纺织纤维的形态及基本性质
纺织纤维的结构和主要化学性能
棉纤维的主要化学性能
酸对纤维素的作用 染整加工中，漂白酸洗、酸退浆——稀 硫酸使浆料水解，转化为水溶性较大的 产物，（H+起催化作用。1，4甙键断裂， 与水分子形成两个羟基，一个是自由羟 基，无还原性；另一个是半缩醛羟基， 具有还原性。 ）从而从织物上脱落下 来。1，4甙键对酸特别敏感，所以酸处 理时必须严格控制工艺。
棉纤维的其他化学性能
氧化剂对纤维素的作用 纤维素对氧化剂不稳定，一些氧化剂使 。 纤维素发生严重降解。在漂白过程中， 要选择适当的氧化剂，并严格控制工艺， 将损伤降到最低。 热对纤维素的作用 温度过高时，空气中的氧也能使纤维 氧化生成氧化纤维素，从而损伤纤维
粘胶纤维的形态结构
形态结构Hale Waihona Puke 截面：不规则锯齿状，多有皮芯结构。
铜氨氢氧化物对纤维素的作用
氢氧化铜与氨或胺的配位化合物如铜氨溶液 或铜乙二胺溶液，能使纤维素直接溶解。纤 维素在铜氨溶液和铜乙二胺溶液中，分别形 成纤维素的铜氨配位离子和铜乙二胺配位离 子。纤维素铜氨化合物受到稀无机酸作用时， 可迅速而完全地分解，并析出纤维素。在化 学纤维工业中，利用这一原理制造的再生纤 维素纤维称为铜氨人造纤维 。
8238寝室
棉纤维的结构和主要化学性能
棉纤维是最常见的，棉纤维是地 球上最丰富的和最纯净的纤维素纤维。 是迄今为止最重要和使用最广泛的单 一细胞的种子纤维。是从棉籽表皮上 细胞突起生长而成的。
棉纤维的形态结构
形态结构： 棉纤维是一个上端封闭、下端敞开的 干瘪的管状细胞，在显微镜的观察下， 成熟的棉纤维纵向呈扁平带状，并具 有天然扭曲：横截面呈腰形或耳形， 是由较薄的管状的初生胞壁、较厚的 螺旋状的次生胞壁较小的瘪缩的中空 胞壁缩构成的。
2 纺织纤维的定义及基本性能
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༆ࣳ۸ᕃғ30-40 ྷࣳ۸ᕃғ70-150 Ӿᳩᕃᖌғ51-65
纤维长度与工艺的关系
l 纤维长度与成纱强度的关系： ࣁٌ՜կፘݶӥ҅ᕃᖌ᩼ᳩ҅౮ᕏ୩ଶ᩼य़҅ࣁᦤכ౮
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YG008 型复丝强力机
l 纤维长度与成纱毛羽关系：
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l 纤维短绒率与成纱强度、条干的关系：
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2.4.3 卷曲
2.3 纺织纤维的基本性能
① 一定的长度和长度整齐度； ② 一定的细度和细度均匀度； ③ 一定的强度和刚性； ④ 一定的延伸性和弹性； ⑤ 一定的抱合力和摩擦力； ⑥ 一定的吸湿性和染色性； ⑦ 一定的化学稳定性。
2.4 纺织纤维的主要质量指标
物理性能指标
长度 细度 比重 光泽 吸湿性 热性能 电性能 断裂强度
表示纤维拉伸性能的指标：断裂强度； 断裂伸长率；初始模量
（1）断裂强度
纤维的强度是指纤维抵抗外力破坏的能力，它在很大程度上决 定了纺织商品的耐用程度。
纺织材料学 2 纺织纤维的形态及基本性质
第一节 纤维的细度 第四节 纤维的卷曲与转曲 第二节 纤维的截面形状 第五节 纤维的吸湿性 第三节 纤维的长度 第六节 纤维的拉伸强度
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第二章 纺织纤维的形态及基本性质
纤维形态结构可以分为纤维表明形态结构和纤维内 部形态结构。表面形态结构是基于宏观尺度的研究， 而内部形态结构是基于分子或原子尺度的微观研究。 本章主要介绍纤维表面形态结构。
维粗细程度。分直接指标和间接指标。 一、纤维的细度指标 （一）直接指标 当纤维的几面接近圆形时，纤维的细度可以用直
