第二章 纤维的形态特征及表征
第2章 纤维结构特征
1） 主链上原子键旋转性好 ，柔曲性↑； 2）侧链较少，柔曲性↑； 3）主链四周侧基分布对称，柔曲性↑； 4）侧基间（大分子间）作用力较小，柔曲性↑; 5）温度↑，内旋转加剧，大分子链柔曲性↑ ;
• 大分子柔曲性是判断高聚物弹性的主要条件之一，
• 柔曲性好的纤维，受外力易变形，伸长大，弹性较 好，结构不易堆砌的十分密集，但在外力作用下， 易被拉伸，易形成结晶。
正皮质细胞：胱氨酸含量少，结构松散，吸湿性 强，化学试剂易侵入，强度弱。
偏皮质细胞：胱氨酸含量多，结构紧密，吸湿 低，化学试剂不易侵入，
髓质层：
由结构松散和充满空气的胞壁细胞组成。 它的存在影响纤维强力、弹性和卷曲，细 羊毛中几乎没有髓质层。
三、合成纤维结构特征
1、涤纶 大分子结构 单体：对苯二甲酸乙二酯
3、微原纤：若干基原纤平行排列结合在一起形成较粗的 基本结晶态的大分子束。
4、原纤：若干微原纤基本平行排列结合在一起形成更粗 的 大分子束。存在一定的缝隙孔洞。
5、巨原纤：原纤基本平行堆砌的更粗大的大分子束。存 在更大的缝隙、孔洞。
6、纤维：由巨原纤堆砌而成。
良好的纤维大分子应具备的条件
大分子主链有一定的长度，能够在分子 链间产生足够多的侧吸引力，侧向直链 短，侧基不过大，使分子链段能平行排 列。
聚合度与纤维的力学性质关系： n↑，纤维强力↑（但增加的速率减小；n至一定程度，
强力趋于不变。）
n的分布：希望n的分布集中些，分散度小些，这对纤维 的强度，耐磨性、耐疲劳性、弹性都有好处。
制造化纤时，要控制n的大小。 n太小——强度不好；n太大——纺丝困难。
纤维大分子的构型
定义：由于化学键而引起的原子在空间的排列 形式称大分子的构型。
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。
纺织纤维及其形态结构管理知识分析特征
第二章纺织纤维及其形态结构特征纤维是一种细长而柔软的材料，在自然界中具有这种特定形态的素材无处不在。
例如，动物身上的毛纤维、桑蚕吐出的蚕丝、蜘蛛编网的蜘蛛丝、棉花苞中的棉纤维等材料都具有这种特征。
细长而柔软的纤维与纤维会自然地集合、纠缠在一起，也会在外力或人工的作用下堆积、排列、取向，构成不同的纤维集合体，如纤维团、纤维网、纱线、绳索、织物、服装、包装袋、传送带等形形色色的纺织品。
纤维也可以与其他类型的物质材料一起构成具有两相结构的复合材料。
在生物体中也有大量的纤维存在，如蔬菜、木材中的纤维素,人体中的基因、神经,光导纤维在构筑Inｔernet网络世界中也发挥了重要的作用。
在本章中我们重点介绍能够用于纺织加工的纤维材料。
第一节纤维的定义及分类一、纤维的定义纤维是一种细长而且柔软的材料,它的直径较细,为几微米或几纳米,长度则为几毫米、几十毫米甚至上千米,细而长是纤维材料的主要几何形状特征。
纤维还必须具有一定的模量、断裂强度、断裂伸长等力学性能。
纤维同时还是一种柔软的材料。
根据上述分析，纤维可以简单地定义为细长且具一定力学性能的柔性材料。
从广义的角度来看，纤维作为具有特定形状特征的材料普遍地出现在食品、生物材料、复合材料等各类材料中。
从纺织工业（狭义)的角度来看,纤维材料主要是指能在纺织工业体系中加工并用于纺织产品生产的纤维，也称为纺织纤维材料,或简称为纺织材料。
