纖維素纖維結(jié)構(gòu)與性能.ppt

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第二節(jié)纖維素纖維結(jié)構(gòu)與性能,以纖維素分子為基本化學(xué)結(jié)構(gòu)的纖維。以β-D-葡萄糖?；鶠榻Y(jié)構(gòu)單元的高分子化合物,,1.2.1幾種纖維素纖維的結(jié)構(gòu)形態(tài)圖,棉纖維麻纖維粘膠纖維,,1.2.1棉纖維結(jié)構(gòu)形態(tài),單細(xì)胞：纖維素94%wt.,蠟狀物0.6%wt.,灰分1.2%wt.,果膠物0.9%,含氮物等。長(zhǎng)度：23～45mm；細(xì)度：0.15～0.2tex；扭曲數(shù)：60～120個(gè)/cm。,,1.2.1棉纖維結(jié)構(gòu)形態(tài),結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：初生胞壁---層厚0.1~0.2m，決定棉纖維表面性質(zhì)。拒水性，影響染整，前處理的去除對(duì)象。外層由果膠物質(zhì)和蠟狀物組成（角皮層），內(nèi)二層是纖維素網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，橫纏豎繞。次生胞壁---層厚約4m，占90%wt.，共生雜質(zhì)少，決定棉纖維性質(zhì)。層中很多同心日輪，同心輪按走向S、Z、S分三層，纖維走向與軸向夾角20~30度，走向變化，內(nèi)層直。胞腔---中空，占橫截面1/10，含蛋白質(zhì)和色素，決定棉纖維顏色。染料和化學(xué)處理劑通道。,,1.2.2麻纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能,特點(diǎn)：豎紋和橫節(jié)。端頭多樣：錘頭、分支形（苧麻），細(xì)尖（亞麻）、鈍角（大麻）。苧麻、亞麻、大麻等韌皮纖維：厚壁、端閉、狹腔單細(xì)胞。長(zhǎng)短、外形、成分各異。纖維素含量不高。長(zhǎng)徑：苧麻---127~152mm(長(zhǎng)),20~75m(徑)；亞麻---11~38mm(長(zhǎng)),11~20(徑)；大麻、黃麻：長(zhǎng)度很短。,,麻纖維成分組成表,,麻織物具有涼爽、吸濕、透氣、排汗的特性，而且剛度高，吸汗不貼肉，最適合做夏季面料，是國(guó)際上最受歡迎的紡織面料之一。,,1.2.3粘膠纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能,*人造纖維，形態(tài)與紡絲成形方法有關(guān)。*纖維較純凈，在絲生產(chǎn)中已除雜。*皮芯結(jié)構(gòu)，皮層緊密取向，阻礙染料進(jìn)入，芯層結(jié)構(gòu)松，強(qiáng)度低。★附注：通過(guò)制漿、紡絲、拉伸方法改變，可得人造纖維素其他纖維：富強(qiáng)纖維、Tencil纖維、modal纖維，這些新型纖維應(yīng)用較廣泛。,,Lyocell天絲,天絲纖維：采用綠色環(huán)保原料，它是在木槳中提煉出來(lái)的天然纖維素，它具有良好的吸濕性，干或濕強(qiáng)力遠(yuǎn)超過(guò)棉花的產(chǎn)品，手感柔滑具有絲一樣光澤。天絲是英國(guó)ACORDIS公司和奧地利LENZING公司經(jīng)數(shù)十年研究開(kāi)發(fā)的再生纖維素纖維。天絲特點(diǎn)：高強(qiáng)--強(qiáng)度接近滌綸；高吸濕--吸濕性好過(guò)棉；以及自身原纖化--只要整理得法即可賦予天絲織物特有的桃皮絨手感，除此之外，天絲織物還有出眾的懸垂性，舒適的手感，適中的彈性，比棉和粘膠織物好的抗皺性，飄逸華貴，可機(jī)器洗滌等。,,Lyocell（天絲）纖維、紗線的特性,1.具有纖維素纖維的優(yōu)異特性Lyocell纖維織物手感挺爽，吸濕透氣性好，具有絲綢的懸垂性，觸感可由棉變到毛、真絲以及各種感覺(jué)。2.原纖化傾向Lyocell纖維在濕狀態(tài)下，受機(jī)械力作用纖維表面被拉出細(xì)小原纖，能改變織物表面的性能。通過(guò)酶處理，去除較長(zhǎng)的原纖，進(jìn)行二次原纖化，可得到桃皮絨效果。3.尺寸穩(wěn)定性好Lyocell纖維織物收縮率低，可洗性好。,,1.2.4纖維素纖維的超分子結(jié)構(gòu),超分子結(jié)構(gòu)：在分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上、由許多個(gè)分子集聚時(shí)所形成的分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。