径、截面积和周长等指标表示。通过光学显微镜 或电子显微镜观测直径d和截面积A，常用于羊毛 及其他动物毛，圆形化学纤维的细度表达。 截面积计算可近似采用下式。
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8
第一节 纤维的细度பைடு நூலகம்
四、纤维细度对纤维、纱线及织物的影响
纤维细度及其离散程度不仅与纤维强度、伸长度、刚性、弹性和形变 的均一性有管，而且极大的影响织物的手感、风格以及纱线和织物 的加工过程
（一）对纤维本身的影响
纤维的粗细将以你轩昂纤维的比表面积，进而影响纤维的吸附及染色 性能，纤维越细，其比表面积越大，纤维的染色性也会提高，纤维 间的细度不匀会导致纤维力学性质的差异，最终导致纤维集合体的 不匀，此外，纤维内的细度差异，会直接导致纤维的力学弱节，不 但影响外观和品质，最终影响产品的使用。
合成革（特细） ＜0.11
＜ 0.4
透气、防水、细密、麂皮特征
极细纤维
0.0001-0.1 0.09-0.12 吸附、超滤
纳米纤维
10-8-10-4
0.001-0.1 特殊功能
纺织纤维的形态及基本性质
LC
中段切断称重法示意图
• 一般棉LC=10或20m细度
2. 长纤维测试方法
• 采用周长1m在一定张力下绕取一定圈数（50圈或 100圈），达到吸湿平衡后称重计算。
3. 直径测量法
OFDA100测量仪
激光扫描纤维直径测量原理图
纤维的截面形状
一、异形化的方法
• 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；
• 截面的中空和复合化；
中空 复 合 轮廓波动异形 粗 糙 粗 糙 多 角
d
2
复合 复 合 直径变异异形
异 形
复合 多 叶 跑 道 双 凹 单 凹
纤维截面变化的过程、类型及相互关系
纤维的截面形状
中空截面也是一种异形截面，即纤维内部空缺异 形，与前面轮廓空缺是对应的。
纤维的细度
2. 对纱线质量及纺纱工艺的影响
- 与成纱强度的关系
在其它条件相同的条件下，纤维越细，成纱强度越高； - 与成纱条干的关系 在其它条件相同的条件下，纤维越细，成纱条干越均匀； - 在保证一定成纱质量的前提下，细而均匀的纤维可纺较
细的纱；
- 与纺纱工艺的关系 纤维越细，加工过程中容易扭结、折断而产生棉结、短 纤维。
纤维的截面形状
三、异形纤维的指标
径向异形度是异形纤维截面外接圆半径R与内切圆差 值对某一指定径向参数的百分数。
1. 相对径向异形度DR
DR R r 100 R
R r 100 R r
2
2. 平均径向异形度DM
DM
3. 理论径向异形度Dr
Dr
R r 100 r0
纤维的截面形状
纺织纤维必须具备的性质
纺织纤维必须具备的性质
纺织纤维是制做纱线的原材料,而纱线是制做面料的原材料，因此，纺织纤维（TextileFibers）必须具备其特别性质,任何一种纺织纤维，均必须具备下列各必要之性质：
一、牢度：纺织纤维必须具有相当之抗张强度，强度之最低限度可定为20千克/平方毫米或1.5克/丹奈尔（Denier）。
二、长度：纤维长度，愈长愈佳。
如长度在五毫米以下，则不易纺纱。
三、粗细：纤维愈细，纺成之纱线及织成之织物愈精致。
但若过细时，则强度随之变弱。
一般人造纤维之直径约在0.01至0.04毫米之间。
四、延展性及弹性：供制衣用者可弯曲不致折断,且能恢复原状等特性。
这些性质，皆与弹性及延展性直接有关，故纺织纤维必须具有适当之弹性及延展性。
五、胶著性：纺织纤维须具备能互相缠绕或胶著以成坚固纱线之特性，此性质大半因纤维之形状而定。
如棉纤维纤维扭曲，毛织维表面具有鳞片组织，因而易于互相缠绕而胶著。
这种性质于制造人造短纤维时，尤其重要。
六、保温性：衣服主要功能之一，为具有防寒御暑之性能，故纺织纤维必为热之不良导体。
