【正文】 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。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。～，～。例如纖維中有縫隙和孔洞時，纖維的強(qiáng)度較低，吸濕性較好。人們在研究天然有機(jī)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(xué)，將有機(jī)合成和紡織科學(xué)相結(jié)合，出現(xiàn)了合成纖維。再生纖維主要以天然高聚物、無機(jī)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。纖維還必須具有一定的模量、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長等力學(xué)性能。第一節(jié) 纖維的定義及分類一、纖維的定義纖維是一種細(xì)長而且柔軟的材料，它的直徑較細(xì)，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(xì)而長是纖維材料的主要幾何形狀特征?；瘜W(xué)纖維也可以細(xì)分為再生纖維和合成纖維。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。隨著專業(yè)學(xué)習(xí)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(xué)性能等都有直接或間接的影響。②氫鍵：它是大分子側(cè)基上或部分鏈段上極性基團(tuán)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。(3)纖維大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。大分子上的原子可以圍繞聯(lián)結(jié)鍵進(jìn)行一定程度的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，內(nèi)旋轉(zhuǎn)的難易程度決定了大分子的柔曲性。⑹纖維：纖維由巨原纖堆砌而成，在巨原纖之間存在著比巨原纖更大的縫隙和孔洞，巨原纖之間的聯(lián)結(jié)也更疏松一些，有的纖維甚至要靠其他物質(zhì)如多細(xì)胞纖維的胞間物質(zhì)來聯(lián)結(jié)。大多數(shù)天然纖維都是短纖維，只有桑蠶絲是長絲。由于纖維截面的直徑、周長、面積以及纖維沿長度方向分布的線密度都與纖維的粗細(xì)度密切相關(guān)，所以從理論上來說，可以用纖維截面的直徑、周長、面積及線密度來表示纖維的粗細(xì)度。對于同一種纖維材料，英制支數(shù)越高，表明纖維越細(xì)；反之，英制支數(shù)越低，表明纖維越粗。通常，各種紡織纖維的拉伸曲線形態(tài)不一，根據(jù)紡織纖維的拉伸曲線可以判斷各種纖維的力學(xué)性能特征。(二)纖維材料的彈性紡織纖維在外力作用下將產(chǎn)生一定的變形，而去除外力后纖維的變形并不能夠完全回復(fù)，根據(jù)這一特性可以將纖維的變形分為兩種基本類型，即彈性變形和塑性變形。2%。我們把纖維材料從玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度稱為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。(二)纖維材料的電學(xué)性能纖維材料的比電阻纖維材料的導(dǎo)電能力可以用體積比電阻或質(zhì)量比電阻表示。消靜電油劑包含抗靜電劑、潤滑劑等，通過纖維表面抗靜電劑親水基團(tuán)的作用吸收空氣中的水分，提高纖維的含潮率，降低其比電阻。纖維材料的耐光性紡織纖維的耐光性指纖維在日光照射下保持其原有色澤和力學(xué)性能的能力。棉纖維的線密度棉纖維的線密度也是其單位長度的重量，表示了棉纖維的粗細(xì)程度，它可以用分特數(shù)(dtex)表示。如索絲、棉結(jié)、僵片、黃根、軟籽皮、纖維籽屑等。圖28為羊毛纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)，圖29為羊毛纖維的細(xì)觀結(jié)構(gòu)模型，圖21為羊毛纖維層次結(jié)構(gòu)模型。羊毛纖維的力學(xué)性能 羊毛具有低強(qiáng)度、高伸長的特點(diǎn)，斷裂伸長率卻高達(dá)35%50%，羊毛具有較強(qiáng)的彈性回復(fù)能力。罵海毛的產(chǎn)量很低。用剪取方法得到的是粗毛，其纖維粗細(xì)混雜。用有機(jī)酸處理絲織物，可增加其光澤，改善手感，但絲綢的強(qiáng)伸度稍有降低。四、麻纖維麻纖維自然粗獷的風(fēng)格、舒適健康的服用性能備受現(xiàn)代消費(fèi)者的青睞。亞麻纖維的力學(xué)性能與苧麻比較接近。（三）銅銨纖維銅銨纖維是把纖維素溶解于銅銨溶液中得到銅銨紡絲液，然后從噴絲孔噴出，先經(jīng)水流高倍抽伸，后進(jìn)稀酸浴還原成銅銨纖維。錦綸纖維的強(qiáng)度在合成纖維中是最高，錦綸纖維的強(qiáng)度、伸長度和初始模量數(shù)值列于表21。滌綸纖維易產(chǎn)生靜電，易吸灰，易起球，易臟。隨著腈綸纖維生產(chǎn)工藝的改變，強(qiáng)度和伸長率也會改變。維綸主要缺點(diǎn)是耐熱水性差，在濕態(tài)110～115℃時，有明顯的變形和收縮，在水中煮沸3～4小時，織物明顯變形并發(fā)生部分溶解；彈性不好，織物易起皺；染色性也不好，色澤不鮮艷，這些因素限制了維綸的使用。