【正文】 分子的取向與取向度：在拉伸力作用下，纖維內(nèi)大分子有沿纖維軸向平行排列的趨勢，我們把這種現(xiàn)象稱為纖維大分子的取向。結(jié)晶區(qū)中的大分子排列比較整齊密實，縫隙孔洞較少，水分子和染料分子難以進入結(jié)晶區(qū)?；瘜W鍵的鍵能大于鹽式鍵。如羊毛、蠶絲大分子側(cè)基上的COOH和NH2成對接近時，可以形成鹽式鍵(C00……+H3N)。②氫鍵：它是大分子側(cè)基上或部分鏈段上極性基團之間的靜電引力，在一定條件下能使相鄰分子較穩(wěn)定地結(jié)合。(1)分子間的作用力：纖維大分子的分子之間距離在一定范圍時，相互之間表現(xiàn)出來的主要是吸引力。如圖22所示，分別為麻纖維、棉纖維、蠶絲纖維、羊毛纖維、羊絨纖維、滌綸纖維的外觀形態(tài)照片。卷曲度高的纖維蓬松性、彈性較好。隨著專業(yè)學習的深入和拓展，可以了解到，纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)對纖維及其構(gòu)成紡織品的光澤、手感、吸濕性、染色性、保暖性和力學性能等都有直接或間接的影響。(一)纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)是指通過肉眼或放大鏡、顯微鏡等儀器觀察到的纖維材料外在的幾何輪廓結(jié)構(gòu)?；瘜W纖維的聚合度則可以通過化合物的聚合工藝進行調(diào)節(jié)。一般，每根纖維都由多根長鏈分子組成，這些由首尾相連的單體組成的長鏈狀分子以有序或無序的方式堆砌、集合、排列構(gòu)成了一根纖維。合成纖維：合成纖維是以人工合成的高分子化合物為原料，經(jīng)紡絲成形而得到的纖維。礦物纖維：礦物纖維是從纖維狀結(jié)構(gòu)的礦物巖石中獲得的纖維，如石棉等。動物纖維：動物纖維是利用動物的動物毛發(fā)或腺分泌物經(jīng)過初步加工而制取的纖維，也稱為動物蛋白纖維。纖維的分類如表21所示。化學纖維也可以細分為再生纖維和合成纖維。三、天然纖維與化學纖維的分類根據(jù)纖維來源分類，可分為天然纖維和化學纖維。如果根據(jù)纖維的使用范圍和場所來分類，可以分為服用纖維、家用（裝飾用）纖維和產(chǎn)業(yè)用纖維。從廣義的角度來看，纖維作為具有特定形狀特征的材料普遍地出現(xiàn)在食品、生物材料、復合材料等各類材料中。第一節(jié) 纖維的定義及分類一、纖維的定義纖維是一種細長而且柔軟的材料，它的直徑較細，為幾微米或幾納米，長度則為幾毫米、幾十毫米甚至上千米，細而長是纖維材料的主要幾何形狀特征。細長而柔軟的纖維與纖維會自然地集合、糾纏在一起，也會在外力或人工的作用下堆積、排列、取向，構(gòu)成不同的纖維集合體，如纖維團、纖維網(wǎng)、紗線、繩索、織物、服裝、包裝袋、傳送帶等形形色色的紡織品。本章知識要點了解紡織纖維的概念及其分類；了解纖維結(jié)構(gòu)與性能的關系；掌握天然纖維和化學纖維的種類、結(jié)構(gòu)、性能以及新型纖維、差別化纖維、功能性纖維的概念及其特點；掌握紡織纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征及其鑒別方法。纖維也可以與其他類型的物質(zhì)材料一起構(gòu)成具有兩相結(jié)構(gòu)的復合材料。纖維還必須具有一定的模量、斷裂強度、斷裂伸長等力學性能。