【正文】 人們認(rèn)為，21世紀(jì)最理想的纖維必須具備三個條件；一是原材料必須可以再生的；二是生產(chǎn)制造過程中無有害物質(zhì)排放，且是低能耗的；三是最終產(chǎn)品是可降解的。（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，可以通過將阻燃劑與成纖維高聚物的單體共聚紡絲制成；也可通過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。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。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。（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。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。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。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。丙綸纖維不耐干熱，耐濕熱的性能較好。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，適宜于制作各種類型的魚網(wǎng)；由于維綸的化學(xué)性能較為穩(wěn)定，可用來制做工作服，或作為包裝材料和過濾材料。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。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。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(類似花生果形狀)，縱向呈輕微的條紋。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。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。錦綸纖維在低于4%時伸長的彈性恢復(fù)率達(dá)100%。同時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。銅銨纖維截面呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)均勻的圓形，無皮芯結(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。（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，簡稱醋酯纖維。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溶劑將天然高分子材料溶解和過濾、純化，制備成紡絲溶液，再通過紡絲成形裝置生產(chǎn)的纖維。苧麻具有絲樣的光澤，在日本有“絹麻”的別名。表25 苧麻和亞麻纖維的性能品種性能纖維長度（mm）纖維線密度（dtex）斷裂強(qiáng)度（%）斷裂伸長率（%）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。吸濕使繭絲纖維斷裂強(qiáng)度下降，斷裂伸長率增大，彈性回復(fù)能力變小?？列遭c等強(qiáng)堿對絲素的水解作用較強(qiáng)烈，即使在稀溶液中也能使其發(fā)生過度水解。未經(jīng)脫膠處理的繭絲其橫截面呈橢圓形。牦牛絨纖維較細(xì)，纖維平均直徑小于20μm，長度較短，平均長度為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。兔毛長度與兔種、剪毛間隔時間等因素有關(guān)，每月剪一次的安哥拉兔毛，纖維長度平均為25rnm左右，3個月剪一次的兔毛，纖維長度達(dá)到70～90mm，一年剪一次的兔毛，纖維長度在120mm以上。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。(二)特種動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。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，對羊毛表面做改性處理，可達(dá)到防縮目的。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?！?，～，～，～。圖27為中國羊羊毛的毛叢形態(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。原棉中細(xì)小雜質(zhì)過多、含雜率過高，會加重棉花開松除雜負(fù)擔(dān)，增大原棉用量。原棉含水率過低，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。棉纖維的線密度與其纖維品種及成熟度有關(guān)，并對成紗質(zhì)量有較大影響?！?，對紡紗工藝及成紗質(zhì)量較為有利。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。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。(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不同波長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。