由丙綸中空纖維制成的絮被，質(zhì)輕、保暖、彈性良好。聚氨酯纖維具有中等程度的熱穩(wěn)定性，軟化點(diǎn)為200℃以上。③物質(zhì)分離功能：如中空分離性、反滲透性、微孔分離性、離子交換性、高吸水性等。其中甲殼胺是一種天然抗菌劑，對人體無害且能在自然界循環(huán)再生，備受矚目。Lyocell纖維是一種新型的纖維素纖維，除了具有纖維素纖維的所有天然性能，如良好的吸濕性、舒適的穿著性、自然的光澤、極好的染色性能和可生物降解性等；還具有很好的干濕強(qiáng)度。但一般抗靜電劑都是親水性聚合物，對濕度依賴性很大，在相對濕度較低的環(huán)境下，抗靜電性能就急劇下降。被專家們預(yù)測為21世紀(jì)最主要的新纖維品種之一。由小球把彈簧連接起來組成的網(wǎng)，是一個具有一定強(qiáng)度的彈性體，兩種鏈段以共價鍵連結(jié)在一起。丙綸的染色性能也很差，從而限制了使用?！?，比棉花小，強(qiáng)度與耐磨性能優(yōu)于棉花，它與棉花的1:～1倍。腈綸纖維比重較小，～，在紡織纖維中屬于較輕的纖維。滌綸纖維具有熱可塑性，熱處理溫度必須在玻璃化溫度以上，軟化點(diǎn)以下。它有近似圓形的截面，縱向表面均勻、光滑?！痙tex，伸長率為25%～45%，%，醋酯纖維具有熱塑性，在200～230℃時軟化，260℃時熔融并分解。(二)亞麻亞麻纖維在性能上與苧麻纖維比較相近，但也存在一些差異。絹紡原料經(jīng)過精練、制絲工程后，絲纖維斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率均有下降。繭絲縱向呈不平滑的樹干狀，粗細(xì)不勻，還有各種顴節(jié)，在顯微鏡下可看到內(nèi)有兩條透明的絲素和不透明的絲膠。因此，純紡?fù)妹啽容^困難，容易出現(xiàn)落毛、飛花，成紗強(qiáng)度很低。山羊絨具有輕、細(xì)、柔軟、滑糯、光澤柔和、保暖等優(yōu)良特性。常規(guī)卷曲羊毛大多用于精梳毛紡，最終產(chǎn)品的光澤、彈性和手感較好，呢面光潔。羊毛的組成與形態(tài)結(jié)構(gòu)羊毛是由α氨基酸縮聚而成的蛋白質(zhì)組成，其結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。棉纖維的雜質(zhì)和疵點(diǎn)原棉中含有的各種非纖維物質(zhì)(包括固著于其上的棉纖維)稱雜質(zhì)，如不孕籽、破籽、籽棉、棉籽、砂塵、小棉枝等非纖維性夾雜物。棉纖維的長度棉纖維長度是確定其成紗工藝及產(chǎn)品規(guī)格、品質(zhì)的重要因素之一。當(dāng)纖維吸收光線的能力較強(qiáng)時，纖維光澤顯得比較暗淡。通過電離，存在于纖維周圍空氣中的正負(fù)離子與纖維所帶電荷中和，從而消除靜電。另一方面，可以充分利用合成纖維的熱收縮特性，例如通過原料組合、織物組織設(shè)計或采用熱軋等方法，可以使織物表面產(chǎn)生縐效應(yīng)、起絨效應(yīng)或泡泡效應(yīng)。②高彈態(tài)與玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：當(dāng)溫度繼續(xù)升高，纖維材料的分子熱運(yùn)動能量增大到足以克服阻礙分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)勢能時，分子鏈段運(yùn)動開始激發(fā)，可以通過內(nèi)旋轉(zhuǎn)改變分子的構(gòu)象，部分分子鏈段可以產(chǎn)生滑移，但整個大分子運(yùn)動仍然處于被凍結(jié)狀態(tài)。同一種纖維材料在不同測試條件下測得的回潮率結(jié)果并不相同。斷裂功和斷裂比功紡織纖維的斷裂功指纖維由拉伸開始至斷裂過程中外力所做的功，即拉斷纖維所需的能量，在數(shù)值上為負(fù)荷—伸長曲線與橫坐標(biāo)所包圍的面積。 圖26 纖維的表面形態(tài)二、紡織纖維的力學(xué)性能紡織纖維在其產(chǎn)品加工、使用過程中受到各種形式外力的作用，如拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)、壓縮、摩擦等。目前國內(nèi)習(xí)慣用公制支數(shù)表示毛纖維的粗細(xì)。如棉型化學(xué)短纖維長度在28～40mm，毛型化學(xué)短纖維長度在51～150mm，中長型化學(xué)短纖維長度在45～65mm。大自然中天然生長的植物或動物纖維，受環(huán)境、氣候以及自身基因的影響，即使是同時收獲的纖維，其長度和細(xì)度也是隨即分布的；即使是同一根纖維，它的細(xì)度也是變化的。微原纖一方面靠相鄰原纖之間的分子間結(jié)合力聯(lián)結(jié)，另一方面也靠穿越兩個基原纖的大分子主鏈將兩個基原纖聯(lián)結(jié)起來，微原纖的橫向尺寸約為4～8nm。例如：腈綸的單基中含有氰基，所以它的耐光性好。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(jìn)入結(jié)晶區(qū)。(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。(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)。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。三、天然纖維與化學(xué)纖維的分類根據(jù)纖維來源分類，可分為天然纖維和化學(xué)纖維。