纺织材料学 化学纤维
纺织 原材料
纺织原材料纺织原材料是纺织工业的基础，它直接影响着纺织品的质量和性能。
在纺织原材料中，最常见的包括纤维和染料。
纤维是纺织品的主要组成部分，它可以分为天然纤维和化学纤维两大类。
天然纤维是指来源于自然界的纤维，如棉花、丝绸、羊毛等。
这些纤维具有天然的柔软性和透气性，使得纺织品更加舒适。
同时，天然纤维还具有良好的吸湿性和排湿性，能够调节人体的湿热平衡。
然而，天然纤维的产量有限，价格也相对较高，因此在纺织工业中使用较少。
化学纤维是通过人工合成的纤维，如涤纶、腈纶、锦纶等。
这些纤维具有优异的性能，如强度高、耐磨性强、易染色等。
化学纤维的产量大，价格相对较低，因此在纺织工业中得到广泛应用。
然而，化学纤维也存在一些问题，如易产生静电、不透气等。
除了纤维，染料也是纺织品中不可或缺的一部分。
染料可以赋予纺织品丰富的色彩，使其具有吸引力。
目前，常用的染料主要包括天然染料和合成染料两种。
天然染料是通过植物、动物等天然材料提取而成的染料，如蓝莓、茶叶、蓝藻等。
这些染料具有天然的色彩和光泽，对人体无害，因此备受青睐。
然而，天然染料的生产成本较高，染色效果也相对较差。
合成染料是通过化学合成而成的染料，如偶氮染料、酸性染料等。
这些染料具有丰富的色彩、良好的染色效果和较低的成本，因此在纺织工业中被广泛使用。
然而，合成染料中也存在一些对环境有害的物质，对人体健康有一定的影响。
纺织原材料对纺织品的质量和性能起着至关重要的作用。
选择合适的纤维和染料可以使纺织品更加舒适、美观，并且对人体健康无害。
在未来的发展中，我们应该继续研究和开发更好的纺织原材料，以满足人们不断提升的生活需求。
只有这样，纺织工业才能不断进步，为人类创造更好的生活。
化纤纺织的定义
化纤纺织的定义化纤纺织是指利用化学纤维作为原料，通过纺纱、织造等工艺制成各种纺织品的过程。
化学纤维是指由人工合成或半合成的高分子材料制成的纤维，与天然纤维相比，具有更好的柔软度、强度和耐磨性。
化学纤维的发展与应用，使得纺织行业得以迅速发展，并且为人们的生活带来了更多的便利和舒适。
化学纤维的种类繁多，常见的有涤纶、锦纶、腈纶、氨纶等。
每种化学纤维都有其独特的特性和用途。
涤纶是一种最常见的化学纤维，具有优异的耐磨性和耐腐蚀性，常用于制作衣物、床上用品、家居用品等。
锦纶是一种具有良好弹性和耐磨性的化学纤维，广泛应用于制作袜子、泳衣等弹性要求较高的产品。
腈纶是一种具有优异阻燃性能和耐候性的化学纤维，常用于制作防火服装、防护服等。
氨纶是一种具有良好弹性和透气性的化学纤维，常用于制作运动服装、内衣等。
化学纤维的制造过程主要包括聚合、纺丝和加工三个环节。
聚合是指将单体通过聚合反应形成高分子材料的过程。
在聚合过程中，通过控制反应条件和添加催化剂等手段，可以调整化学纤维的分子结构和性能。
纺丝是将聚合后的高分子材料通过加热和拉伸等工艺，使其形成连续的纤维束。
加工是指将纺丝后的化学纤维进行染色、整理、印花等工艺处理，使其具备所需的颜色、手感和外观效果。
化学纤维的生产过程中，需要注意环境保护和资源节约。
在聚合过程中，需要控制废气和废水的排放，减少对环境的污染。
在纺丝过程中，需要控制温度和拉伸速度，以保证化学纤维的质量和性能。
在加工过程中，需要选择环保型染料和助剂，并严格控制染色液的使用量和回收利用。
化学纤维的应用范围非常广泛。
在服装方面，化学纤维可以制作各种款式、颜色和功能的衣物，满足人们对时尚、舒适和功能性的需求。
在家居方面，化学纤维可以制作床上用品、窗帘、地毯等产品，提供舒适和美观的居住环境。
