【正文】 位長(zhǎng)度纖維所需的能量，在數(shù)值上為應(yīng)力—應(yīng)變曲線與橫坐標(biāo)所包圍的面積。由于紡織纖維具有粘彈性的特點(diǎn)，因此纖維變形的回復(fù)程度與時(shí)間有關(guān)，根據(jù)纖維變形回復(fù)時(shí)間的長(zhǎng)短，又可以將彈性變形分為兩種情況，一種是急彈性變形，即當(dāng)引起變形的外力去除后，纖維能夠立即回復(fù)的那一部分變形；另一種是緩彈性變形，即當(dāng)引起變形的外力去除后，纖維需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才能緩慢回復(fù)的那一部分變形。吸濕會(huì)使紡織纖維的彈性降低，受到外力時(shí)容易產(chǎn)生不可回復(fù)的意外變形。原棉在銷(xiāo)售過(guò)程中為了表達(dá)棉花在吸濕狀態(tài)下水分的含量情況，往往使用含水率（M）指標(biāo)，它等于纖維材料所含有的水分（GG0）與其濕質(zhì)量之比。其中，回潮率試驗(yàn)用一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)大氣條件規(guī)定為：溫度20℃177。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各種紡織材料的公定回潮率見(jiàn)表22?！?；棉纖維的比熱容較小，～(g①玻璃態(tài)：當(dāng)溫度較低時(shí)，纖維分子熱運(yùn)動(dòng)的能量較低，尚無(wú)法克服阻礙分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)的勢(shì)能，不能激發(fā)起分子鏈段的運(yùn)動(dòng)，因此分子鏈段和整個(gè)大分子的運(yùn)動(dòng)都處于凍結(jié)狀態(tài)。外力去除后，被強(qiáng)迫伸直的分子在一定時(shí)間內(nèi)又能通過(guò)分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)和鏈段運(yùn)動(dòng)回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，纖維變形也隨之回復(fù)。此時(shí)受外力作用，纖維材料發(fā)生黏性流動(dòng)，所產(chǎn)生的變形是不可逆的，這種物理狀態(tài)被稱(chēng)為黏流態(tài)。表23 常規(guī)紡織纖維的熱轉(zhuǎn)變溫度紡織纖維玻璃溫度(℃)軟化點(diǎn)(℃)熔點(diǎn)(℃)分解點(diǎn)(℃)棉———150羊毛———130蠶絲———235粘膠纖維———260300錦綸64570180215220—錦綸664580225255—腈綸Tg1=80100 Tg2=140150190240—280300滌綸6781240258264—維綸85干態(tài)：220230水中：110——丙綸18145150163175—氯綸708090100190210—纖維材料的熱定形纖維材料內(nèi)應(yīng)力的存在對(duì)紡織加工將產(chǎn)生不利影響，也影響最終產(chǎn)品的尺寸和形態(tài)穩(wěn)定性，因此在紡織加工中必須對(duì)纖維、紗線或織物進(jìn)行熱定形，即通過(guò)熱、濕、外加張力等綜合作用，使纖維材料在較短時(shí)間內(nèi)消除內(nèi)應(yīng)力的工藝加工過(guò)程。合成纖維因熱收縮引起的尺寸變化可以用熱收縮率表示，其計(jì)算公式如下：測(cè)定合成纖維熱收縮率時(shí)，處理試樣的方式有：沸水處理、飽和蒸汽處理和干熱空氣處理。纖維材料長(zhǎng)時(shí)期經(jīng)受高溫?zé)崽幚?