纺织材料学(于伟东-中国纺织出版社)课后答案

纺织材料学(于伟东-中国纺织出版社)课后答案第一章纤维的分类及发展2、棉，麻，丝，毛纤维的主要特性是什么？试述理由及应该进行的评价。

棉纤维的主要特性：细长柔软，吸湿性好（多层状带中腔结构，有天然扭转），耐强碱，耐有机溶剂，耐漂白剂以及隔热耐热（带有果胶和蜡质，分布于表皮初生层）；弹性和弹性恢复性较差，不耐强无机酸，易发霉，易燃。

麻纤维的主要特性：麻纤维比棉纤维粗硬，吸湿性好，强度高，变形能力好，纤维以挺爽为特征，麻的细度和均匀性是其特性的主要指标。

（结构成分和棉相似单细胞物质。

）丝纤维的特性：具有高强伸度，纤维细而柔软，平滑有弹性，吸湿性好，织物有光泽，有独特“丝鸣”感，不耐酸碱（主要成分为蛋白质）毛纤维的特性：高弹性（有天然卷曲），吸湿性好，易染色，不易沾污，耐酸不耐碱（角蛋白分子侧基多样性），有毡化性（表面鳞片排列的方向性和纤维有高弹性）。

3、试述再生纤维与天然纤维和与合成纤维的区别，其在结构和性能上有何异同？在命名上如何区分？答：一、命名再生纤维：“原料名称+浆+纤维” 或“ 原料名称+黏胶”。

天然纤维：直接根据纤维来源命名，丝纤维是根据“植物名+蚕丝”构成。

合成纤维：以化学组成为主，并形成学名及缩写代码，商用名为辅，形成商品名或俗称名。

二、区别再生纤维：已天然高聚物为原材料制成浆液，其化学组成基本不变并高纯净化后的纤维。

天然纤维：天然纤维是取自植物、动物、矿物中的纤维。

其中植物纤维主要组成物质为纤维素，并含有少量木质素、半纤维素等。

动物纤维主要组成物质为蛋白质，但蛋白质的化学组成由较大差异。

矿物纤维有SiO2 、Al2O3、Fe2O3、MgO。

合成纤维：以石油、煤、天然气及一些农副产品为原料制成单体，经化学合成为高聚物，纺制的纤维7、试述高性能纤维与功能纤维的区别依据及给出理由。

高性能纤维（HPF）主要指高强、高模、耐高温和耐化学作用纤维，是高承载能力和高耐久性的功能纤维。

功能纤维是满足某种特殊要求和用途的纤维，即纤维具有某特定的物理和化学性质。

其中功能纤维有抗静电和导电纤维、蓄热纤维、远红外纤维、防紫外线纤维、阻燃纤维、光导纤维、弹性纤维、抗菌防臭纤维、变色纤维、香味纤维、变色纤维等，均具有相应的特殊用途。

高性能化纤维有对位间位芳纶、PBO纤维、PEEK纤维、聚四氟乙烯纤维、碳纤维等，具有高强、高模、耐高温和耐化学作用等性质。

功能化纤维是以高感知性、高吸湿性、高防水性、高透湿行、发光、发电、导电、导光、生物相容性、高吸波、高分离、高吸附、产生负离子、能量转换、自适应和自行修复等功能实现为目的，而高性能化纤维则以从高强、高模、耐高温发展为超高强、超高模量、超耐高温、耐化学作用为目的。

9、你所认为的纤维未来应如何发展？你所感觉的纤维发展及未来最主要的问题是什么？1. 在天然纤维方面。

积极寻求和开发新的和可持续发展的天然纤维资源是极为重要的。

2. 在再生纤维方面。

依靠天然生长的纤维在纤维长度、细度、和性能上较难控制，有时无法用于纺纱。

而且天然纤维素、蛋白质物质，并非能直接满足纺用纤维的要求，加上废弃的纤维及其制品，人们极有必要解决这些物质的再生利用。

3. 在合成纤维方面。

仿生化、功能化、高性能化纤维将是今后的发展方向。

最主要的问题：由于人口膨胀、环境的污染和恶化，自然资源与能源的匮乏，人类对物质量的需求提高，人类穿、用消耗的资源---纤维将成为未来发展中必须直面的问题。

在纤维未来的发展中，人类应该更多的关注已有纤维的使用和再生利用，可持续天然纤维的开发利用，低能耗、清洁化纤维的加工，即特别关注大宗类纺织品用纤维资源的可持续性。

工艺纤维，马海毛，山羊绒，马克隆值第二章纤维的结构特征3. 天然纤维素纤维有哪些主要结构特征？棉纤维的结构与特征(1) 分子构成及分子间结构分子式为(C6H10O5)棉纤维大分子的聚合度为6000～15000，分子量为1～2.43百万. 其氧六环结构是固定的，但六环之间夹角可以改变，所以分子在无外力作用的非晶区中，可呈自由弯曲状态。