在工业方面，化学纤维可以制作过滤材料、绝缘材料、增强材料等，满足不同行业对材料性能的要求。
总之，化学纤维的发展与应用，为纺织行业带来了巨大的变革和进步。
《纺织材料学》第五版网课题库附答案
第一章：纤维的结构1.大分子中的单基结构会影响纤维的哪些的性能（ABCD）A.耐酸性B.染色性C.吸湿性D.耐光性2.初生纤维的断裂强度可以通过拉伸工序提高，这是由于结晶度得到提高。
×（拉伸工序是取向度的提高。
）3.羊毛纤维是多细胞纤维，所以不存在原纤结构。
×（只要是纤维基本具备原纤结构，但具备完整的原纤结构的只有棉、毛纤维，合成纤维都不具有完整的原纤结构）4.（识记）纺织纤维的结晶度越高，纤维力学性能越好。
×（结晶度越高，纤维力学性能是越好，但是如果过高就会力学性能变差，就会成为脆性纤维，所以不是结晶度越高越好。
）第二章：纺织纤维的形态及基本性质5.其他条件不变，纤维越细，细纱强度（）DA.没有规律B.越低C.不变D.越强6.纤维越长，纱线中的毛羽（）CA.越多B.没有规律C.越少D.没有关系（在保证纺纱具有一定强度下，纤维越长，整齐度高，则可纺纱线性好，细纱条干均匀度好，纱面表面光洁，毛羽较少。
）7.纤维和纱线的特数越高，（）AA.细度越粗B.长度越短C.细度越细D.长度越长（线密度、纤度是正相关，公制支数是负相关。
）8.纺纱工艺设计时使用主体长度。
×（纺纱工艺设计使用品质长度作为参考参数。
）第三章：植物纤维9.（1）棉纤维的长度仅取决于纤维品种。
×（纤维的化学组成、物理性质和长度大小主要取决于生长的部位和本身结构）（2）棉纤维长度较长，即使有较多短绒，也不影响纱线条干均匀度。
（只要短绒的存在就会影响条干均匀度）（3）棉纤维越细，所纺纱线越细，条干均匀度越好，但纱线强力不好。
（纤维越细，所纺纱线越细，条干均匀度越好，纱线强力也会越好，因为细纤维间抱合力大，增加纱线的断裂强力）（4）（识记）棉纤维的成熟系数大小仅与次生层厚度有关。
√（5）正常成熟时，长绒棉成熟度系数比细绒棉的成熟度系数低。
×（两种不同品种的纤维成熟度没有可比性）（6）棉纤维成熟度系数越高，纤维强力越高，有利于成纱条干均匀度。
纺织材料学第2章纤维结构特征
呈平面锯齿形。纤维弹性好。
超分子结构：
? 分子间有范德华力、氢键力； ? 结晶度比涤纶略低 。
3、腈纶
大分子结构：
单体：
第一单体：丙烯腈（超过85%），纯丙烯腈纤维脆
第二单体：丙烯酸甲酯、甲醛丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯 等，改善弹性和手感。
S
：与S
3
结构相似。含有非纤维物质。
1
中腔：棉纤维生长停止后遗留下的内部空隙。有少数原
生质和细胞核残余物质。
二、蛋白质纤维结构特征
1、大分子结构 图 基本链节 ：α-氨基酸剩基
R侧基—羊毛：多、复杂，约25种氨基酸； 蚕丝：少、简单，约18种氨基酸。
大分子链空间构型 ： 羊毛：α螺旋卷曲型长链分子
如羊毛纤维大分子间的—S—S—。
? 四种结合力的能量大小： 共价键＞盐式键＞氢键＞范德华力
209.3~837.36J/mol 126~209.3J/mol 5.4 ～ 42.3J/mol 2.1～23j/mol；
? 四种结合力的作用距离： 共价键＜盐式键＜氢键＜范德华力
分子间力的大小取决于： 1.单基化学组成 2.聚合度 3.分子间距离
非晶区：纤维大分子无规律地紊乱排列的区域。 非晶区特点：