，其力學(xué)性能明顯下降，手感變硬，纖維變色或泛黃，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為熱老化。由于纖維的截面積和體積測(cè)量比較困難，因此一般用質(zhì)量比電阻作為指標(biāo)。靜電對(duì)紡織加工將產(chǎn)生不利影響。相對(duì)濕度過(guò)大也會(huì)帶來(lái)一些副作用，如吸濕會(huì)對(duì)纖維力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響、加重生產(chǎn)設(shè)備銹蝕、惡化生產(chǎn)環(huán)境等。并通過(guò)接地，使集聚的電荷能及時(shí)疏導(dǎo)。(三)纖維材料的光學(xué)性能紡織纖維的顏色紡織纖維的顏色取決于纖維對(duì)不同波長(zhǎng)色光的吸收和反射能力，本色纖維一般顯現(xiàn)出白色或接近于白色。有色纖維在色紡或色織產(chǎn)品中使用，可以大大減輕紡織品印染加工對(duì)環(huán)境造成的不利影響。反射光線應(yīng)按名義正反射方向進(jìn)行反射，形成正反射光。當(dāng)纖維的散射反射光比較強(qiáng)烈時(shí)，纖維光澤顯得明亮、柔和，尤其是來(lái)自纖維內(nèi)部的散射反射光線較多時(shí)，由于色散和衍射效應(yīng)，能夠形成絢麗、優(yōu)雅的光澤感。在常用紡織纖維中，蠶絲、錦綸的耐光性較差，腈綸、羊毛纖維的耐光性較好。表24 長(zhǎng)絨棉和粗絨棉的主要品質(zhì)特性指標(biāo)品種纖維長(zhǎng)度(m)線密度(dtex)斷裂強(qiáng)度(cN/dtex)斷裂伸長(zhǎng)(%)適紡線密度(tex)細(xì)絨棉23～33～～6～1110～100長(zhǎng)絨棉33～39～～6～1110以下粗絨棉15～23～～6～1128以下棉纖維的組成與形態(tài)結(jié)構(gòu)棉纖維的橫截面呈扁平或腰圓形，內(nèi)有中腔，部分棉纖維是中腔閉合的中空纖維；面纖維的縱向有天然轉(zhuǎn)曲，轉(zhuǎn)曲的方向沿纖維軸有時(shí)左旋，有時(shí)右旋，這種天然轉(zhuǎn)曲是在棉纖維生長(zhǎng)過(guò)程中自然形成的（圖24）?！?，～，對(duì)紡紗工藝及成紗質(zhì)量較為有利。棉纖維長(zhǎng)度檢驗(yàn)有手扯法和儀器檢測(cè)法兩種，業(yè)務(wù)檢驗(yàn)一般使用手扯法，工藝試驗(yàn)多采用儀器檢測(cè)法，也可以用排圖法測(cè)量棉釬維長(zhǎng)度。棉纖維的線密度與其纖維品種及成熟度有關(guān)，并對(duì)成紗質(zhì)量有較大影響。棉纖維的含水率原棉所含水分多少習(xí)慣上用含水率表示。原棉含水率過(guò)低，容易產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，造成繞羅拉、繞皮輥，紗條內(nèi)纖維紊亂，條干不勻增大。檢驗(yàn)原棉雜質(zhì)時(shí)，首先用原棉雜質(zhì)分析機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行處理，將雜質(zhì)分出，然后通過(guò)稱(chēng)重計(jì)算含雜率。原棉中細(xì)小雜質(zhì)過(guò)多、含雜率過(guò)高，會(huì)加重棉花開(kāi)松除雜負(fù)擔(dān)，增大原棉用量。二、毛纖維毛纖維是生產(chǎn)高檔紡織品的纖維原料，紡織上使用最多的是羊毛(綿羊毛)，山羊絨、綿羊絨、馬海毛、牦牛毛、兔毛、駱駝毛等用量較少。