相對濕度過大也會帶來一些副作用，如吸濕會對纖維力學(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。由于纖維的截面積和體積測量比較困難，因此一般用質(zhì)量比電阻作為指標(biāo)。合成纖維因熱收縮引起的尺寸變化可以用熱收縮率表示，其計算公式如下：測定合成纖維熱收縮率時，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。此時受外力作用，纖維材料發(fā)生黏性流動，所產(chǎn)生的變形是不可逆的，這種物理狀態(tài)被稱為黏流態(tài)。①玻璃態(tài)：當(dāng)溫度較低時，纖維分子熱運(yùn)動的能量較低，尚無法克服阻礙分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)的勢能，不能激發(fā)起分子鏈段的運(yùn)動，因此分子鏈段和整個大分子的運(yùn)動都處于凍結(jié)狀態(tài)。我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各種紡織材料的公定回潮率見表22。原棉在銷售過程中為了表達(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。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)程度與時間有關(guān)，根據(jù)纖維變形回復(fù)時間的長短，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)過較長時間才能緩慢回復(fù)的那一部分變形。因此，紡織上習(xí)慣用初始模量表征纖維在小負(fù)荷作用下的變形難易程度。如低強(qiáng)高伸型纖維(強(qiáng)度低，伸長大)、高強(qiáng)低伸型纖維(強(qiáng)度高，伸長小)、高強(qiáng)高伸型纖維(強(qiáng)度高，伸長大)、中強(qiáng)中伸型纖維(強(qiáng)度和伸長適中)等。圖24 纖維的縱向形態(tài)纖維的截面形態(tài)及其形態(tài)特征利用切片器可以將纖維沿截面切開，并通過顯微鏡觀察纖維截面的形狀以及內(nèi)部質(zhì)量分布的情況。紡織纖維的種類繁多，不同纖維的線密度平均值及變異系數(shù)的變化范圍都比較大。一般旦尼爾數(shù)(Den)越大，纖維越粗；反之，旦尼爾數(shù)越小，纖維越細(xì)。由于測量纖維的線密度相對測量纖維截面的直徑、周長、面積具有測量的便捷性以及使用的直觀性，所以常使用纖維的線密度來間接地表示纖維的粗細(xì)度。天然纖維中蠶繭抽取的桑蠶絲是長絲，由高分子材料經(jīng)紡絲得到的化學(xué)纖維是長絲纖維。在進(jìn)行紡織纖維的加工和貿(mào)易過程中，需要用纖維集合體內(nèi)所有纖維的平均長度及其分布來對纖維長度進(jìn)行描述。(一)紡織纖維的長度和細(xì)度纖維的長度和細(xì)度指標(biāo)是常用的描述纖維材料形狀的基本參數(shù)。一般來說。⑶微原纖：微原纖是由若干根基原纖平行排列在一起成為較粗的、基本上屬于結(jié)晶態(tài)的大分子束。構(gòu)成紡織纖維的材料一般都為高分子材料，其聚合度是比較大的。纖維大分子的通式可簡約表達(dá)為：A/—A—A—A—…—A—A—A—A//，式中A/、A//為分子的端基，A為單基。當(dāng)取向度較高時，纖維的拉伸斷裂強(qiáng)度就比較高。我們把紡織纖維中大分子排列整齊有規(guī)律的狀態(tài)稱為結(jié)晶態(tài)，呈現(xiàn)結(jié)晶態(tài)的區(qū)域叫做結(jié)晶區(qū)。其結(jié)合力較強(qiáng)，它的鍵能略大于范德華力。(二)纖維的超分子結(jié)構(gòu)纖維的超分子結(jié)構(gòu)又稱為纖維材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，或凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)。截面為三角形或多角形的異形纖維，一般會具有特殊的光澤和不易起毛起球的特點(diǎn)。二、纖維材料的結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)層次纖維材料的性能與其結(jié)構(gòu)存在著對應(yīng)關(guān)系，隨著科學(xué)的發(fā)展和觀測手段的進(jìn)步，人們可以從不同的層面（如宏觀、細(xì)觀和微觀）來認(rèn)識材料的結(jié)構(gòu)，并從不同的結(jié)構(gòu)層面來揭示材料的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。合成纖維種類很多，常用的有滌綸、錦綸、腈綸、丙綸及氨綸等。桑蠶絲是從繭子上抽絲而得到的。再生纖維生產(chǎn)過程中并未改變原有材料的分子組成與結(jié)構(gòu)，故稱為再生纖維。如果根據(jù)纖維的來源分類，可以分為天然纖維和化學(xué)纖維兩大類。纖維同時還是一種柔軟的材料。第二章 紡織纖維及其形態(tài)結(jié)構(gòu)特征纖維是一種細(xì)長而柔軟的材料，在自然界中具有這種特定形態(tài)的素材無處不在。在本章中我們重點(diǎn)介紹能夠用于紡織加工的纖維材料。二、纖維的分類纖維的種類很多，也有多種不同的分類方法。礦物質(zhì)天然纖維可從自然界中的礦物質(zhì)提取，如天然石棉礦石纖維等。苧麻、亞麻、黃麻、大麻、羅布麻就是從相應(yīng)植物的莖桿上剝?nèi)№g皮制得的韌皮纖維，劍麻、蕉麻等就是利用相應(yīng)植物的葉子制得的葉纖維。這類纖維是由天然物質(zhì)加工制成，紡絲加工過程中化學(xué)組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)不變，所以稱為再生纖維。