a.大分子链段排列混乱，无规律； b.结构松散，有较多的缝隙、孔洞； c.相互间结合力小，互相接近的基团结合力没饱和。
结晶度—结晶部分占整根纤维的百分比。
重量结晶度：纤维内结晶区的重量占纤维总重量的百分率。 体积结晶度：纤维内结晶区的体积占纤维总体积的百分率。
? 正、偏皮质细胞分布形式有“ 双边结构”和 “皮芯结构”。
? 双边结构：细羊毛的正副皮质细胞（结构与 性能不同）分布于纤维的两侧，并在长度方 向上不断转换位置，正皮质一般在纤维卷曲 处的外侧，而副皮质处于卷曲的内侧，使羊 毛具有天然卷曲。 图
纺织材料学-纤维的细度_图文
纺织材料学-纤维的细度_图文.ppt
第一节 纤维的细度及其分布
• 纤维细度是指纤维粗细的程度。
• 一、纤维的细度表征
• 纤维的细度指标有直接和间接两种。
• 直接指标是纤维粗细的指标，一般用纤维的直径 和截面积表示，适于圆形纤维。
• 间接指标是以纤维质量或长度确定，即所具有的 质量（定长制）或长度（定重制）表示，无截面 形态限制。定长制有纤度或称旦数(Den)和线密度 或称特数(tex)、分特数(dtex)；定重制有公制支 数。
• 已有四类方法基本上是围绕纤维平均细度 的概念进行的测量。显然，光学显微法、 OFDA法、LaserScan法，甚至将切断长度Lc 或自振长度L减少至几毫米，亦是纤维的或 纤维束间的细度不匀。
• 而对于一根纤维的纵向轮廓的测量，对实际加工 可能意义不大，但对纤维的可加工性和最终产品 的外观有影响，尤其是对高性能纤维的性质和高 支纱的外观粗细影响甚大。这需要纤维纵向轮廓 的快速与精细测量。
地采用气流仪法，其次为切断称重法；②毛纤维 几乎采用OFDA和LaserScan方法，其次为显微镜法 和气流仪法；③麻纤维为切断称重法，其次套用 显微镜法或OFDA法；④丝纤维大多为绞丝称重法 （类切断称重），其次显微镜法；⑤化纤短纤根 据毛型、棉型分别采用各自纤维在纺织加工工艺 体系中的测量方法，即上述①~④，偶尔采用振动 法测量；⑥化纤长丝一般用绞丝称重，或显微镜 法，其次为振动法。显然，麻、丝的细度测量是 落后原始的。
•
• •
• 可以看出纤维细度值相同时，其的直径可能不同 ，即有纤维密度的影响。其间换算为
化学纤维的分类
化学纤维的分类化学纤维是一种基于化学合成的人造纤维，其主要成分是聚合物。
化学纤维的使用广泛，可以用于制作衣服、被子、地毯、织物等各种材料。
根据不同的材料和生产工艺，化学纤维可以分为多种类型。
一、聚酯纤维聚酯纤维是以聚对苯二甲酸乙二醇酯为主要成分的一种化学纤维。
它的特点是耐高温、耐光、强度高、回弹性好，透气性也比较好。
聚酯纤维通常用于制作衣服、鞋子、箱包、玩具等。
此外，它还可以用于制作各种化纤织物、非织造布、地毯、绳、针织品等。
二、聚酰胺纤维聚酰胺纤维是以聚合物为主要成分的一种化学纤维。
它的特点是强度高、柔软、耐磨损、不易变形，并具有优良的垂直性，适合制作成各种面料。
聚酰胺纤维广泛用于制作各种衣物、地毯、鞋子、皮带、办公用品、机械零件等。
三、聚丙烯纤维聚丙烯纤维是以聚丙烯为主要成分的一种化学纤维。
它具有优良的尺寸稳定性、垂直性及阻燃性能，透气性不足。
因此聚丙烯纤维通常用于制作各种化纤纺织品、织物、绳索、滤袋、地毯、汽车内饰、建筑隔热材料、医用毯等。
四、聚氨酯纤维聚氨酯纤维也称为弹性纤维，是以聚氨酯为主要成分的一种化学纤维。
它的特点是柔软、弹性好、尺寸稳定、不缩水、不起毛球，适合制作各种贴身衣物、内衣、偏面料、运动装备、人造皮革、医用材料等。
五、聚乙烯纤维聚乙烯纤维是以聚乙烯为主要成分的一种化学纤维。