七、耐久性：纺织纤维于织造、加工及使用时，均须承受相当程度力之作用，如无耐久之力，实无法使用。
八、不溶性：纺织纤维不但须有不溶于水的特性，即使对于肥皂水、弱碱、弱酸水等亦须不溶，因无论在织物之制成、加工过程中或制后使用时，皂水及弱碱、弱酸液，均为无法避免接触之物。
九、手感:手感柔软、乾、不粗硬。
上述九项为纺织纤维必具之特性。
如欲制造理想之织品，则更须具有易于通风透气的蕊吸性、及良好之光泽等，并须在生产时费用低廉，如此方为良好的纺织纤维。
《纺织材料学》第3版
《纺织材料学》第3版姚穆 主编第二章 纺织纤维的形态及基本性质 第五节 纤维的吸湿性一、纤维的吸湿指标 1．回潮率与含水率回潮率W ：纺织材料中所含水分重量对纺织材料干重的百分比。
含水率M ：纺织材料中所含水分重量对纺织材料湿重的百分比。
式中： a G ——纺织材料湿重； 0G ——纺织材料干重。
100(%)100(%)0⨯-=⨯-=aa a G G G M G G G W2．标准回潮率——纺织材料在标准大气条件下，从吸湿达到平衡时测得的平衡回潮率。
国际标准中规定的标准大气条件为： 温度（T ）为20℃（热带为27℃）， 相对湿度（RH ）为65%，大气压力为86~106kPa ，视各国地理环境而定。
我国规定的标准大气条件为：大气压力为1个标准大气压，即101.3kPa （760mmHg 柱），并规定了温、湿度的波动范围： 一级标准：T 20±2℃，RH 65±2%； 二级标准：T 20±2℃，RH 65±3%； 三级标准：T 20±2℃，RH 65±5%；纺织材料在实验测试前需进行调湿处理，通常在标准大气条件下调湿24h 以上即可，合成纤维调湿4h以上即可。
3.公定回潮率(Wk)——贸易上为了计重和核价的需要，由国家统一规定的各种纺织材料的回潮率。
i i P W W ∑（％）＝混 混纺纱的公定回潮率其中：Wi （%）——混纺材料中第i 种纤维的公定回潮率； Pi （%）——混纺材料中第i 种纤维的干重混纺比。
4.标准重量 Gk——是纺织材料在公定回潮率时的重量。
%1%1%)1(0a k a k k W W G W G G ++⨯=+⨯= 常用纤维的标准状态下的回潮率和公定回潮率纤维种类标准回潮率（%）公定回潮率（%）原棉7~811．1苎麻（脱胶）7~812亚麻8~1112黄麻12~16（生麻），9~13（熟麻）14细羊毛15~17--洗净毛--15山羊毛--15干毛条--18.25油毛条--19桑蚕丝8~911.0粘胶纤维13~1513醋酯纤维4~77涤纶0.4~0.50.4锦纶6 3.5~0.5 4.5锦纶664．2~4.5 4.5腈纶 1.2~2.0 2.0维纶 4.5~5.05丙纶00氯纶--0氨纶--1 常用纱线的公定回潮率二.纤维的吸湿机理1.吸着水分的种类根据水分子在纤维中存在的方式不同，可分为三种：（1）吸收水——由于纤维中极性基团的极化作用而吸着的水。
纺织纤维的形态及基本性质介绍
纤维细度及不匀对纤维、纱线、织物的影响
对纤维本身
- 粗细将影响其比表面积SS，纤维的吸附性能和染色性质；
- 纤维变粗，使纤维的弯曲刚度增大，点接触面积增大， 纤维变得刚硬和触感粘涩、偏冷； - 纤维间的细度差异，会引起纤维力学性质的差异。
对纱线质量及纺纱工艺的影响
卷曲及转曲
Length
Crimp and Convolution
棉纤维纵、横截面
绵羊毛纵、横截面
大麻纤维纵、横截面
桑蚕丝纵、横截面
涤纶纤维纵、横截面
晴纶纤维纵、横截面
粘胶纤维纵、横截面
四孔中空纤维横截面
导电纤维
纤维的截面形状（Cross Section）
纤维截面形状随种类而异，天然纤维具有各自的形态，化学 纤维则可以根据要求进行异形喷丝，从而获得异形截面纤维。
Gk ——纤维在公定回潮率下的重量，称为标准重量（g） L ——纤维长度（m）
同品种纤维，Nd↑，纤维越粗.