在本书中,“纤维材料”的含义与“纺织纤维材料”“纺织材料”意义基本等同,主要是指可进行纺织加工、用于制作纺织品的纤维材料，一般须满足以下条件：①满足纺织产品使用功能的要求；②具有某些特定的物理和化学性能,可以进行物理和化学的加工；③生产成本较低，产量较大，能以较低的价格大量地供应纺织工业生产。
二、纤维的分类纤维的种类很多，也有多种不同的分类方法。
如果根据纤维的使用范围和场所来分类，可以分为服用纤维、家用(装饰用)纤维和产业用纤维。
如果根据纤维的性能和功能来分类,可以分为常用纤维、高性能纤维和功能纤维。
第二章(第一节)各类服装用纤维的形态特征与性能-2
毛干中心不透明的髓质层三部分组成，髓质层只
存在于羊毛中，细羊毛中没有。
羊毛纤维的性能：
1羊毛手感柔软、富有弹性，制成的织物、
服装挺括，不易起皱，耐磨性较好。
2羊毛的吸湿性是所有纤维中最好的，吸湿
后手触摸无潮湿感觉。
3羊毛纤维或织物在一定的湿热条件下，经
机械力反复作用后，逐渐收缩紧密，并相互穿插
无纺纱价值，骆驼毛由绒毛、两型毛及粗毛组成，
俗称绒毛为驼绒，粗毛为驼毛。
5羊驼毛：一种叫“羊驼"（亦称“阿尔巴
卡”）的动物毛，这种动物主要生长于秘鲁的安
第斯山脉。
6耗牛绒：牝牛毛分较细的绒和较粗的毛。
绒纤维细而柔和，弹性好，保暖性好，但产量小，
主要作为粗纺原料。
5.蚕丝
蚕丝是由蚕吐丝而得的天然蛋白质纤维，也
小组讨论。
派代表发
言
【设计意
图】通过小
组合作，着
重在于启发
学生的合作
能力，总结
归纳也有助
于学生对新
知识的理解
和掌握
新
拓展
知
新
板
各种服装用纤维的形态特征与性能
书
设
计
板书：
一、服装用纤维的种类
（一）服装用纤维的组成及来源分类
（二）按纤维的长度分类
二、服装用纤维的名称
三、常见服装用纤维的形态特征与性能
（一）天然纤维
丝表面带有异状丝胶瘤节，这是由于蚕吐丝时受
（三）小
组合作，
巩固创
外界
蚕丝的性能：
1桑蚕丝强度在天然纤维中较好，弹性也较
好，织物的抗皱性能较好。但在湿态情况下，容
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。
第二章纤维的结构特征
• (2) 锦纶纤维 (PA) • 锦纶或聚酰胺纤维或尼龙主要特征是大分 子链由酰胺键(－CONH－)连接，主要品种 锦纶6和锦纶66，化学结构式如下： • 锦纶66
H N
H
H (CH2)6 N
O (CH2)5 C
n
O C (CH2)4
O C
n
• 锦纶6
N
• (3) 腈纶纤维 (PAN) • (4) 丙纶纤维(PP) (5) 维纶纤维 (PVA) (6) 氯纶纤维(PVC) P57-59
第二章 纤维的结构特征
第一节 纤维结构的概念 纺织材料的种类很多，性能各异，其根本 原因在于纤维内部结构的不同，性能是结 构的表现。
研究纤维结构的目的: • 了解结构与性能关系，以便我们正确选择 和使用纤维，更好地掌握生产条件，并提 通过各种途径改变纤维结构，有效地改变 性能，设计并生产具有指定性能的纤维和 纺织产品。
• (3) 羊毛的鳞片 • 鳞片为角质化细胞，在成形后失去了细胞 核和原生质，形成为死细胞组织的角质薄 片。
• (4) 羊毛的皮质细胞 • 由于正、副皮质的结构差异，导致一刚一 柔，一伸一缩，使羊毛的整体外观形态呈 弯曲状。正皮质位于弯曲的外侧；副皮质 位于弯曲的内侧。
正皮质
副皮质
• （5）细胞间质 (CMC)
结晶度(%) 30～35 45～50
聚合度 250～300 500左右
强力粘胶
Modal Tencel® 浆粕