纤维中约2/3为结晶部分，结晶晶格是单斜晶系，见图2-9。

棉纤维大分子取向度较高，主要是次生层原纤排列的螺旋角在(20°～30°)的影响，故纤维强度较麻纤维低，但伸长较大。

(2)细胞形态与构成棉纤维是细长的，有天然转曲，纤维转曲数一般为6～10个/mm；截面呈腰圆形带中腔；为扁平管状纤维，头端变细、封闭，尾端稍细为截断开口状，是单细胞纤维。

棉纤维的形态结构如图2-10所示，最外层是表皮和初生层，中心是瘪了的中腔，纤维的主要构成是沉积生长增厚的次生层(S层)。

(3) 各层次结构表皮层是初生层外的一层薄薄的外皮，由蜡质、脂肪与果胶的混合物组成，具有润滑、防水作用。

表皮层有细丝状皱纹，是纤维干燥收缩形成的，一般与次生层的原纤方向一致。

皱纹深度和间距约为0.2 ～，长度可达以上。

初生层在表皮层内侧，是纤维的初生胞壁，由网状原纤组成。

初生胞壁厚度仅为0.1～，重量占纤维重量的2.5%～2.7%，网状原纤结构，与纤维轴呈70°～90°倾角，梢部的倾角比基部大，形成对纤维整体的形态约束和保护，是纤维吸湿膨胀复圆后，直径或周长不变的主机制。