公制支数 Nm ——常用于棉纤维
在公定回潮率下，单位重量（克）的纤维所具有的长度：
L 10000 Nm Gk N dt
Gk ——纤维在公定回潮率下的重量，称为标准重量（g） L ——纤维长度（m）
ni为第i组中纤维根数含量比 n(d)为纤维根数概率密度函数
纤维直径分布直方图及分布曲线
细度测量方法
测长称重法
B
N dt
10G nLC
A
LC
104 nLC Nm Ndt g
n为中段纤维根数， G（ g ）、g （mg）为 所称重量
LC
中段切断称重法示意图
一般棉LC=10或20mm，毛麻一般LC为20或30mm
《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。
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10
细细度度不不匀匀指指标及标分及布分布
通过纤维平均直径及其离散 指标或平均线密度及其离散 指标来表示纤维细度不匀
N(d) n(d)
连续曲线
分组测量 直方图
m
d ni di
i 1
d dmanx(d)ddd dmin
d O
纤维直径分布直方图及分布曲线
m
CVd (di d)2ni d i1
ni为第i组中纤维根数含量比
n(d)为纤维根数概率密度函数
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细度测量方法 测长称重法
10G Ndt nLC
A
Nm
104 Ndt
nLC g
n为中段纤维根数， G（ g ）、g （mg）为 所称重量
B LC
LC
中段切断称重法示意图
一般棉LC=10或20mm，毛麻一般LC为20或30mm
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纺织纤维的形态及基本性质
Configuration And Fundamental Property Of Fibers
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1
形态（Configuration）
细度 fineness
横截面 Cross Section
长度 Length
卷曲及转曲 Crimp and Convolution
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如: 特数Nt (tex) 、分特数Ndt (dtex)
Nt
1000Gk L
Ndt
1000G0k L
旦尼尔ND
公制支数Nm
ND90L0k0G190Ndt
Nm
L Gk
10000 Ndt
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4
特克斯 Nt（tex） ——国际标准单位
在公定回潮率下，1000米长的纤维所具有重量的克数。
Nt
1000Gk L
合
异形
同品种纤维，Nd↑，纤维越粗.
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6
公制支数 Nm ——常用于棉纤维
在公定回潮率下，单位重量（克）的纤维所具有的长度：
Nm
L Gk
10000 Ndt
Gk ——纤维在公定回潮率下的重量，称为标准重量（g） L ——纤维长度（m）
同品种纤维， Nm ↑，纤维越细.