從紡織工業(yè)（狹義）的角度來看，纖維材料主要是指能在紡織工業(yè)體系中加工并用于紡織產(chǎn)品生產(chǎn)的纖維，也稱為紡織纖維材料，或簡稱為紡織材料。如果根據(jù)纖維的性能和功能來分類，可以分為常用纖維、高性能纖維和功能纖維。天然纖維又可以細分為來自生物質(zhì)的天然纖維和來自礦物質(zhì)的天然纖維。再生纖維主要以天然高聚物、無機材料、金屬材料為原料經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)加工成纖維材料，如粘膠纖維、醋酯纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維、鋼絲、銅絲等。表21 纖維的分類紡織纖維天然纖維植物纖維種子纖維：棉、木棉等葉纖維： 劍麻、蕉麻等韌皮纖維：苧麻、亞麻、大麻、黃麻、羅布麻等動物纖維動物毛發(fā)：綿羊毛、山羊毛、牦牛毛、兔毛等腺分泌物： 桑蠶絲、柞蠶絲、蓖麻蠶絲等礦物纖維石棉化學纖維再生纖維再生纖維素纖維：粘膠纖維、天絲纖維竹纖維、醋酯纖維等再生蛋白質(zhì)纖維：牛奶纖維等無機纖維：玻璃纖維、陶瓷纖維、銅絲纖維等金屬纖維：銅絲纖維、不銹鋼纖維等合成纖維滌綸、錦綸、腈綸、丙綸維綸、氯綸、氨綸等（一）天然纖維的分類天然纖維可分為植物纖維和動物纖維和礦物纖維三大類。羊毛是直接從羊體剪取而得的動物毛發(fā)。（二）化學纖維的分類化學纖維可分為再生纖維和合成纖維兩大類。人們在研究天然有機化合物(蛋白質(zhì)、淀粉和纖維素等)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)時，建立了聚合物科學，將有機合成和紡織科學相結(jié)合，出現(xiàn)了合成纖維。⑵在纖維材料內(nèi)部，以化學健或分子極性作用結(jié)合形成的分子鏈，可具有多種鏈狀結(jié)構(gòu)，如21所示，組成纖維的長鏈分子可以是直線型、枝杈型和網(wǎng)狀型等不同形態(tài)。普通化合物的相對分子量較小，一般在1000以下，而高分子化合物的分子量很大，大都在10000以上。它可以用纖維的長短、粗細、橫截面形態(tài)、表面形態(tài)、三維空間形態(tài)以及纖維縱向的卷曲或轉(zhuǎn)曲狀態(tài)等特征來表達。例如纖維中有縫隙和孔洞時，纖維的強度較低，吸濕性較好。羊毛纖維由于表面有鱗片而光澤柔和。圖22 各種纖維的縱向形態(tài)纖維的形態(tài)特征主要包括以下幾個方面：⑴纖維的形尺度：指纖維的長度、細度；⑵纖維的縱向形態(tài)：纖維縱向呈自然伸直狀態(tài)還是具有自然的卷曲、轉(zhuǎn)曲等形態(tài)；⑶纖維的表面形態(tài)：纖維表面是光滑的還是有凹凸不平的微坑、溝槽、鱗片等形態(tài)；⑷纖維的截面形狀：纖維截面是圓形截面、異形截面及其他不規(guī)則截面形狀等；⑸纖維的截面結(jié)構(gòu)：如纖維的皮芯結(jié)構(gòu)、復合結(jié)構(gòu)、羊毛的雙側(cè)結(jié)構(gòu)、棉纖維的日輪等；⑹纖維的三維空間分布結(jié)構(gòu)：如纖維中的縫隙和孔洞等。這種吸引力能使相鄰的大分子保持穩(wěn)定的相對位置和較牢固地結(jié)合?！?，～。鹽式鍵的鍵能大干氫鍵。