它具有轻巧、耐磨损、柔软、防水、隔热等性能，通常用于制作各种包装材料、室内用品、运动装备等。
六、氨纶氨纶是一种合成纤维，属于弹性纤维类。
它的特点是具有极高的弹性，能够达到5~7倍的拉伸度，而且可以保持原来形状不变。
氨纶通常用于添加到其它纤维里面，成为一种混纺纤维。
混纺的氨纶制品柔软且富有弹性，常用于制作各种贴身衣物、内衣、泳衣、运动装备等。
七、聚苯乙烯纤维聚苯乙烯纤维以聚苯乙烯为主要成分。
具有阻燃性、难燃性、轻巧和不易变形的特点，通常用于制作电器配件、造纸工业用品、滤料、建筑隔热材料、服装夹芯材料等。
八、聚氨基甲酸甲酯纤维聚氨基甲酸甲酯纤维是一种新型的化学纤维，以聚合物为主要成分，具有优良的弹性、回弹性和柔软性。
纺织材料学 第三章 纤维形态的表征-细度
d 11.28 Ndt
d 1128
Nm
纤维细度值相同，其直径可能不同，其换算关系为：
d1 2
d2
1
直径细度指标（直径）与间接细度指 标的换算：
式中：d----纤维直径（mm）
δ----纤维密度（g/cm3)
二、纤维细度不匀指标
纤维的细度不匀主要包括两层含义：
➢ 纤维之间的粗细不匀； ➢ 纤维本身沿长度方向上的粗细不匀。
为显微镜法和气流仪法； ➢ 麻纤维：主要采用切断称重法，其次为显微镜法或
OFDA法； ➢ 丝纤维：主要采用绞丝称重法其次为显微镜法； ➢ 化纤短纤：根据毛型、棉型分别采用相应的测试方
法； ➢ 化纤长丝：一般采用绞丝称重法或显微镜法，其次
为振动法。
2．细度及其不匀对纤维集合体性质的影响
（1）对纤维本身的影响
ε——空隙率，未被纤维占据的体积的比率 S0——纤维的比表面积（单位体积纤维的表面积）
μ：空气粘滞系数粘滞系数（与环境温湿度有关可通过 温湿度修正使其保持一致） ε：样筒内纤维的空隙率（即纤维集合体内的空间体积与纤维集合体总体积之比）；
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在纤维塞质量M和测量参数（A,L,u）不变的情况下：
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2．细度不匀指标及分布
（1）不匀率指标
直径不匀是纤维细度不匀的最主要和最有效 的指标，包括：
➢ 直径均方差和变异系数 ➢ 直径平均差和平均差系数
偏差是衡量测量精密度的尺度， 它表示一组平行测量数据之间相 互接近的程度。在实际测量中， 偏差的大小比误差的大小更重要
(极差，平均差，标准差）。
➢ 细纤维(比表面积增大）：吸湿性好，染色性好， 纤维柔软，色泽乳白化，纤维成形后结构均匀、力 学性能提高；
主要化学纤维用途
主要化学纤维用途化学纤维是指以化学方法从天然原料或合成原料中提取纤维素、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯等物质并经过纺丝工艺加工而成的纤维，是人类在纺织领域的重要材料之一、化学纤维具有优异的物理性能和化学性能，广泛用于纺织、医疗、农业、建筑、汽车等领域。
以下是主要化学纤维的用途。
1.涤纶纤维（聚酯纤维）：涤纶纤维具有良好的耐磨性、耐热性和抗皱性，广泛用于纺织品制造。
常见的涤纶纤维制品有衣物、床上用品、鞋子、袋子等，也用于汽车座椅面料、行李箱、帐篷、钓鱼线等。
2.锦纶纤维（聚酰胺纤维）：锦纶纤维具有优秀的抗拉伸性能和耐磨性，常用于制造衣物、内衣、袜子、泳衣等。
锦纶纤维还可用于汽车座椅、安全带、行李箱、绳索等制品。