50～55
42～46 48～52 55～65
300～350
350～450 500～550 >600
• 2. Lyocell纤维 • Lyocell纤维是可回收溶剂法制备的再生纤维素 纤维。
大分子结构：化学组成、单基结构、端基组成、 聚合度及其分布、大分子构象、大分子链柔曲性 等 聚集态结构：晶态、非晶态、结晶度、晶粒大小、 取向度等 形态结构：纵横向几何形态、径向结构、表面结 构、孔洞结构等
第二章纤维的结构特征
第二章纤维的结构特征纤维是一种由有机或无机物所组成的细长物质，具有高强度、高模量和高延伸性等特点，广泛应用于纺织、建筑、医疗和航空等领域。
纤维的结构特征对其力学性能、吸湿性能和耐久性能等方面都有重要影响。
本章将介绍纤维的结构特征，包括纤维的形态结构、化学结构和晶体结构等方面。
1.纤维的形态结构纤维的形态结构主要包括纤维的形状、尺寸和表面特征等方面。
纤维的形状可以分为长纤维和短纤维两种。
长纤维一般指长度大于10mm的纤维，如天然纤维中的棉纤维和麻纤维等；短纤维一般指长度小于10mm的纤维，如化学纤维中的涤纶和尼龙等。
纤维的尺寸一般通过直径和长度来描述，直径一般在0.001-0.06mm之间，长度则根据纤维的用途而有所不同。
纤维的表面特征可以分为光滑、粗糙和多孔等类型，不同的表面特征对纤维的力学性能和吸湿性能有重要影响。
2.纤维的化学结构纤维的化学结构主要由纤维素、蛋白质、聚合物和无机物等组成。
纤维素是主要存在于植物纤维中的一种天然高分子化合物，由葡萄糖分子通过β-1,4-吡喃糖苷键结合而成，具有良好的机械强度和吸湿性能。
蛋白质是主要存在于动物纤维中的一种生物大分子化合物，由氨基酸通过肽键结合而成，具有较好的延展性和柔软性。
聚合物是由合成纤维中的单体分子通过化学反应而形成的聚合体，如涤纶和尼龙等。
无机物是指存在于纤维中的无机成分，如金属离子和无机盐等，对纤维的颜色和耐久性有重要影响。
3.纤维的晶体结构纤维的晶体结构主要由无序区和有序区两部分组成。
无序区指纤维结构中没有明显规则排列的部分，包括无规则卷曲和断裂等；有序区指纤维结构中存在明显规则排列的部分，包括晶核、晶体和晶须等。
纤维的晶体结构对其力学性能、吸湿性能和耐久性能等方面都有影响。
晶体结构的形成和稳定性主要受到纤维的化学组成、加工方式和纤维之间的相互作用等因素的影响。
总之，纤维的结构特征对其功能性能和应用性能具有重要影响。
了解纤维的形态结构、化学结构和晶体结构等方面，可以为纤维的设计和应用提供科学依据，有助于提高纤维的性能和功能。
第2章纤维基本性能
4.公定重量 ：纺织材料在公定回潮率时的重量。
Gk=Ga×(100+Wk/100+Wa)
例：已知65/35涤粘纱1000Kg，取小样100g，烘干
后干重93g，求公定重量？
三、纤维的吸湿等温线
（一）纤维吸湿机理
1、吸着水分的种类 ： 直接吸附水：由于纤维中亲水基团的作用而 吸着的水分子。如: -0H,-COOH ,-CONH- ,-NH2
分为棉型、毛型、中长型。
棉型 中长型 毛型 -------------------------------------------长度(mm)：33-38 51-76 64-114 细度(tex):0.13-0.18 0.22-0.33 0.33-0.55 --------------------------------------------
米数。简称公支。
计算公式如下： Nm=L / Gk 式中：Gk-纤维重量 L-纤维长度
