纤维的分类与内部结构
常见纤维及分类
常见纤维及分类常见纤维及分类纤维：直径数微米或略粗些，长度远大于直径。
纺织纤维：纤维中长度达到数十微米以上，具有一定强度，一定可绕性，互相纠缠抱合性能和其他服用性能而可以生产纺织品。
天然纤维：凡是自然界里原有的或从经人工种植的植物中、人工饲养的动物毛发和分泌液中直接获取的纤维，统称为天然纤维。
棉纤维及其质量检验成熟度：纤维胞壁细胞的增厚程度分类马克隆值：一定棉纤维在规定条件下的透气性的量度，以马克隆刻度表示。
棉纤维的长度、细度和成熟度与纺纱工艺和其他性能的关系纤维长度越长，纱强度增强，可纺纱越细，可纺纱越均匀。
质量检验方法：手感目测法；仪器检验；单唛试纺；毛纤维的正偏皮质的区别及缩绒正皮质细胞：结构较疏松，含硫量相对少，容易与酶等化学试剂反应，吸湿好，机械性能柔软，抗酸性强。
偏皮质细胞：结构较紧密，含硫量相对较多，不易反应（有较多硫键），酸性染料易着色，吸湿差，机械性能硬，抗酸性弱。
缩绒性：纤维在热湿机械的外力作用下纤维集合体逐渐收缩紧密，并相互穿插缠绕，交编毡化的过程叫缩绒。
羊毛的这种特性称为缩绒。
缩绒性成因:内因：a、羊毛鳞片存在摩擦效应使运动极端向前;b、羊毛卷曲，运动方向空间轨迹复杂；c、优良的弹性，紧密缠绕（毡化）；外因：热湿（鳞片充分张开），机械外力。
防缩：氯化法、树脂法、氯化—树脂法手扯长度：用手扯尺量法测得棉纤维的长度。
品质长度：用来确定纺纱工艺的长度指标，比主体长度长的那一部分纤维的加权平均长度。
主体长度：重量最重的那一部分纤维的重量。
加权平均长度，含量最多的纤维的长度。
跨距长度：短绒率<20mm或16mm纤维的质量百分比。
特克斯：1000m长的纱线在公定回潮率时的重量克数Nt=1000Gk/L.公制支数：在公定回潮率时，1克纤维所具有的长度米数。
英制支数：1磅纱线长为840码的倍数Ne=L/840Gk.Ne VS Nt :590.5/Nt*(1+Wk)/(1+Wk’)<自已推导>。
第四章纺织纤维的内部结构
周的 侧基比较均衡，侧基之间的结合力小，
从而使链节容易绕主链键 旋转，大分子伸
直、弯曲容易，反之链节不易弯曲或伸直，
这 种特征叫做大分子柔曲性。大分子柔曲
性好，纤维弹性好，较易 变形。
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5.基原纤：几根直线链状的大分子 相互平行，按一定的距离，一定位相， 一定相对形状，结晶态的很细的分子束
6.微原纤：若干基原纤排列结合成 较粗的结晶态大分子束
若取向度f=60%--75% 高 结晶度r=40% 中 则高强低伸
八、锦纶 1.大分子结构：
2.大分子柔曲性好，易变形，做弹力丝容易 3.吸湿染色比涤纶好，因为极性基团多 4.结晶度低 5.取向度高（高拉伸） 6.强力伸长适中，耐磨性最好 7.不耐晒
九、腈纶 1.大分子结构空间螺旋形，使得分子不易靠拢
第四章纺织纤维的内部结 构
第四章 纺织纤维的内部结构
第一节 基本概念 第二节 各种纤维的内部结构 第三节 研究纤维结构的几种测试原理简介
第一节 基本概念
一、概念
1.单基：组成高聚的个数
4.大分子柔曲性：线性大分子，如果
主链上的原子键弹性好，侧基少，主链四
7.原纤：若干微原纤组成的由非晶 区间隔的结晶态的大分子束
8.巨原纤：原纤组成的大分子束 9.纤维：由巨原纤组成
10.大分子间的结合力 1）分子引力（范德华力）、静电
力、诱导力、色散力 2）氢键、极性基团
3）盐式键
4 ）化学键
二、大分子聚集状态 1.结晶态： ①分子排列规整 ②缝隙孔洞少
③吸湿困难 ④强力高 ⑤变形小 2.非晶态：与结晶态相反 取向度： f=0， f=1 大分子沿纤
于羊毛 3.结晶度、取向度高于羊毛 4.弹性比羊毛差，无α-型螺旋 5.强度高，伸长小，吸湿比羊毛小
纺织材料与检测课件——纺织纤维的内部结构
●定义
高聚物分子链开始运动或冻结的温度。
●玻璃化温度的使用价值
玻璃温度是非晶态高聚物作为塑料使用的最高温度；是作为橡胶使用的最低温度。
●影响玻璃化温度的因素
高聚物的各种特征温度
升温速度
主链柔性
分子间 作用力
外力大小 作用时间
影响玻璃化 温度的因素
相对分 子质量
增塑剂
交联
共聚
END
范围：0.8×103～8.4×103J/mol
静电引力
高聚物的物理状态
●线型非晶态高聚物的物理状态与平均相对分子质量M、温度T的关系
Tf 过渡区 黏流态