其地位介于纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)之間。描述纖維中長(zhǎng)鏈分子（高分子）排列狀態(tài)、排列方向、聚集松緊程度。無(wú)定形區(qū)結(jié)晶區(qū)超分子結(jié)構(gòu)結(jié)晶度---結(jié)晶區(qū)所占重量%取向度---鏈或微晶向與纖維向夾角棉、麻、絲光棉、粘膠結(jié)晶度分別為70、90、50、40%,,超分子結(jié)構(gòu)與性能,超分子結(jié)構(gòu)：對(duì)纖維的化學(xué)、物理或力學(xué)性能影響很大結(jié)晶度與物理性能：結(jié)晶度高，分子間緊密、作用力大，纖維強(qiáng)度大；纖維斷裂在于超分子結(jié)構(gòu)缺陷處。結(jié)晶度低，分子間松散，纖維強(qiáng)度也較低，斷裂延伸度可能較大取向度與物理性能：取向度高（絲光棉），纖維強(qiáng)度高，斷裂延伸度降低，因?yàn)榉肿渔?、微晶排列軸向平行，分子間作用力大，應(yīng)力集中點(diǎn)（缺陷）少，分子鏈不易斷裂和滑移。超分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性能：結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)緊密，空隙小又少，化學(xué)物質(zhì)不能進(jìn)入結(jié)晶區(qū)，例如染料分子不易進(jìn)入，只在無(wú)定形區(qū)，得色深不易（麻）。,,1.2.5纖維素纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu),纖維素纖維：有不同形態(tài)結(jié)構(gòu)和超分子結(jié)構(gòu)，但其化學(xué)分子的單元結(jié)構(gòu)和鏈接方式都一樣——由葡萄糖?；鶈卧ㄟ^(guò)苷鍵相連接。不同種纖維葡萄糖剩基單元數(shù)不同，即平均分子鏈長(zhǎng)不同。纖維素分子化學(xué)式：(C6H10O5)n式中n：聚合度；n：10000~15000(棉、麻)；n：250~500（粘膠）,,纖維素分子結(jié)構(gòu)式,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：環(huán)上三個(gè)—OH，反應(yīng)活性點(diǎn)環(huán)間—O—，酸分解之，堿穩(wěn)鏈端：有一隱-CHO，M低還原性鏈剛性，H-鍵多，強(qiáng)度高,,1.2.6纖維素纖維的化學(xué)性質(zhì),由纖維素分子化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定，受超分子結(jié)構(gòu)、形態(tài)結(jié)構(gòu)影響。與堿作用常溫稀堿中穩(wěn)定，濃堿溶脹，高溫稀堿有氧氣易氧化、斷裂苷鍵，強(qiáng)力下降。濃堿溶脹：各向異性、不可逆。徑向溶脹大，縱向小反應(yīng)：酸性纖維素分子與堿擬醇鈉反應(yīng)C2H5OH+NaOHC2H5ONa+H2OCell-OH+NaOHCell-ONa+H2O;OrCell-OH﹡NaOH反應(yīng)可逆，水洗除堿，恢復(fù)纖維素分子，但纖維素纖維高層次結(jié)構(gòu)被變化、不可逆---是棉織物絲光、堿縮處理理論根據(jù),,,,纖維素分子與酸作用,,與氧化劑作用,纖維素氧化后分子斷裂，基團(tuán)氧化變化，織物強(qiáng)度損傷。纖維素分子對(duì)不同氧化劑作用有不同的敏感程度。強(qiáng)氧化劑完全分解纖維素。中、低強(qiáng)度氧化劑在一定條件下氧化分解纖維素能力弱，可用來(lái)漂白織物。注意：空氣中O2在強(qiáng)堿、高溫條件易氧化、脆損纖維素織物，應(yīng)避免。氧化反應(yīng)：Cell-OH+[O]Cell-CHO,Cell-C=O,Cell-COOH還原型—-CHO，-C=O，潛在損傷氧化纖維素：酸型—-COOH注：纖維素分子對(duì)還原劑穩(wěn)定。,,1.2.7天然纖維素共生物,天然纖維素共生物是纖維生長(zhǎng)保護(hù)物或代謝物。影響織物吸水、染色、白度。果膠物質(zhì)—果膠酸鈣、鎂、甲酯、多戊糖等，堿除去含氮物質(zhì)—含N鹽和蛋白質(zhì)。堿除不盡蠟狀物質(zhì)—酯、酸、碳?xì)湮?。皂化、乳化除去?；曳帧獰o(wú)機(jī)物。酸溶天然色素—結(jié)構(gòu)復(fù)雜。漂白除去棉籽殼—含木質(zhì)素等。堿軟化、磺化、氯化除去半纖維素—多糖類。酸解、堿除去,,