(2)纖維大分子的聚集態(tài)：紡織纖維大分子的凝聚態(tài)有著復雜結(jié)構(gòu)，通常將其簡單地分為兩類，即結(jié)晶態(tài)和非結(jié)晶態(tài)。而非結(jié)晶區(qū)中的大分子排列比較紊亂，堆砌的比較疏松，密度較低，有較多的縫隙和孔洞，水分子和染料易于進入非結(jié)晶區(qū)。大分子主軸方向與纖維軸向的平行程度稱為纖維大分子排列的取向度。如圖23所示為具有不同取向度和結(jié)晶度的纖維超分子結(jié)構(gòu)。紡織纖維的單基隨纖維品種不同而不同，如：纖維素纖維的單基是β—葡萄糖?；?；蛋白質(zhì)纖維大分子的單基是α—氨基酸?；?；滌綸的單基是對苯二甲酸乙二酯；丙綸的單基是丙烯；維綸的單基是乙烯醇縮甲醛。大分子上親水基團的多少和強弱，影響著纖維的吸濕性，如羊毛纖維分子結(jié)構(gòu)中含有大量的親水基團，所以它的吸濕性能較好。如果一個大分子中單基重復的次數(shù)或其聚合度為n，則聚合度為n的大分子的分子量M等于其單基的分子量與聚合度n的乘積。纖維高分子材料在不同的結(jié)構(gòu)層次會表現(xiàn)出各自結(jié)構(gòu)層次的性質(zhì)與性能。⑵基原纖：由幾根線型大分子相互平行，按一定距離、一定位相、一定相對形狀比較穩(wěn)定地結(jié)合在一起，形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)的細長的大分子束，其直徑為1～3nm。⑷原纖：原纖是由若干根微原纖基本平行地排列結(jié)合在一起形成的更粗的大分子束，原纖中存在著比微原纖中更大的縫隙、孔洞和非結(jié)晶區(qū)，也可能存在一些其他分子的化合物。不同種類的紡織纖維，其結(jié)構(gòu)層次并不相同。第三節(jié) 纖維材料的性能及其特征參數(shù)作為紡織纖維，必須具備一定的物理、化學和生理性質(zhì)，以滿足工藝加工和人類使用的需要。由于纖維是比較特殊的微小而柔韌的材料，上述參數(shù)的觀察需要借助特殊的測試儀器，有些還要對纖維材料進行一些特殊的處理，并在特殊的條件下進行測量。紡織纖維的長度紡織纖維的長度可以是單纖維的長度，也可以是一束纖維或纖維集合體中所有纖維的平均長度。天然短纖維的長度是在一定范圍內(nèi)隨機分布的。在工商貿(mào)易中，一般采用主體長度作為纖維的長度指標。用來確定紡紗工藝參數(shù)時采用的纖維長度指標。等長化學短纖維的長度均勻性總體上較好，但也有一定差異，存在少量的超長、倍長纖維。纖維的線密度是指單位長度纖維所具有的重量，一般線密度越大則纖維越粗，線密度越小則纖維越細，這樣我們可以很直觀地將纖維線密度與纖維的粗細度聯(lián)系起來，并通過比較幾種不同纖維的線密度大小就可判斷比較不同纖維的粗細大小。⑴號數(shù)(tex)號數(shù)(tex)是指在公定回潮率條件下，1000m長度纖維所具有的質(zhì)量克數(shù)。蠶絲、化學纖維長絲習慣于用旦尼爾數(shù)(Den)表示纖維的粗細。對于同一種纖維材料，公制支數(shù)越高，表明纖維越細；反之，公制支數(shù)越低，表明纖維越粗。⑸直徑(μm)如果纖維截面形狀接近于圓形，可以用投影法測量纖維的直徑，來表示纖維粗細。常規(guī)化學纖維粗細均勻，線密度變異系數(shù)很小。纖維的縱向形態(tài)及其形態(tài)特征細而長的纖維在自然狀態(tài)下沿縱向所呈現(xiàn)出的伸直、或轉(zhuǎn)曲或卷曲的狀態(tài)。