T 高弹态
Tg
二、结晶态高聚物的物理状态 ●结晶态高聚物的形变-温度曲M线
玻璃态
高弹态、黏 流态及两者 之间的过渡 区均随相对 分子质量和 温度的增加 而变宽。
分子链近链端部 分链段内旋转
分子链侧链部 分链段内旋转
☆整个分子链的运动（重心发生位移） 条件：存在分子间或内的干扰和纠缠时，不能实现整个分子链的运动；
在溶液和熔融状态下，通过链段一方向的运动可以实现整个分子链的运动。
干扰点 纠缠点 存在干扰、纠缠时的整个分子链运动
溶液及熔融状态下的整个分子链运动
高低，位能越低越容易旋转。分子结构不同，位能不同，一般电负性大、取代基多或大， 位能越大。 0o 60o 120o 180o 240o 300o 360o θ
高分子链的内旋旋转本转质过与程小中分的子位一能般，变只化是σ键多，内旋转复杂高，分构子象多链。的内旋转
共轭双键 由于分子链整个形成共轭体系，造成旋转困难，故只有刚性而无柔性。如 聚乙炔 ～CH＝CH－CH＝CH－CH＝CH－CH＝CH～
第二章 纤维的结构概述分析
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▪ 1．定义：构成纤维大分子的单基的数目， 或一个大分子中的单基重复的次数。
▪ 大分子的分子量＝单基的分子量×聚合度
▪ 2． 常用纤维的n： ▪ 棉、麻的聚合度很高 ，成千→上万； ▪ 羊毛 576； 蚕丝 400； ▪ 粘胶： 300-600； ▪ 一根纤维中各个大分子的n不尽相同，具
有一定的分布→高聚物大分子的多分散性。
－(A)n－A〞
•
其中： A′、A〞——端基；n——
聚合度。
• 2．常用纺织纤维单基的化学组成：见下图
• 单基的化学结构、官能团的种类决定了纤 维的耐酸、耐碱、耐光、吸湿、染色性等， 单基中极性官能团的数量、极性强弱对纤 维的性质影响很大。 例：大分子亲水基团的多少和强弱—→ 吸湿性 ；分子极性的强弱—→电学性质
1) 碳链大分子：
纤维的大分子主链都是靠相同的碳原子以共 价键形式相联结的。
例：乙纶、丙纶、腈纶—— 可塑性比较好，容易成型加工，原料比较
简单，成本便宜。 但一般均不耐热，易
燃甚)杂链大分子：
❖ 大分子主链除碳原子以外，还有其它原子 如氮、氧等，它们都以共价键相联结，即 主链是由两种以上的原子所构成的。
• 柔顺性好的纤维，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。
• 单键的内旋转是大分子链产生柔曲性的根源。对
于高聚物而言，其中的大分子链的内旋转除了受 分子内原子或基团相互影响外分子间作用力也有 很大影响。
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纤维种类的不同，构成纤维的大分子主链的 原子也有多种类型。从现有的主要纤维来看， 大致有三种类型 ：
第二章 纤维结构概述
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。 1.研究纤维结构的目的 2.纤维结构
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
化学纤维的分类与命名
黏胶玻璃纸
长束黏胶纤维
黏胶短纤
有色黏胶短纤
铜氨纤维
醋酯纤维
涤纶
POY
FDY
DTY
毛条
红色涤纶短纤
仿羽绒涤纶短纤
锦纶
POY 短纤
FDY
DTY
锦纶黑DTY
腈纶
短纤
毛条
丝束
毛毯
氨纶
长丝
包芯线
合捻纱
包覆纱（单包）
包覆纱（双包）
包芯纱
丙纶
维纶短纤
维纶
维纶纱线
维纶滤布
维纶除尘袋
01 长 丝
在化学纤维制造过程中，纺丝流体（熔体或溶液）经纺 丝成型和后加工工序后，得到的长度以千米计的纤维称为化 学纤维长丝。
形态结构
化纤长丝
单 丝：长度很长的连续单根纤维。
复 丝： 两根或两根以上的单丝并合在一起组成的丝条。
化学纤维的复丝由8～100根以下单纤维组成。
捻 丝：复丝加捻成为捻丝。
棉纤维截面图
羊毛纤维
蚕丝
麻纤维
Plant
Retting
Stripping
Root Cutting Raw Jute
Selection
Weaving
Weaving
Traditional Products
Diversified Products
2
化学纤维
人造纤维
合成纤维
粘胶
增白黏胶长丝
有色黏胶长丝
学名、英文名
再生纤维素纤维