初生层不是结构均一的物质，分为三层：外层基本是由果胶物质和蜡状物质组成，第二、第三层纤维素呈绕纤维轴旋转的网状结构。

次生层在初生层里，是由纤维素在初生胞壁内沉积而成的原组织，占纤维总质量的90%以上。

次生层分为三个基本层，S1、S2、S3依次向内。

最外薄层为次生胞壁S1，厚度小于，由平行排列的原纤组成，原纤与纤维轴呈20°～35°螺旋状排列，较为致密。

S1层的里层是次生层S2，厚约1～，是棉纤维主体，全部为纤维素，原纤与纤维轴的螺旋角约为25°，螺旋的方向周期性地换向，在一根纤维中换向可达50次以上。

S2层由原纤呈平行螺旋状相互堆砌而成，微原纤间形成空隙，使棉纤维具有多孔性。

在S2次生胞壁的里面是第三层次生胞壁S3，厚度小于。

次生层有明显的“日轮”结构，共有25～40层，每层厚0.1～。

相邻的S1、S2、S3层间的螺旋方向往往是相反的。

棉纤维的天然转曲是由于次生层S2中的原纤螺旋排列所致。

原纤螺旋方向大多与转曲方向一致，但也有例外，这是因为原纤的换向频率远高于纤维的转曲频率。

棉纤维中原纤的螺旋角因品种而异，除去纤维天然转曲的影响后，大体都在20°～23°。

棉纤维的中腔又称胞腔，腔壁存在原生质残渣，为蛋白质、矿物盐和色素等。

胞腔的复圆截面积约为棉纤维截面积的1/10。

其颜色确定了棉纤维的颜色。

中腔是纤维内最大的空隙，是棉纤维染色和化学处理的重要通道。

麻纤维的结构特征由于麻的种类很多，虽有相关单纤维结构的研究，但较为专门化及各不相同，此处不作详述，仅在纤维鉴别中给出一般形态结构。

作为非单纤维纺纱应用的麻纤维，还多了一个结构层次，即单纤维加胶质的复合结构。

虽然连续相的胶质含量少，约为10%~16%的截面积，但与单细胞麻纤维的作用因构成复杂而变得复杂。

4.试讨论羊毛和与蚕丝的不同层次结构及特征，并举例说明其异同点，及对其性质的影响。

答：羊毛纤维是多细胞结构体。

有两类细胞：鳞片细胞和皮质细胞。

鳞片细胞是表皮细胞，由细胞间质CMC粘接组合成羊毛表面的连接覆盖层。

皮质细胞有正皮层和副皮层之分，纺锤形的正，副皮层细胞也有细胞间质CMC粘接组合成连续的羊毛纤维芯层，有些羊毛中还有仲皮层细胞。

较粗的羊毛在皮质层中心还有髓腔，成为髓质层。

卷曲？保暖？摩擦——毡化？羊毛的正皮质细胞原纤化结构明显，层次分明。

基本组合方式是：基原纤→微原纤→巨原纤→细胞。

羊毛的副皮质细胞也是原纤化结构，但无明显的巨原纤结构，即：基原纤→微原纤+细胞核残留物→细胞。

羊毛纤维的结构组成见下图：蚕丝的各层次结构综合示意图如下：蚕丝由丝胶和丝素构成，丝胶包裹于丝素之外。

丝素是蚕丝纤维的主体。

丝胶有四层包裹层。

丝素由巨原纤→原纤→微原纤→基原纤四级结构组成。

羊毛纤维中的皮质层细胞和蚕丝纤维中的丝素均具有明显的原纤化结构。

但蚕丝无细胞结构。

7. 何谓纤维的分子内和分子间以及织态结构？对纤维的性能有何影响？通常将大分子结构分为分子内(分子链)结构和分子间(超分子)结构两部分。

分子链结构是指单个分子的结构，也是大分子的化学结构，简称链结构或化学结构。

【链结构又分为讨论链节(单基)组成及结构的近程结构和讨论分子链空间形态的远程结构。

近程结构，即构成和构型必须经过化学键的断裂和重组实现，属一级结构(或称一次结构)。

大分子的构成是链节中原子和键的组成及序列，不涉及空间排列。

大分子的构型是指链节内各原子和基团通过化学键固定的空间排列以及链节间的排列顺序。

远程结构包括大分子的大小及分布、尺寸和构象。

分子的远程结构属二级结构。

大小用分子量、聚合度来表示，分布表示大分子量或聚合度或长短的离散性。

尺寸是指分子的占有空间，构象则是指大分子链在空间的形态，分为微构象)和宏构象。

构象表达以分子链节间链发生内旋转造形及其可能性。

】分子间的结构属三级结构或称三次结构，就是前面所提的聚集态结构，而若干大分子聚集体或不同组份大分子聚集体的相互共混、复合，组合体是更高层次的结构体，属高次结构，或称织态结构。

纤维的多重原纤结构就是典型的织态结构。

三次结构及其以上的结构不属分子结构。

显然纤维大分子的构成表示不同原料的纤维，如棉、毛、涤、锦纶纤维等；不同构型和构象的纤维表示组成大类中不同结构特征的纤维，如等规与间规聚丙烯纤维和羊毛与蚕丝纤维；不同分子间结构的纤维则表示同种分子结构不同高次结构的纤维，如粘胶、富纤、Modal、Lyocell纤维。

第三章纤维形态的表征3、何谓主体长度、品质长度、上四分长度、上半部长度？其间有何关系？主体长度：是指一批棉样中含量最多的纤维的长度。

在长度频率分布中是频率值最大的那组纤维的长度，即dw(l)/dl=0时的l值，记为LM。

品质长度：为棉纺工艺上确定工艺参数时采用的长度指标，又称右半部平均长度。

是指比主体长度长的那一部分纤维的重量加权平均长度。

若已知主体长度LM以上的纤维的含量比C，则以r(x)=C处作r(x)曲线的切线交横坐标的长度即为品质长度LQ.上四分位长度：取OL的中点A作水平线交轮廓L⌒B于L1，由L1作垂线交OB于B1；取B2（令OB2=OB1/4）作竖直线交轮廓LB于L2，再取L2B2的中点A2作水平线交轮廓线LB于L3；由L3的垂线交OB轴得B3。

此时，取OB3的上四分位B4，即OB4=OB3/4。

由B4作竖直线交LB得L4B4，称为有效长度，也称上四分位长度。

最大长度点C交叉点L 上四分位长 L5A L2OB2 B4上半部平均长度：若取r(x)=0.5处与r(x)曲线的切线，则可得上半部平均长度L1/2.B5 B1 B3 B8、.纤维的细度不匀指哪些？纤维长度上的细度不匀和截面不匀如何测量？答：纤维的细度不匀主要包括两层含义：一是纤维之间的粗细不匀，二是纤维本身沿长度方向上的粗细不匀。