紡織纖維的力學性能是確定其紡織加工工藝條件的重要因素之一，也是決定其最終產(chǎn)品使用價值和用途的重要依據(jù)之一。根據(jù)紡織纖維拉伸特性不同，可以將纖維分為多種類型。紡織纖維的斷裂強度是斷裂強力與纖維線密度的比值，單位為cN／dtex。紡織纖維多為粘彈體，其拉伸曲線呈現(xiàn)非線性變化的特性，即在整個拉伸過程中纖維模量是變化的。斷裂功與纖維的抗疲勞性能、抗沖擊性能、耐磨性等機械性能有關。彈性變形彈性變形指當引起變形的外力去除后纖維能夠回復的那一部分變形。通常，錦綸、羊毛、滌綸和腈綸的彈性較好，氨綸的彈性是紡織纖維中最好的，棉、麻、絲、粘膠纖維的彈性都比較差。(二)吸濕指標回潮率和含水率紡織材料(如纖維、紗線和織物)的吸濕高低以回潮率（W）表示，它等于纖維材料所含有的水分（GG0）與其干燥質(zhì)量（G0）之比。為了準確測定紡織材料的回潮率，以便于對各種纖維材料的吸濕性進行比較，回潮率測定必須按照其試驗方法所規(guī)定的試驗條件和試驗程序進行。在國內(nèi)外貿(mào)易中，為了對紡織材料(如纖維、紗線和織物)準確計重、合理計價，各國和國際標準化機構(gòu)都以頒布實施標準的方式，統(tǒng)一規(guī)定了紡織材料的回潮率，即公定回潮率。℃)，錦綸的比熱容較大，／(g通常，熱塑性纖維(如滌綸、錦綸等)在受熱升溫過程中會出現(xiàn)三種不同的物理狀態(tài)變化，即玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)。此時受外力作用，纖維能夠通過其分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)和鏈段運動產(chǎn)生較大的變形，纖維分子鏈被強迫伸直，整個分子不產(chǎn)生位移。③黏流態(tài)與流動溫度(熔點)：隨著溫度進一步升高，纖維分子熱運動的能量進一步增大，并達到整個分子運動所需要的能量，此時不僅分子鏈段可以運動，而且整個分子鏈開始運動，纖維材料由固體逐漸變?yōu)轲ば粤鲃拥囊后w。常規(guī)紡織纖維的熱轉(zhuǎn)變溫度見表23。雖然合成纖維生產(chǎn)過程中已對纖維做了熱定形加工，纖維內(nèi)應力大部分被消除，但仍然殘留著少部分內(nèi)應力，一旦在紡織加工或產(chǎn)品使用過程中受到熱的作用，合成纖維依然會出現(xiàn)熱收縮現(xiàn)象。纖維材料的耐熱性纖維材料在高溫條件下保持其原有物理機械性能的能力稱纖維的耐熱性。體積比電阻指電流通過長度為lcm，截面積為1cm2纖維集合體時的電阻值。紡織纖維的靜電在紡織生產(chǎn)中，纖維與纖維、纖維與機件之間發(fā)生的摩擦作用將造成電荷聚集，由于紡織纖維的比電阻較大，特別是在干燥條件下纖維的導電性很差，如果聚集的電荷不能及時疏導，則會產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，而吸濕性較差的合成纖維在紡織加工中更容易產(chǎn)生靜電。由于空氣相對濕度增大而使纖維回潮率增大，纖維比電阻減小，纖維的導電性增強，靜電現(xiàn)象會明顯得到改善。⑶選擇摩擦系數(shù)較小的導紗機件，減輕摩擦。同時借助纖維表面潤滑劑的作用減輕其摩擦作用。另一方面，本色纖維經(jīng)過散纖維或條子染色后成為色纖維。如果纖維表面平整。