定重制单位，数值愈大纤维愈细。
（三）细度指标的换算： 换算公式如下： D=9000 /Nm D=9×tex d=0.03568× Tt (mm) d=0.01189× D (mm) Nm=5 D=1800 tex=200 tex=1000/Nm
Honjoy高吸湿排汗+仿羊毛涤纶短纤维
COOLMAX吸湿排汗面料
规格描述： 1）纱线：75D/36F涤纶 ＋ 40TCoolmax 2）成份：42％Coolmax，58％涤纶 3）幅宽：190cm 4）克重：165g/m
面料采用杜邦的COOLMAX纱线或普通涤纶交织而成， 具有较好的吸湿排汗功能
混纺纱的公定回潮率:
w=P1W1+P2W2+‥ /100
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200
13.25-13.74
二、纤维细度的测定
1、中段切断称重法：
棉纤维或化纤的细度测定 步骤：梳理—切断—称重—数根数—计算
将纤维排成一端不齐，平行伸直的棉束， 用纤维切断器在纤维中段切取一定长度（棉10mm）的纤维束，在
扭力天平上称重G(g)， 计数中段纤维的根数n，计算Nm。 Nm＝L/G=10×n/G
品质支数：
各种细度羊毛实际可能纺得的英制精梳毛纱支数 表示平均直径在某一范围内的羊毛细度指标 用某一数值代号表示羊毛纤维的直径范围，数值越大，羊毛纤维越细，
可纺支数也越高
绵羊毛品质支数与平均直径的关系
我国规定
国际标准
品质支数(S) 平均直径(um)
支数代号(S)
平均直径(um)
32
细度指标表示及其单位
指标 线密度
纤度 公制支数 英制支数
表示
Nt(Ntex、Tt) Ndt(Ndtex、
Tdt)
ND Nd(Nden))
Nm
Ne
单位
特克斯(tex) 、号 分特(dtex)
适用品种 棉、麻、毛
旦尼尔(Denier) 旦(Den、D)
公支(Nm、N)
英支(S)
蚕丝、化学长丝
棉、毛 棉、纱线
140
16.25-16.74
56
27.1-29.0
150
15.75-16.24
58
25.1-27.0
160
15.25-15.74
60
23.1-25.0
170
14.75-15.24
64
21.6-23.0
180
14.25-14.74
66
20.1-21.5
190
13.75-14.24
70
19.75-20.0
定义：单位长度的质量（线密度）或单位 质量的长度（线密度的倒数）
物理意义： 本节的主要内容：纤维的细度指标、纤维
的细度测定、细度与成纱质量的关系；
第一节 纤维的细度
一、纤维细度的指标
（一）直接指标
1、截面积 2、周长 3、直径（圆形截面的纤维） 4、投影宽度（非圆形截面的纤维）
一、纤维细度的指标
ND
Gk L 90Βιβλιοθήκη 0 常用于化纤长丝和蚕丝。
一、纤维细度的指标
2、定重制：是指一定重量纤维的长度
（1）公制支数(Nm) 在公定回潮率下每克重纤维所具有的长度米数。
L Nm Gk
常用来衡量棉、毛纤维的细度。 （2）英制支数(Ne)
1磅重的纤维长度有多少个840码，称为多少英支(s)。 多用于衡量纱线的细度。
55.1-67.0
80
19.25-19.75
36
43.1-55.0
90
18.75-19.24
40
40.1-43.0
100
18.25-18.74
44
37.1-40.0
110
17.75-18.24
46