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7
直径细度指标与间接细度指标的换算
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16
对织物的影响
纤维细度与功能的关系
纤维细度种类 线密度（dtex） 直径（mm）
细旦
0.89~2.2
8.41~17.7
棉、丝型纤维 0.89~1.33
8.41~13.7
毛、麻型纤维 1.1~2.2
13.7～17.7ຫໍສະໝຸດ 超细0.011~0.89
3.0~11.2
皮革（特细） 0.011~0.11
12
直径测量法
长纤维测试方法
周长1m在一定张力下绕取 一定圈数（50圈或100 圈），达到吸湿平衡后称 重计算。
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13
振动测量法：利用纤维振动频率与线密度的关系。
气流仪测量法：利用不同细度的纤维比表面积不同，测量
气流阻力间接测量纤维线密度或实心圆截面纤维的直径。
声阻仪测量法：利用不同纤维的比表面积和共振频率不同，
0.9~4.0
极细 纳米尺度
0.0001~0.01 10-8~10-4
0.09~0.12 0.001~0.1
性能特征 柔软、均匀、高支轻薄化 柔软、均匀、高支轻薄化 柔软、均匀、高支轻薄化 吸湿、导湿、细腻、仿皮革 透汽、防水、细密、麂皮特
征 吸附、超滤、功能
特殊功能
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17
形态（Configuration）
d
4 9 13 0N γD
1.1 8
9ND γ
410 2
Nd γ
t
11 .28ND γ
4106
1 Nmγ
11.28 Nmγ
d纤维直径（m），γ纤维密度（g/cm3）
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8
纤维细度不匀及其指标
纤维之间粗细不匀
单根纤维沿长度 方向上的粗细不匀
中端粗，两边细
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9
纤维之间细度不匀
棉纤维：成熟度、品种、产地、生长部位等； 毛纤维：品种、年龄、生长部位、生长季节、饲养条件等； 麻纤维：生长条件、初生韧皮纤维细胞和次生韧皮细胞生长 期不同等； 蚕丝：蚕茧结构； 化学纤维线密度可控，均匀度总体较天然纤维好，但也受温 度、时间、牵伸力等因素的影响。
2
纤维的细度（Fineness）
细度：指纤维的粗细程度（沿长度方向）。
由于大部分纤维截面形状不规则及中腔、缝隙、孔洞 存在而无法用直径、截面面积等指标准确表达，习惯 上用单位长度的质量（线密度）或单位质量的长度 （线密度的倒数）来表示纤维细度。
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3
纤维细度的指标
直接法：用直径、投影宽度、截面积、周长、比表面积； 间接法：用长度与重量之间的关系表示。
测量声振动的阻尼系数，折算线密度和直径。
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14
纤维细度及不匀对纤维、纱线、织物的影响
对纤维本身
- 粗细将影响其比表面积SS，纤维的吸附性能和染色性质；
- 纤维变粗，使纤维的弯曲刚度增大，点接触面积增大， 纤维变得刚硬和触感粘涩、偏冷；
- 纤维间的细度差异，会引起纤维力学性质的差异。
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15
对纱线质量及纺纱工艺的影响
- 与成纱强度的关系 在其它条件相同的条件下，纤维越细，成纱强度越高；
- 与成纱条干的关系 在其它条件相同的条件下，纤维越细，成纱条干越均匀；
- 在保证一定成纱质量的前提下，细而均匀的纤维可纺较细的纱；
- 与纺纱工艺的关系 纤维越细，加工过程中容易扭结、折断而产生棉结、短纤维。
23
晴纶纤维纵、横截面
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24
粘胶纤维纵、横截面
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25
四孔中空纤维横截面
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26
导电纤维
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27
纤维的截面形状（Cross Section）
纤维截面形状随种类而异，天然纤维具有各自的形态，化学 纤维则可以根据要求进行异形喷丝，从而获得异形截面纤维。
中空
复合
d2
复
复
Ndt
1000G0k L
Gk ——纤维在公定回潮率下的重量，称为标准重量（g） L ——纤维长度（m）
同品种纤维，Ntex↑，纤维越粗 。
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5
旦尼尔（旦数）Nd（denier） ——绢丝，化纤常用指标
在公定回潮率下，9000米长的纤维所具有重量的克数。 ND90L0k0G190Ndt
Gk ——纤维在公定回潮率下的重量，称为标准重量（g） L ——纤维长度（m）
细度 fineness
横截面 Cross Section
长度 Length
卷曲及转曲 Crimp and Convolution
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18
棉纤维纵、横截面
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19
绵羊毛纵、横截面
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20
大麻纤维纵、横截面
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21
桑蚕丝纵、横截面
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22
涤纶纤维纵、横截面
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