圖27為中國(guó)羊羊毛的毛叢形態(tài)，其中1～5為新疆細(xì)羊毛的毛叢（1為體側(cè)毛，2為背部毛，3為頭部毛，4為脛部毛，5為腹部毛），6為吉林細(xì)羊毛，7為內(nèi)蒙改良毛，山東細(xì)羊毛。羊毛是由許多細(xì)胞聚集構(gòu)成，從徑向看，可分成三個(gè)組成部分：包覆在毛干外部的鱗片層；組成羊毛實(shí)體主要部分的皮質(zhì)層；由毛干中心不透明的毛髓組成的髓質(zhì)層。～，～，～，～。羊毛長(zhǎng)度與羊的品種、年齡、性別、飼養(yǎng)條件、纖維生長(zhǎng)部位、剪毛次數(shù)和季節(jié)等因素有關(guān)，羊毛纖維長(zhǎng)度范圍很廣。羊毛的卷曲：羊毛呈自然卷曲狀態(tài)，這有助于改善其紡紗性能，增強(qiáng)織物的手感彈性和保暖性。通常，細(xì)羊毛的卷曲比較明顯，有10～13個(gè)／cm卷曲數(shù)；粗羊毛的卷曲特性較差，／cm。羊毛表面特有的鱗片結(jié)構(gòu)是產(chǎn)生氈縮現(xiàn)象的內(nèi)在因素，對(duì)羊毛表面做改性處理，可達(dá)到防縮目的。腔毛是指連續(xù)空腔長(zhǎng)度在50μm以上，腔寬的一處等于或超過(guò)纖維直徑I／3的羊毛纖維。(二)特種動(dòng)物毛山羊絨山羊絨是極其珍貴的高檔紡織原料，它是從絨山羊或能夠抓絨的山羊身上獲取的絨毛。山羊絨很細(xì)，無(wú)毛髓，平均長(zhǎng)度較短，僅有3545 mm，纖維具有不規(guī)則的稀而深的卷曲，纖維的伸直長(zhǎng)度可達(dá)自然長(zhǎng)度的3倍左右，因此純羊絨紡紗的技術(shù)要求很高。馬海毛纖維截面幾乎呈圓形，表面鱗片平闊，鱗片緊貼毛干，重疊很小，纖維表面十分光滑，具有蠶絲般明亮的光澤。兔毛紡織生產(chǎn)中使用的主要是安哥拉兔毛。兔毛長(zhǎng)度與兔種、剪毛間隔時(shí)間等因素有關(guān)，每月剪一次的安哥拉兔毛，纖維長(zhǎng)度平均為25rnm左右，3個(gè)月剪一次的兔毛，纖維長(zhǎng)度達(dá)到70～90mm，一年剪一次的兔毛，纖維長(zhǎng)度在120mm以上。牦牛毛和牦牛絨牦牛是產(chǎn)于我國(guó)青藏高原及毗鄰地區(qū)高寒草原的特有牛種，從牦牛身上可以獲取細(xì)而短的絨毛和粗而長(zhǎng)的粗毛。牦牛絨纖維較細(xì)，纖維平均直徑小于20μm，長(zhǎng)度較短，平均長(zhǎng)度為34～45mm，纖維形態(tài)呈不規(guī)則彎曲，鱗片呈環(huán)狀緊貼毛干，光澤柔和，手感滑糯，富有彈性。桑蠶絲和柞蠶絲作為長(zhǎng)絲紗，主要用于長(zhǎng)絲類(lèi)絲綢產(chǎn)品的生產(chǎn)。未經(jīng)脫膠處理的繭絲其橫截面呈橢圓形。絲膠結(jié)構(gòu)比絲素疏松，因此抵抗酸、堿和酶的水解能力比絲素弱，且水解程度也較為劇烈。苛性鈉等強(qiáng)堿對(duì)絲素的水解作用較強(qiáng)烈，即使在稀溶液中也能使其發(fā)生過(guò)度水解。繭絲線密度及線密度變異系數(shù)對(duì)繅絲、絹紡工藝的影響很大。吸濕使繭絲纖維斷裂強(qiáng)度下降，斷裂伸長(zhǎng)率增大，彈性回復(fù)能力變小。絲纖維相互摩擦?xí)a(chǎn)生一種悅耳的聲覺(jué)效應(yīng)，被稱(chēng)為“絲鳴”。表25 苧麻和亞麻纖維的性能品種性能纖維長(zhǎng)度（mm）纖維線密度（dtex）斷裂強(qiáng)度（%）斷裂伸長(zhǎng)率（%）密度（g/m3）苧麻20250亞麻1725———品種性能初始模量（cN/dtex）彈性回復(fù)率（%）工藝?yán)w維長(zhǎng)度（mm）工藝?yán)w維線密度（dtex）回潮率（%）苧麻60%——911亞麻——45701112(一)苧麻苧麻是從植物莖部剝?nèi)〉捻g皮纖維。