天然纖維的聚合度，取決于纖維的生長條件和基因種類。由于測試手段的不斷進(jìn)步，能觀察到的纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的特征尺寸也越來越小。通過顯微放大觀察，就可獲得各種纖維的微細(xì)結(jié)構(gòu)特征，以此可以作為判別不同纖維并進(jìn)行纖維鑒別的信息。①范德華力：是存在于分子之間的一種力，～，～23J/mol之間，范德華力隨分子之間距離的增加而迅速地減少。～，～。結(jié)晶度越高，纖維的模量或斷裂強(qiáng)度就越高。由于纖維材料的分子量很大，約在一萬以上，因而被稱為“大分子”或“高分子”。同時，分子極性的強(qiáng)弱影響著纖維的電學(xué)性質(zhì)。如纖維的大分子結(jié)構(gòu)、超分子結(jié)構(gòu)和形態(tài)結(jié)構(gòu)，就是分別對纖維的微觀、細(xì)觀和宏觀三個層面來研究纖維的性質(zhì)與性能的。⑸巨原纖：巨原纖是由原纖基本平行地堆砌而形成的更粗的大分子束，在原纖之間存在著比原纖中更大的縫隙、孔洞及菲結(jié)晶區(qū)，原纖之間主要靠穿越非結(jié)晶區(qū)的大分子主鏈和一些其他物質(zhì)來聯(lián)結(jié)，一部分多細(xì)胞的天然纖維中，巨原纖可能就是一個細(xì)胞。一、纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)特征及其表達(dá)纖維是細(xì)而長的柔軟材料。按照纖維長度可以簡單地把纖維分類為長絲纖維和短纖維。一般用重量加權(quán)平均長度來表示。紡織纖維的細(xì)度紡織纖維的細(xì)度是表征纖維截面尺度或粗細(xì)程度的物理量。特數(shù)是法定的線密度計量單位，一般號數(shù)越大，纖維越粗；反之，號數(shù)越小，纖維越細(xì)。目前國內(nèi)習(xí)慣用英制支數(shù)(Ne)表示棉纖維的粗細(xì)。（二）纖維的空間形態(tài)通過顯微鏡觀察紡織纖維的縱向和截面形態(tài)，發(fā)現(xiàn)不同的纖維具有不同的縱向形態(tài)和截面形態(tài)。紡織纖維拉伸曲線有兩種類型，一種是以負(fù)荷為縱坐標(biāo)，以伸長為橫坐標(biāo)，稱負(fù)荷──伸長曲線；另一種是以相對負(fù)荷(應(yīng)力)為縱坐標(biāo)，以相對伸長(應(yīng)變)為橫坐標(biāo)，稱應(yīng)力──應(yīng)變曲線。斷裂伸長率是反映纖維受力之后變形能力高低的力學(xué)指標(biāo)。斷裂比功為相對性力學(xué)指標(biāo)，可以對不同纖維作相對比較。表征纖維彈性的物理指標(biāo)是彈性回復(fù)率，其計算公式如下：三、紡織纖維的吸濕性(一)纖維的吸濕現(xiàn)象與機(jī)理通常，把纖維材料從大氣中吸收水分或向大氣放出水分的能力稱為吸濕性。20℃，相對濕度65%177?！?，當(dāng)溫度上升或回潮率增大時，紡織纖維的比熱容相應(yīng)增大。在這種狀態(tài)下，纖維材料在一定范圍內(nèi)可以產(chǎn)生較大的彈性變形，被稱為高彈態(tài)。由于纖維材料的結(jié)構(gòu)和物理性能不同，所采取的工藝措施并不完全相同，有汽蒸、干熱定形(如熱風(fēng))等定形方法，是否需要外加張力應(yīng)根據(jù)具體的定形工藝要求確定。相比較而言，腈綸、滌綸和棉纖維的耐熱性較強(qiáng)，蠶絲、麻纖維的耐熱性較差。在短纖維紡紗加工過程中，靜電過大使纖維松散、飛花多、清花容易粘卷、卷繞成形不良、斷頭增多，會嚴(yán)重影響紡紗加工生產(chǎn)正常進(jìn)行，降低產(chǎn)品質(zhì)量。⑷在紡織纖維中添加消靜電油劑。紡織纖維的光澤纖維光澤取決于纖維對投射光線的反射、折射和透射情況。如果透射光較多時，纖維顯現(xiàn)出透明感。圖24 棉纖維橫截面結(jié)構(gòu)和縱向形態(tài)棉纖維的成熟度棉纖維生長可以分為伸長期、加厚期和轉(zhuǎn)曲期三個時期，隨著生長天數(shù)的增加，棉纖維逐漸趨于成熟。通過儀器檢測，可以獲得棉纖維主體長度、品質(zhì)長度、基數(shù)、均勻度、短絨等長度指標(biāo)，棉纖維主體長度與手扯長度較為接近。含水率指標(biāo)對原棉質(zhì)量、用棉量計算及成紗工藝的影響較大。原棉疵點(diǎn)是因棉纖維生長發(fā)育不良或原棉軋花工藝不良，造成的纖維外觀疵點(diǎn)和雜質(zhì)。(一)羊毛圖25 美利奴羊 圖26 中國細(xì)毛羊圖27 中國羊毛的毛叢形態(tài)羊毛按其細(xì)度和長度可以分為細(xì)羊毛、半細(xì)毛、長羊毛、粗羊毛等不同類型，其中以美利奴血統(tǒng)為主的細(xì)羊毛的品質(zhì)最好，產(chǎn)量約占世界羊毛產(chǎn)量的1／3，澳大利亞是美利奴細(xì)羊毛的主要生產(chǎn)國和供應(yīng)國。髓質(zhì)層只存在于較粗的纖維中，細(xì)毛無髓質(zhì)層。原毛業(yè)務(wù)檢驗(yàn)多用鋼尺測量毛叢長度，毛條和洗凈毛工藝試驗(yàn)多采用梳片式纖維長度儀或排圖法測量羊毛長度。卷曲數(shù)過低，纖維成網(wǎng)和成條比較困難，落毛增多，成紗質(zhì)量下降。原毛附帶有一定數(shù)量的粗毛和腔毛，其含量用粗腔毛率表示。馬海毛安哥拉山羊是世界上最優(yōu)秀、品質(zhì)最好的毛用山羊品種，馬海毫是安哥拉山羊毛的商業(yè)名稱，所以國際上通常把安哥拉山羊毛稱為馬海毛。安哥拉兔毛纖維細(xì)而長，纖維密度較小，纖維內(nèi)腔含有空氣，輕柔、保暖，富有光澤，產(chǎn)品檔次較高。牦牛毛被中的絨毛和粗毛混雜生長，用抓取方法得到的主要是絨毛，經(jīng)分梳后能得到粗毛含量很低的牦牛絨。桑