細(xì)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(tuán)、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。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。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(xué)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(jī)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。⑵在纖維材料內(nèi)部，以化學(xué)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)。羊毛纖維由于表面有鱗片而光澤柔和。鹽式鍵的鍵能大干氫鍵。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)。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。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(xué)和生理性質(zhì)，以滿足工藝加工和人類使用的需要。在工商貿(mào)易中，一般采用主體長度作為纖維的長度指標(biāo)。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)。常規(guī)化學(xué)纖維粗細(xì)均勻，線密度變異系數(shù)很小。紡織纖維的斷裂強(qiáng)度是斷裂強(qiáng)力與纖維線密度的比值，單位為cN／dtex。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?！?，錦綸的比熱容較大，／(g常規(guī)紡織纖維的熱轉(zhuǎn)變溫度見表23。紡織纖維的靜電在紡織生產(chǎn)中，纖維與纖維、纖維與機(jī)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(dǎo)電性很差，如果聚集的電荷不能及時疏導(dǎo)，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。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。棉纖維分細(xì)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。棉纖維斷裂伸長率較小，一般在6%～11%。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。羊毛纖維的粗腔毛率。馬海毛纖維長度很長，能夠達(dá)到120～150mm，氈縮性不十分明顯，彈性好。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。內(nèi)外層繭絲的線密度值存在一定差異，內(nèi)層繭絲最細(xì)，中層繭絲最粗，外層繭絲居中，～，～。長度分布范圍很廣，一般為20～250mm，最長可以達(dá)到550mm。粘膠纖維的基本成分是纖維素，其化學(xué)組成與棉相同。（四）Tencel纖維由于粘膠纖維對環(huán)境污染大、流程長，開發(fā)一條生態(tài)、環(huán)保的纖維素纖維紡絲工藝技術(shù)路線，成了化學(xué)纖維界主攻的課題之一。錦綸6的熔點(diǎn)為215～220℃，軟化點(diǎn)為180℃；錦綸66的熔點(diǎn)為250～260℃，軟化點(diǎn)是220℃。用滌綸制作的無紡織布可用于室內(nèi)裝飾物、地毯底布、醫(yī)藥工業(yè)用布及服裝用襯里等。腈綸纖維的化學(xué)性能較為穩(wěn)定，對濃鹽酸、濃有機(jī)酸和中等濃度的硫酸、硝酸和磷酸有抵抗性，在濃硫酸、濃硝酸和濃磷酸中要溶解破壞，耐堿能力較差。斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率通過改變抽伸倍數(shù)來達(dá)到。氯綸纖維經(jīng)不起熨燙，不吸濕，靜電效應(yīng)顯著，染色較困難。 圖216 聚酯（滌綸）纖維 圖217聚氨酯（錦綸）纖維 圖218 腈綸纖維（濕法） 圖219 腈綸纖維（干法） 圖220粘膠纖維（濕法） 圖221粘膠纖維（干法） 圖222 聚丙烯纖維第六節(jié) 新型纖維簡介一、新型合成纖維聚酯纖維是化纖中最重要的纖維之一，具有很多優(yōu)良的性能，但普通聚酯纖維也存在一些缺點(diǎn)，為此人們針對聚酯纖維的缺點(diǎn)，通過分子結(jié)構(gòu)改性，合成新的聚酯纖維。據(jù)報道利用高壓靜電紡絲技術(shù)在實驗室已能紡制出直徑尺度為80納米級的超極細(xì)纖維。（五）抗紫外線纖維近年在氣象預(yù)報中增加了防紫外線指數(shù)，人們對紫外線輻射的關(guān)心急劇高漲?？棺贤饩€纖維主要是將TiO2微粒（～ 左右）與成纖聚合物共混紡絲制成的。研制出纖維越細(xì),其比表面積越大,纖維越柔軟。ECDP纖維最大優(yōu)點(diǎn)是可用陽離子染料在常壓沸染條件下染色，上染率高，色譜廣，色彩鮮艷。（七）氨綸──聚氨酯纖維氨綸(SPANDEX)是一種具有高斷裂伸長(400%以上)，低模量和高彈性恢復(fù)率的合成纖維，常稱為彈性體纖維(Elastomeric fibre)，中國商品名稱為氨綸的是多嵌段聚氨酯纖維。斷裂伸長率達(dá)20%～80%。（四）維綸──聚乙烯醇纖維維綸屬聚乙烯醇纖維，維綸可以濕紡，也可以干紡。但滌綸纖維吸濕性差，作