分子有25万个。,特点：葡萄糖又称碳水化合物，上面有多个羟基，故棉、麻易吸湿。 棉、麻纤维不耐高温，且易燃（脱水、分解）。不耐酸，遇酸 严重腐蚀，可耐弱碱处理，现在的丝毛床单、毛巾就有碱处理 这一步。 优点：透气性好、吸湿性强、有较好的保暖作用、不刺激皮肤、适合 于做汗衫、衬衫、内裤、棉被。麻制品是天然纤维中的上乘佳 品，穿着舒适、挺括、光滑。 缺点：易缩水、易折皱、耐磨性差。,2. 蚕丝 组成：属于动物性
5、纤维，是由C、H、O、N元素组成，即由多个氨 基酸分子彼此连结起来的高分子化合物。 特点：丝纤维特别长（几百米）及细，外界有胶，有美丽的光 泽，轻薄柔软，精致的质地及外观。 特点：衣料轻软、凉爽、透气又不粘身，是任何纺织品不可比的， 做棉衣及被子轻盈而暖和。 缺点：不够挺括、易皱、会被虫蛀。,3. 羊毛 特性：与人的头发、指甲的组成相同，是一种蛋白质，组成除C、 H、O、N外，还含有S。羊毛纤维表面的皮质细胞是鳞片状的，很象鱼身上的鳞片，在鳞片的外面，还有胶和结实的角膜层，使羊毛特别的耐磨、光滑、不透水及保暖。 优点： （1）比重小、轻盈、有较好的保暖性； （2） 耐磨，因表面是鳞片状角质细胞
6、，故磨檫力小，不易损破； （3）有适度的透气性及很好的吸湿性； （4）纤维表面较光滑，污垢不容易沾染在上面，故毛制品不需经常 洗涤；,（5） 弹性好，分子中有键，像小弹簧一样，故衣物较挺 括，不易折皱，纺成线比较精神自如，热塑性能好，经熨烫 以后，可以保持一段时间。 缺点； （1）易受碱的损伤，40%NaOH能溶解羊毛纤维，洗涤时，注意不要 用带碱性的洗涤剂，要用中性或酸性； （2）怕高温，加热到130140以后，就会分解，纤维会燃烧，着 火后放出一种SO2的臭味； （3）对光敏感，阳光曝晒后，纤维变脆，应避免曝晒； （4）易被虫蛀，注意收藏在干燥地方，并放上卫生球； （5）不怕H2SO4及H
7、Cl，但怕HNO3；,二、人造纤维 人造纤维的品种不太多，主要有粘胶纤维、醋酸纤维和铜氨纤维。市场上的人造棉、人造丝、人造毛及富纤纺都属于人造纤维。 人造纤维的原料都是含有纤维素的木材、芦苇、棉短绒、棉花杆、小麦杆。将这些纤维素与CS2、NaOH放在一起，就生成了纤维素黄酸酯，把它溶于NaOH的水溶液中，成为一种粘稠状的液体，很象胶水，把这种粘稠液从喷丝头中压出，让它进入H2SO4或硫酸盐的溶液中，纤维素黄酸酯就会凝固，变成细长的人造丝。因为它是从似胶的粘液中来，故称粘胶纤维。 特点：粘胶纤维质轻、柔软光泽好，吸水性能强，透气、舒适，对酸碱有一定耐受性，染色容易、色泽鲜艳。,但它毕竟是一种再生
8、纤维，所以它的结构比棉纤维疏松、柔软、强度也差，下水后收缩较大，在水中经不起搓洗，也不能用碱性大的肥皂。 人造棉强度差，又不耐磨，弹性差，易折皱，故只适宜缝制不经常受摩檫的用品，如棉袄里、面，裙子、被面或窗帘、门帘等。 人造毛、人造丝、富纤纺，它们都属于人造纤维中的粘纤，只是加工成型的方式不同。人造棉是短纤维加工成长度（38mm）、粗细与棉花相似的纤维，若加工成60120mm长、粗细与羊毛差不多的纤维，又经过卷曲加工成毛型，就是人造毛。 富纤纺则是加树脂处理过的人造棉，使其强度提高，增加了回弹及抗皱性能，比普通的粘胶纤维耐洗，缩水也小，做成的服装尺寸稳定性好。,硝酸纤维是用纯纤维素做原料，经过