Viscose
聚酯系
聚对苯二甲酸乙二酯纤维 polyester
化
学
脂肪族聚酰胺系
聚酰胺 6 纤维 nylon 6
化学纤维
七、氯纶—聚氯乙烯纤维（polyvinyl chloride）缩写PVC 1、纤维来源： 2、性能 1）吸湿性差（ WK=0），染色困难。 2）电绝缘性好 3）弹性较好。 4）阻燃性好 5）耐热性差。 氯纶在工业上应用很广。
复合纤维截面图
异形纤维截面和喷丝孔板形
熔体纺丝工艺流程图
湿法纺丝法纺丝
涤纶纤维可塑性和可变性大，所以可对涤纶进行改性加工，生 出差别化涤纶纤维。如运用超细旦技术，多元差别化技术，聚 合物改性技术，复合纺丝技术等生产新一代涤纶纤维。 如：异形纤维，复合纤维，超细纤维等。
二、锦纶—聚酰胺纤维（Polyamide） 缩写PA 1，纤维来源： 1939年在美国开发成功命名为尼龙（Nylon）。我国将其命名为 锦纶。 2，纤维形态： 普通的锦纶纤维纵向平直光滑，截面为圆形。
第二节 化学纤维的制造 一、化学纤维的制造 （一）纺丝熔体或纺丝溶液的制备。 1、分解温度高于熔点的高分子物质，可直接将聚合体熔化 成熔体，然后进行纺丝；也可以溶解在适当的溶剂中进行溶 液纺丝。涤纶、锦纶、丙纶采用此法。 2、分解温度低于熔点的高分子化合物或非熔性的物质，必 须选择适当的溶剂把高聚物溶解成为纺丝溶液，然后进行纺 丝。粘胶、维纶、腈纶等采用此法纺丝。 （二）、化学纤维的纺丝成形 1、熔体纺丝：将高聚物加热至熔点以上适当温度制备熔体， 熔体经螺杆挤压机由计量泵压出喷丝孔，在空气中经冷凝而 成为细条。如图
2、湿法纺丝：将高聚物溶解在适当的溶剂中配成纺丝溶液， 将纺丝溶液从喷丝孔中压出后射入凝固液中凝固成丝条。如图 3、干法纺丝：将高聚物溶解在适当的溶剂中配成纺丝溶液， 将纺丝溶液从喷丝孔中压出后射入热空气中溶剂挥发，聚合体 凝固成丝条。如图 4、有色纺丝：采用纺前着色，可加工有色纤维。 5、异形纤维纺丝：改变喷丝孔形状可生产不同截面形状的纤 维。如图 6、复合纤维纺丝：纺丝时将两种不同成分的高聚物熔体或溶 液先后分别进入复合纺丝帽，使两种聚合体在分配板中彼此分 离，互不混合，直到进入纺丝孔时才接触，通过喷丝孔的挤压 凝固成一跟丝条。如图 7、超细纤维纺丝：用高速气流喷吹，在纤维形成的同时进行 拉伸，制备细度在0.044tex的超细纤维。也可用剥离等方式加 工不同形状和粗细的超细纤维。
服装纤维知识点总结图
服装纤维知识点总结图一、纤维的分类1.1 植物纤维植物纤维是指从植物中提取的纤维，主要包括棉、麻、竹、木质纤维等。
其中，棉纤维是最常见的植物纤维，具有柔软、吸湿性好、透气性好等特点，适合用于制作夏季服装。
麻纤维具有耐磨损、透气性好、吸湿性强等特点，适合用于制作夏季服装。
竹纤维具有抗菌、防臭、吸湿性强等特点，适合用于制作内衣等服装。
木质纤维具有光滑、柔软、透气性好等特点，适合用于制作贴身服装。
1.2 动物纤维动物纤维是指从动物身上提取的纤维，主要包括羊毛、丝绸、羊绒等。
其中，羊毛具有保暖性好、弹性好、吸湿性强等特点，适合用于制作冬季服装。
丝绸具有光滑、柔软、透气性好等特点，适合用于制作高档礼服等服装。
羊绒具有保暖性好、柔软、舒适性好等特点，适合用于制作冬季外套等服装。
1.3 化学纤维化学纤维是通过化学方法合成的纤维，主要包括涤纶、锦纶、腈纶等。
其中，涤纶具有耐磨损、易清洗、抗皱性好等特点，适合用于制作运动服、工作服等服装。
锦纶具有弹性好、耐磨损、不易变形等特点，适合用于制作内衣、泳衣等紧身服装。
腈纶具有保暖性好、弹性好、耐磨损等特点，适合用于制作冬季外套等服装。
1.4 矿物纤维矿物纤维是由矿物质加工而成的纤维，主要包括玻璃纤维、石棉纤维等。
其中，玻璃纤维具有耐高温、耐腐蚀、绝缘性好等特点，适合用于制作防护服等特种服装。
石棉纤维具有耐高温、耐磨损、防火性能好等特点，适合用于制作特种防护服等服装。
二、纤维的性能2.1 强度纤维的强度是指纤维在拉伸时承受的力量大小。
通常情况下，纤维的强度越高，其耐磨损性和耐拉伸性就越好，适合用于制作耐磨损、耐拉伸的服装。
2.2 弹性纤维的弹性是指纤维在拉伸后能否恢复原状的能力。
通常情况下，纤维的弹性越好，其服装在使用过程中不易变形，给人穿着舒适的感觉。
2.3 吸湿性纤维的吸湿性是指纤维吸取水分的能力。
通常情况下，纤维的吸湿性越好，其服装在夏季穿着时不易粘身，给人带来凉爽的感觉。