當來自纖維表面的正反射光線比較強烈時，容易產(chǎn)生刺目感，亦稱“極光”。通常，紡織纖維長期經(jīng)受日光照射后，纖維的色澤變差(泛黃或變色)，力學性能降低(如強度下降)，產(chǎn)生光照老化現(xiàn)象。棉纖維分細絨棉、長絨棉和粗絨棉三個主要品種，其品質(zhì)特性見表24。棉纖維成熟度對纖維的形態(tài)、性能及紡紗工藝有很大影響。細絨棉長度一般為23～33mm，長絨棉為33～39mm，長度較長的棉纖維適合紡低特紗線。過去習慣用公制支數(shù)作為細度指標。棉纖維線密度的檢驗方法有兩種，一種是馬克隆氣流儀法，另一種是中段切斷稱重法。原棉含水率過高，不利于開松除雜，纖維容易扭結(jié)，產(chǎn)生蘿卜絲，影響開清棉工程順利進行。原棉標準含雜率：皮輥棉為3%，%。原棉中的疵點和雜質(zhì)對紡紗質(zhì)量和紡紗工藝都有十分重要的影響。棉纖維斷裂伸長率較小，一般在6%～11%。圖26為中國細毛羊。目前只是知道組成蛋白質(zhì)分子的氨基酸的種類和各種α氨基酸的比例，具體的排列還不清楚。圖28. 羊毛纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu) 圖29 羊毛纖維的細觀結(jié)構(gòu)羊毛的細度：羊毛細度可以用直徑表示，測量羊毛細度的方法主要是顯微鏡投影儀法。羊毛的長度：羊毛長度是確定其纖維用途和紡紗工藝參數(shù)的重要依據(jù)之一，對成紗質(zhì)量也有較大影響。細羊毛平均長度一般在60～120mm，半細羊毛為70～180mm，粗羊毛為60～400mm。強卷曲羊毛適合加工粗梳毛紡產(chǎn)品，最終產(chǎn)品呢面茸毛豐滿，寓l有彈性，手感良好。羊毛纖維的氈縮性在濕、熱和機械力的反復作用下，羊毛纖維集合體中纖維相互穿插、纏結(jié)，集合體被逐漸收緊，這種現(xiàn)象被稱作氈縮性。羊毛纖維的粗腔毛率。羊毛纖維的雜質(zhì)原毛帶有較多的雜質(zhì)，如綿羊皮膚分泌的脂汗，從生活環(huán)境中帶來的砂土、植物性雜質(zhì)和尿糞等，其含量占原毛質(zhì)量的25%一60%不等，但經(jīng)過洗毛，能夠除去絕大部分雜質(zhì)。山羊絨的原絨中含有一定數(shù)量的粗毛、死毛、皮屑及其他雜質(zhì)，提取絨毛需經(jīng)過分梳等加工工藝。是一種高檔紡織原料，纖維性能與綿羊毛有些相似，但也有其獨特的性能。馬海毛纖維長度很長，能夠達到120～150mm，氈縮性不十分明顯，彈性好。粗毛剛直、無卷曲，纖維直徑較粗，平均直徑為31～100μm，粗毛含量多少是衡量兔毛品質(zhì)的重要依據(jù)。實際生產(chǎn)中，兔毛常與其他纖維進行混紡。牦牛毛多數(shù)是黑色或黑褐色，我國甘肅產(chǎn)的白色牦牛絨屬珍品，利用牦牛毛的自然色澤，能夠進行符合現(xiàn)代環(huán)保要求的綠色紡織品生產(chǎn)。蠶絲分家蠶絲和野蠶絲兩大類，家蠶絲又稱桑蠶絲，野蠶絲種類繁多，如柞蠶絲、蓖麻蠶絲、木薯蠶絲、天蠶絲等。未脫膠的蠶絲長絲稱生絲，桑蠶絲絲素占纖維質(zhì)量的70%～75%，絲膠占纖維質(zhì)量的25%～30%，除絲素和絲膠外，繭絲中還含有少量的蠟質(zhì)、脂肪、灰分等雜質(zhì)，它們占纖維質(zhì)量的1%～%。包覆著的絲膠按在熱水內(nèi)的溶解度不同，可分為四層，愈在外面的絲膠溶解性能愈好，愈在內(nèi)部，溶解性能愈差，甚至很難溶