苧麻纖維較粗，～，因此在苧麻織物服用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)刺癢問(wèn)題。苧麻具有絲樣的光澤，在日本有“絹麻”的別名。亞麻單纖維比苧麻細(xì)，所以亞麻織物服用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)刺癢問(wèn)題。圖211 苧麻纖維的形態(tài)特征圖 212 亞麻纖維的形態(tài)特征圖213 大麻纖維的形態(tài)特征 圖214 紅麻纖維的形態(tài)特征第五節(jié) 化學(xué)纖維及其性能一、再生纖維再生纖維是通過(guò)溶劑將天然高分子材料溶解和過(guò)濾、純化，制備成紡絲溶液，再通過(guò)紡絲成形裝置生產(chǎn)的纖維?！?cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)10～30%，～，～，～。（二）醋酯纖維纖維素與醋酸發(fā)生反應(yīng)，生成纖維素醋酸酯，經(jīng)紡絲而成纖維，簡(jiǎn)稱(chēng)醋酯纖維。與粘膠纖維相比，醋酯纖維強(qiáng)度低，吸濕性差，染色性也較差，但在手感、彈性、光澤和保暖性方面的性能優(yōu)于粘膠纖維，一定程度上有蠶絲的效應(yīng)。銅銨纖維截面呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)均勻的圓形，無(wú)皮芯結(jié)構(gòu)，～，～／tex，濕強(qiáng)為干強(qiáng)的65%70%，耐磨性和耐疲勞性比粘膠纖維好。20世紀(jì)末終于開(kāi)發(fā)出了新的溶劑法纖維素纖維紡絲新技術(shù)，滿足生態(tài)環(huán)保的要求。同時(shí)該纖維橫截面為圓形或橢圓形，光澤優(yōu)美，手感柔軟，懸垂性好，飄逸性好，已成為高檔紡織晶的理想原料。在紡織纖維中是較輕的。錦綸纖維在低于4%時(shí)伸長(zhǎng)的彈性恢復(fù)率達(dá)100%。表26 錦綸纖維的力學(xué)性能纖維名稱(chēng)強(qiáng)度（cN/dtex）伸長(zhǎng)度（%）干濕強(qiáng)度比（%）初始模量（cN/dtex）錦綸6普通絲28428090錦綸6強(qiáng)力絲16258090錦綸66普通絲25408090錦綸66強(qiáng)力絲16258090錦綸66短纖維384280908,錦綸纖維的用途很廣，長(zhǎng)絲可以做襪子、內(nèi)衣、運(yùn)動(dòng)衫、滑雪衫、雨衣等，短纖維與棉、毛及粘膠混紡后，使混紡織物具有良好的耐磨性和強(qiáng)度。滌綸纖維具有較高的強(qiáng)度，其橫截面為近似圓形，縱向表面光滑。如表22所示，滌綸的強(qiáng)度較高、模量也高、彈性恢復(fù)率大。滌綸纖維可以純紡織造，也可以與棉、毛、絲、麻等天然纖維和其它化學(xué)纖維混紡交織，可制成花色繁多、堅(jiān)牢挺括、易洗快干、免燙和洗可穿性能良好的仿毛、仿棉、仿絲、仿麻織物。高強(qiáng)度滌綸可用作輪胎簾子線、運(yùn)輸帶、消防水管、纜繩、魚(yú)網(wǎng)等，也可作電絕緣材料、耐酸過(guò)濾布和造紙毛毯等。用干法紡絲所得纖維的截面形狀基本上是近似圓形的；用濕法紡絲所得纖維的截面形狀為啞鈴形(類(lèi)似花生果形狀)，縱向呈輕微的條紋。腈綸纖維僅少量為長(zhǎng)絲，絕大多數(shù)是短纖維。特別要注意的是腈綸纖維在承受多次循環(huán)作用后，剩余變形較大，所以用腈綸制作的衣服的袖口、領(lǐng)口等處易變形。腈綸纖維主要用作毛線、針織物(純紡或羊毛緄紡)和機(jī)織物，特別適于室內(nèi)裝飾物。干法紡維綸的截面形狀隨紡絲液濃度而變，濃度為30%截面呈啞鈴形；濃度為40%的截面為圓形。