34.1-37.0
120
17.25-17.74
48
31.1-34.0
130
16.75-17.24
50
29.1-31.0
二、纤维细度的测定
2、气流仪法（棉，羊毛）
在一定容积的容器内放置一定重量的纤维，容器两端有网眼板， 可以通过空气，当两端有一定压力差的空气流过时，则空气流量 与纤维的比表面积平方成反比例关系。
3、显微镜投影法
三、细度与纺纱工艺和成纱质量的关系
1、纤维越细，容易扭结、折断而产生短绒和棉结， 不易伸直；
第二章 纺织纤维的形态特征
纤维形态结构： 表面形态 内部形态
表面形态： 以纤维轮廓为主的特征，其主要包
括纤维的长短、粗细、截面形状与结构、 卷曲和转曲等几何外观形态。
第二章 纺织纤维的形态特征
第一节 纤维的细度 第二节 纤维的截面形状 第三节 纤维的长度 第四节 纤维的卷曲和转曲
第一节 纤维的细度
中空纤维降低了纤维的密度，实现了纤维材料的轻量化； 纤维中空化还可以提高纤维截面的极惯性矩，即提高了纤维的刚
度； 纤维中空化改变了其光学特性，中空部对光的漫反射可增强纤维
的不透明感； 中空化可以提高纤维的孔隙率、蓬松度及比表面积，从而改善了
（二）间接指标：纤维长度与重量之间的关系表示
1、定长制：是指一定长度纤维的重量
(1)线密度(特数) 是指1000m长纤维在公定回潮率下的重量(g)。
Nt
Gk L
1000
常用于衡量棉、麻和毛等纤维的细度 。 特数单位太大，纤维常用分特Ndt
（2）纤度(旦数) 是指9000m长纤维在公定回潮率下的重量(g)。
一、纤维细度的指标
（三）指标之间的换算
间接细度指标的换算
N te x
N den 9
1000 Nm
直接细度指标（直径d）与间接细度指标的换算
d 0.03568 Ntex
d 0.0113 Nden
d 1.129 Nm
d——纤维直径（mm）；γ ——纤维密度（g/cm3）
截面形状影响：
---纤维的卷曲状态、比表面积、抗弯刚度、 密度、摩擦性能等；
---与纤维的手感、风格及性能密切相关；
---在纤维复合成纱时，不同截面形态的纤 维在纱线截面内的填充程度也不同，这 同样也会影响到最终织物产品的品质。
一、纤维异形化
1.异形纤维的定义： ---非圆形截面的化学纤维。
一、纤维的细度指标
（四）其它指标
马克隆值(Micronaire)：一定量棉纤维在规定条件下的空气流量反映 棉纤维细度与成熟度的综合指标
数值越大，纤维越粗，成熟度越高 无量纲，分为三级
A级：3.7-4.2(最好) B级：3.5-3.6和4.3-4.9(标准级) C级：3.5以下和4.9以上(最差)
2、纤维越细，成纱强度越高；成纱条干越均匀； 3、纤维越细，织物越柔软；
第二节 纤维的截面形状
天然纤维具有各自的截面形态：毛纤维 大部分为圆形，棉纤维接近腰圆形，木 棉纤维为近圆形，丝纤维近似三角形， 麻纤维为椭圆形或多角形等；
化学纤维的界面形态：根据人们的意愿 设计异形喷丝孔，此外，可控制纤维的 成形过程。
2.纤维截面变化又称异形化 一种是纤维截面形状的非圆形化，包括
轮廓波动的异形化和直径不对称的异形 化； 另一种是截面的中空和复合化。
3.纤维异形化的好处：
异形截面纤维一般蓬松度较好，抗起毛起球，可以消除化纤光滑 的手感，可以解决丝的光泽和丝鸣问题；
异形中空丝与常规纤维相比改变了纤维集合体的密度、热阻、孔 隙率、蓬松度、纤维截面的极惯性矩、比表面积，中空纤维的空 隙内有大量的静止空气，从而可提高其热阻和保暖性能；