3.腈纶纤维（聚丙烯腈纤维）：腈纶纤维是一种高强度、耐磨损的纤维，常用于制造运动服、鞋子、行李箱等。
由于其耐寒性好，还可用于制作军事用品、防寒服装等。
4.聚酰胺纤维：聚酰胺纤维通常以尼龙的形式存在，具有优良的机械强度和耐磨性，常用于制造各种绳索、钓鱼线、缝纫线等。
聚酰胺纤维还可用于制造帐篷、帆布以及航空航天领域的材料。
5.聚丙烯纤维：聚丙烯纤维具有良好的抗菌性能、耐酸碱性和抗紫外线性能，常用于制造医疗用品如口罩、外科手术服等。
聚丙烯纤维还可以制作家居用品、地毯、过滤材料等。
6. 聚醋酸纤维（Tencel纤维）：聚醋酸纤维是一种天然纤维的替代品，具有良好的透气性、吸湿性和抗皱性，常用于制造高档床上用品、服装等。
它对环境友好，可生物降解，对环境的污染较小。
化学纤维的用途不仅限于上述几种，还有其他的应用领域，如建筑材料、汽车零部件、运动器材、农药和肥料等。
随着科技的发展，化学纤维的用途将进一步扩展和创新，为各行各业带来更多的可能性。
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化纤制造原理：
用适当的方法将某些高聚物制成粘度适当的粘液， 加工成丝。
成纤高聚物要满足三个条件： （1）线性分子结构； （2）适当的分子量； （3）凝固后的纤维中，大分子间应该具有足够的结合能。
化纤制造过程：
纺织材料学 化学纤维
纺织材料学 化学纤维
纺织纤维发展的历史
天然纤维 公元前5000年~ （毛皮）、亚麻、羊毛、丝、棉
再生纤维 1889年巴黎世界博览会 粘胶纤维、醋酯纤维、铜氨纤维
合成纤维 1935年 杜邦公司 卡罗瑟斯 尼龙、涤纶、腈纶、维纶、丙纶、氨纶
高功能纤维 1965年 仿丝、仿毛、抗静电、吸湿、阻燃、防水 1988年 新合纤
5万孔以上
300~孔
长丝后加工：
初生丝→①牵伸→ ②热定形→③加 捻和成卷→④上油→⑤倒卷（络筒） → ⑥包装出厂
短纤维后加工：
初生丝→①集束（多次）→②牵伸→水洗→ ④上油→⑤卷曲→ ⑥热定形→切断→⑦ 打包出厂
主要后加工工艺的作用：
牵伸：改善取向和结晶。 （牵伸倍数不同可以制成不同强伸度的化纤）
涤纶
1、聚酯纤维(PET)
含有酯基的高聚物，主要品种是聚对苯二甲酸乙二酯纤维，商
品名为涤纶。
化学结构式：
O
O
C
C O CH2 CH2 O n
2、聚酰胺纤维(PA)
分子主链由酰胺键连接起来的一类纤维，目前主要用于纺织
的有聚酰胺6和聚酰胺66。
化学结构式： 聚酰胺6
H
O
N (CH2)5 C n
聚酰胺66
2010年我国人均纤维消费量达到15公斤左右，世界 的 纤 维 消 费 量 达 到 7050 万 t, 人 均 纤 维 消 费 量 为 10.4kg。
欧美国家人均纤维消费量分别为21.5公斤和37.2公 斤。
国内较大的化纤生产基地：
上海金山、辽宁辽阳、江苏仪征、天津大港、 四川长寿等
化纤发展的方向： 差别化（超细、异型、复合、高感性（仿毛、
粘胶纤维:
粘胶纤维是以自然界中的木材、竹片、棉短绒等为原料， 经化学加工制成。
世界上最早投入工业化生产的化学纤维品种。 主要产品为粘胶长丝和粘胶短纤两类，其中粘胶短纤产
量较大，约占粘胶纤维总产量的90%左右。 2011年产量约为339.2万吨。粘胶纤维的生产主要集中在
中国，2011年中国粘胶纤维产量约占世界总产量的60%， 其余粘胶纤维产量较大的地区有东盟、西欧和印度，三 者粘胶纤维产量之和约占总产量的35%。
湿法纺丝: 将制备的纺丝液从喷丝孔中压出,成细流状,在 液体凝固浴中固化成丝.