9、加浓H2SO4、HNO3进行硝化反应而变成的，每个纤维素分子的链节上有3个羟基。如果三个羟基都作用，产物叫做三硝酸纤维，又称火棉，易爆炸，通常拿来做炸药。若只是上面的二个羟基作用，就会生成二硝酸纤维。它溶解后再收丝 ，也是一种人造丝，但这种丝易着火，不安全，故不宜做衣物，而用在油漆工业中用樟脑做增塑剂还可以把硝酸纤维做成“赛璐 珞”，用来做玩具和乒乓球等用具。 改用醋酸来代替硝酸得到的是醋酸纤维素，生成的三醋酸纤维主要用做塑料，水解后得二醋酸纤维，可以溶解在溶剂中，纺成一种丝，这种丝不易着火，强度高，但染色效果差，常用来做胶卷的基片、香烟过滤嘴丝束等。,三、合成纤维 1. 什么是合成纤维 是利
10、用化学合成方法制备出来的一种化学纤维，它是一种人造的高分子化合物，以简单有机物小分子为基本原料，经过聚合反应而引起高聚物，经收丝而成的化学纤维。 如：氯纶 原料为聚氯乙烯 绵纶（尼龙） 化学名为聚酰胺纤维 绦纶（的确良） 化学名为聚酯纤维 维纶（ 维尼纶 ） 化学名为聚乙烯醇纤维 腈纶 化学名为聚丙烯腈纤维 特点：比重小，强度高，耐磨性好，吸水性低，保暖性好，耐酸 碱，不潮解，不虫蛀，经久耐穿，易洗快干。,什么是聚合物？为什么高聚物能够成性能优良的纤维呢？ 低分子化合物分子与分子之间的吸引力不大，没有强度，不能当材料使用，而高分子形状细长“巨大”，分子与分子纠缠在一起，分子与分子间相互作用力很
11、大，不易断裂，不易分开，这就是这些高分子化合物具有弹性、强度等性质的原因。 高分子化合物具有的特点： 1. 分子品种多，性能范围广，用途也极其广泛； 制造方便，原料丰富，加工容易，因而生产量极大，广泛用于各个部门及方面。,根据使用的观点高分子化合物又分为塑料、橡胶及合成纤维三大 类。塑料和橡胶今天不介绍，只是着重介绍合成纤维。 例如：腈纶 化合物为丙烯腈 人们过聚合的方法，把单分子的丙烯腈有规则地连接起来，n=1000多，变成了非常长的聚丙烯腈高分子，分子量可达58万。在高分子化学中，小分子像 、 等化合物称为单体，n为聚合度，为链节。,2. 合成纤维的产生 要把聚合物变为混纺纱和织布的纤维，
12、一般有两种方法。 第一种叫做熔融纺丝法即干法抽丝，先把聚合物加热，使它熔化为粘稠液体，然后将粘液从喷头中的细孔中压出，经过空气与水的冷却，就凝固成合成纤维的细丝。丙纶、棉纶、的纶都用此法生产。 第二种叫温法纺丝，即把聚合物溶解在适当的溶剂中，配成溶液，再将此溶液从喷头细孔中压出，让此溶液变成细流在热空气中通过，其中溶剂就迅速挥发，聚合物就就凝固成细丝了。腈纶、维纶、氯纶都用此法生产。 合成纤维的特点 优点：强度高、耐磨、弹性好、不会发霉和虫蛀，花色品种多而齐全，价格便宜。 缺点：吸湿性差，不透气。,4. 混纺织物 合成纤维与天然纤维或人造纤维混纺，就可以取长补短、各自发挥自己的特长去克服对方的