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2.纤维的聚集态结构
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结晶区特点
1)大分子链段排列规整 2)结构紧密，缝隙，孔洞较少 3)相互间结合力强，互相接近的基团结合力饱和
结晶度↑ →纤维的拉伸强度、初始模量、硬度、尺 寸稳定性、密度↑，纤维的吸湿性、染料吸着性、 柔软性、化学活泼性↓。
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无定形区特点：
1)大分子链段排列混乱，无规律； 2)结构松散，有较多的缝隙，孔洞； 3)相互间结合力小，互相接近的基团结合力没 饱和。
表1-1 主要天然纤维的来源分类与名称
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表1-2 化学纤维的分类及名称
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3．其他分类
（1）按纤维的外观形态分类 ✓按长度分：棉型、毛型、中长型、丝型； ✓按截面形态分：普通圆形、中空和异形纤维； ✓按卷曲状态分：高卷曲、低卷曲、无卷曲等； （2）按纤维的性能和功能分类 ✓性能差别化纤维：依据纤维力学、热学、光学、电学、染色性 能的差异 ✓高性能纤维：具有高强、高模量、耐高温或耐化学作用 ✓功能或智能纤维：具有特殊功能，甚至具有智能或自适应作用
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第二节 纺织纤维的内部结构
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1.纤维的大分子结构
1)聚合度定义： 构成纤维大分子的单基的数目，或一个 大分子中的单基重复的次数（n）。 大分子的分子量＝单基的分子量×聚合度
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2)聚合度与力学性质的关系： n↑，纤维强力↑（∵n↑；大分子间的结合键 ↑结合能量变大）； 但n增加至一定程度，强力趋于不变。
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4.纤维的结构层次
基原纤—微原纤—原纤—巨原纤—细胞
（1）基原纤 由几根以至十几根长链分子，相互平行或螺旋
状地按一定距离、相对稳定地结合在一起的大分 子束组成，直径1-3nm，并具有一定的柔曲性。
（2）微原纤 由若干根基原纤平行排列组合在一起的大分子
束，直径4-8nm，也有高达100nm。
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（3）原纤 由若干基原纤或含若干根微原纤大致平行组合
第一章 纤维的分类与内部结构
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第一节 纺织纤维的分类
一、纺织纤维
1.纤维：指长宽比在103数量级以上、粗细为几 微米到上百微米的柔软细长体，有连续长丝和 短纤之分。
2.纺织纤维：必须具有一定的物理、化学和生理 性质，以满足工艺加工和人类使用时的要求。
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二、纤维的分类 1．天然纤维 2．化学纤维 3．其他分类
在一起的更为粗大的大分子束，直径10-30nm。
（4）巨原纤 由多个微原纤或原纤堆砌而成的结构体，直径
100-600nm。
（5）细胞 由巨原纤或微原纤直接堆砌而成的，并有明显
的细胞边界。
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结晶度↓→纤维吸湿性↑；容易染色；拉伸强度 较小，变形较大，纤维较柔软，弹性有所改善， 密度较小，化学反应性比较活泼 。
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纤维的取向结构
纤维大分子排列方向与纤维轴向吻合的程度称 为取向度。一般将这一特征明显的结构称为取向 结构。
取向度与纤维性能间的关系：纤维的取向度大， 大分子可能承受的轴向拉力也大，拉伸强度较大， 伸长较小。