干法纺丝: 在热空气中因溶剂迅速挥发而固化成丝.
纺丝速度
喷丝孔数
熔融纺丝 湿法纺丝 干法纺丝
900~1200米/分 纺丝速度快
50~100米/分 速度慢
200~500米/分 速度较慢
长丝：几孔~几十孔 短纤维：300~1000孔
仿丝、仿麻）等） 功能化（防水、透气、防油、抑菌、保暖、阻
燃等） 高性能化（高强、高模、耐高温等）
涤纶单丝产品
喷丝
网络丝
网络丝： ------将长丝通过特殊喷嘴, 在高速气流的作用下,使 复丝吹散被分成几股相互 纠缠形成网络节,以增加 丝束抱合性的一种空气变 形加工方法,其产品称为 网络丝。
目前常见的网络丝有涤纶、 丙纶、锦纶等单一品种的长丝 网络,因而网络丝产品被限制在 仿丝绸、仿麻、仿毛等纯化纤 织物范围内 。
化学短纤维：
长度
棉型 毛型 中长型
33~38 mm 76~114 mm 51~76 mm
细度
1.2~1.5 D 3~6 D 2~3 D
不同光泽度纤维
改性腈纶
改性腈纶（无光）
高性能纤维 碳纤维 1960年 粘胶基 1970年 腈纶基
芳香聚酰胺纤维 1965年 间位芳族聚酰胺(Nomex)
1971年 对位芳族聚酰胺(Kevlev)
新合纤：应用高分子改性、特殊异型截面 化、 超细纤维化、混纤化、表面处理及染整后处理 等综合的纤维制造高技术，从最初的仿真丝技 术，到目前超真丝的高感性功能水平，即所谓 的新合纤。
（1）制备纺丝液 （2）纺丝
（3）后加工
熔融法：
将成纤高聚物加热到熔点以上熔融成熔体,制 成纺丝液。
溶液法:
将成纤高聚物溶解在某种溶剂中制成纺丝液。
纺丝：
将纺丝液定量从喷丝孔挤出,呈细流状,再在 适当介质中固化成细丝的过程,称为纺丝。
熔体纺丝: 将熔融的成纤高聚物熔体从喷丝孔中压出,在周 围空气中冷却固化成丝.
热定型：经过拉伸后的纤维在结构上不稳定、易发生热收缩，经过热 定型后可以消除气内应力，降低热收缩，使合纤的尺寸和形状稳定。
卷曲：增加纤维间的抱合力，提高可纺性。 上油：有利于集束、降低摩擦、消除静电。 水洗：去掉有害的残余物质，如反应不完全的残余单体，凝固浴中的
残余溶剂等。
中取向丝（MOY）也称中速纺丝
高科技纤维:依靠高技术和纤维学科最新的基础 理论概念研制成功的具有高性能和高功能的一 系列新纤维材料,称为高科技纤维。
人均纤维消费量是衡量一个国家或地区人们衣着消 费水平的重要指标。
2000年我国人均纤维消费量达到7.5千克，世界人 均纤维消费量为8.7千克。
2006年我国人均纤维消费量达到14公斤，已超过世 界平均水平。
H
HO
O
N (CH2)6 N C (CH2)4 C
n
3、聚丙烯腈纤维(PAN) 其基本组成单元化学式为：－CH2－CH(CN)－ 商品名为腈纶。
4、聚乙烯醇纤维(PVA) 其基本组成单元化学式为：－CH2－CH(OH)－
纺织上主要使用聚乙烯醇缩甲醛纤维，商品名为维纶。
5、聚丙烯纤维(PP) 其基本组成单元化学式为：－CH2－CH(CH3)－ 商品名为丙纶。
卷绕速度：2000~3000 m/min
无晶态结构，取向度低，是拉伸丝（DY）和网络丝 （DTY）的原料。 预取向丝（POY） 卷绕速度：3000~4000 m/min 有一定结晶，并且由于卷绕速度较高，丝条与空气磨擦力 随之增加，丝条张力增大，纤维的取向度较高，因此便于 储存、运输，主要用于制造网络丝（DTY）。 全取向丝（FOY） 卷绕速度：6000~8000 m/min （几乎没有剩余拉伸倍数）