13、缺点，使混纺织物成为优良的纺织品。 涤/棉：指的是涤纶纤维与棉纤维混纺的织物 各占一半，也 有35 涤/毛：指的是涤纶纤维与毛纤维混纺的织物 55/45 涤/粘：指的是涤纶纤维与粘胶纤维混纺的织物 50-65/50-35 三合一： 指的是三种纤维混纺而成的,常见的合成纤维主要有五类： 涤、棉、腈、维、丙 .涤纶，又称特丽纶、的确良， 聚乙二醇苯二甲酸酯，耐蚀， 挺括不皱，免烫快干，结实耐用，产量大，吸湿及透气性不 好，适宜做外衣及工作服。 .锦纶，即尼龙，为聚酰胺类物质（似蛋白质），耐磨性高棉 倍、比羊毛高倍，不耐蚀，易起毛，着色性好，艳 丽夺目，适宜袜裙。 .腈纶，人造毛，为聚丙烯腈，蓬松耐
14、晒，宜做毛绒、 毛毯和毛线，保暖性好。 .维纶，人造棉，为聚乙烯醇缩甲醛，耐磨，吸湿，透气性好， 适宜做衣、床单。 .丙纶，聚丙烯，是比重最小（0.9）的合成纤维，坚牢、耐蚀， 适合做飞机用物、宇航服、蚊帐及降落伞。,5.合成纤维的品种及特点 （1）锦纶 最早的合成纤维，1935年问世，名称即聚酰胺纤维，俗称尼 龙，品种上又有锦纶-6及锦纶-66两种。 单体：已二酸、已二胺。 反应： 特点：耐磨、强度大、有弹性、不怕虫蛀、耐碱腐蚀 缺点：吸湿性差、耐热性也差、起球、不耐酸 用途：织袜子（丝袜）、弹力袜,（2）涤纶： 聚酯纤纶 反应： 特点：穿着挺括、不走样、缩水率小、易洗快干、耐磨耐穿、不怕
15、酸碱； 缺点：吸湿性、透气性差，染色较差 改进产品：涤棉、涤毛、涤粘及涤盖棉、涤盖丝等。,（3）丙纶 丙烯的聚合物 反应： 生产过程简单、价格便宜。 优点：强度大、耐磨、不走样、不缩水、耐酸碱、重量轻； 缺点：耐热性差（不能曝晒）染色差、粗糙； 适用：工作服、军用品 ；,（4）维纶 化学名：聚乙烯醇缩甲醛 优点：性质十分接近人造纤维、耐穿、价格便宜。 缺点：缩水率高、易起皱 （5）晴纶 聚丙烯腈 也称人造毛 优点：似羊毛、蓬松卷曲、柔软保暖、弹性好、吸湿性也好、洗后 易干、重量轻、强度高、耐腐蚀、不发霉、不虫蛀。 织物特点：1 . 耐晒、晒后强度不变 2 . 耐洗 3 . 化学稳定性高、耐酸、抗氧化 4 . 不发毛起球 缺点：弹性不如羊毛、耐磨性稍差、易着火、不耐碱 用途：晴纶毛毯、混纺毛线、呢绒、毛毯、人造皮毛等,四. 怎样识别各种纤维 市售纤维繁多，为了便于鉴别，介绍其燃烧法 棉：易燃、燃烧速度快，同时发出烧焦的气味，烧成的灰保持原 形，手触灰烬分散； 毛：接近火焰时会卷缩，有毛燃烧的气味，烧成的灰里球一掐就 碎； 蚕丝：与毛相同； 棉纶：接近火焰时迅速卷缩，边熔融边缓慢燃烧，有火；及 芹菜味，灰烬呈褐色玻璃球； 涤纶：先卷缩，边熔融边冒着烟，有芳香气味，灰烬呈黑色玻璃球 状； 晴纶：边卷缩熔融边