維綸纖維的吸濕性較好，在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，%～5%，在常用的合成纖維中吸濕性占首位。用維綸做的帆布和纜繩因強(qiáng)度高、質(zhì)輕、耐摩擦、耐日光，有較廣泛的用途；維綸還因其耐沖擊強(qiáng)度和耐海水腐蝕性好，適宜于制作各種類(lèi)型的魚(yú)網(wǎng)；由于維綸的化學(xué)性能較為穩(wěn)定，可用來(lái)制做工作服，或作為包裝材料和過(guò)濾材料。一般情況，丙綸纖維的強(qiáng)度較高，～，～。丙綸纖維不耐干熱，耐濕熱的性能較好。主要用作地毯(地毯底布和絨面)、裝飾布、家具布、各種繩索、條帶、魚(yú)網(wǎng)、吸油氈、建筑增強(qiáng)材料、包裝材料和工業(yè)用布。氯綸纖維有難燃、耐酸堿、耐氣候、抗微生物、耐磨等優(yōu)良性能，也還有較好的保暖性和彈性，產(chǎn)品有復(fù)絲、短纖維和棕絲等形式。氯綸纖維常用于制做防燃沙發(fā)布、床墊布和其他室內(nèi)裝飾用布、耐化學(xué)藥劑的工作服、過(guò)濾布、針織品以及保溫絮棉襯料等。以軟鏈段為主體，硬鏈段分散嵌在其中，其分子結(jié)構(gòu)示意圖如圖215所示。在外力作用下，大分子的適應(yīng)性很強(qiáng)，長(zhǎng)度也有相當(dāng)大的伸展余地，使纖維具有很大伸長(zhǎng)和相當(dāng)高的彈性回復(fù)率，在硬鏈段中含有極性基團(tuán)，分子間因氫鍵作用而形成“區(qū)域”結(jié)構(gòu)或結(jié)晶，使纖維具有一定的強(qiáng)度。它通常有三種主要形式：(1)裸絲；(2)單層或雙層包線紗；(3)皮芯紗或皮芯合股紗。（一）陽(yáng)離子染料可染滌綸纖維（ECDP）在常規(guī)滌綸二元單體的基礎(chǔ)上增加少量5間苯二甲酸二甲酯磺酸鈉（SIPM）作為第三單體，再增加少量一定分子量的聚乙二醇作為第四單體，通過(guò)縮聚方式聚合，并經(jīng)熔融紡絲所制得的滌綸新品種，就是陽(yáng)離子染料可染滌綸纖維，也稱(chēng)為ECDP纖維。（二）PTT纖維PTT纖維是以3丙二醇作為第二單體，經(jīng)聚合、熔融紡絲而制成的新一代聚酯纖維。二、高功能纖維高功能纖維可分為四類(lèi)：① 物理功能：如導(dǎo)電性、抗靜電性、高絕緣性、電磁屏蔽性、耐高溫性、絕熱性、防火阻燃性、耐光耐候性、防紫外性等。高功能纖維一般都是應(yīng)用高分子化合物改性、截面異形化、纖維超細(xì)化、混纖化、表面處理等纖維制造技術(shù)制得的。日本帝人公司在06年用海島纖維紡絲技術(shù)制備出截面直徑為85納米的滌綸長(zhǎng)絲納米纖維。抗靜電纖維主要是采用抗靜電劑與成纖的高聚物共混、復(fù)合紡絲的方法制得的。（三）抗菌防臭纖維抗菌防臭纖維一般可通過(guò)把抗菌劑與成纖聚合物共混紡絲，或?qū)⒖咕鷦┙又Φ嚼w維上，或采用皮芯結(jié)構(gòu)將抗菌劑摻到芯層，或在并列型復(fù)合結(jié)構(gòu)中把抗菌劑摻到其中一個(gè)并列組分內(nèi)等方法制成。（四）阻燃纖維阻燃纖維是指氧指數(shù)為30的具有阻燃和難燃功能的纖維，可以通過(guò)將阻燃劑與成纖維高聚物的單體共聚紡絲制成；也可通過(guò)高聚物單體接枝共聚阻燃單體經(jīng)紡絲制成；或者將阻燃劑與成纖高聚物共混紡絲制成。紫外線（UV）可導(dǎo)致皮膚老化變黑生斑，甚至誘發(fā)皮膚癌變，抗紫外纖維便應(yīng)運(yùn)而生。人們認(rèn)為，21世紀(jì)最理想的纖維必須具備三個(gè)條件；一是原材料必須可以再生的；二是生產(chǎn)制造過(guò)程中無(wú)有害物質(zhì)排放，且是低能耗的；三是最終產(chǎn)品是可降解的。目前英國(guó)、美國(guó)、奧地利、德國(guó)都已實(shí)現(xiàn)工