蚕丝(纤维皇后)
1.化学成分:天然蛋白质或丝元纤维
蚕丝主要为丝素蛋白,其次是丝胶,还含有色素、蜡脂、无机物等少量杂质 单基:
R侧基比羊毛的少,简单,约18种氨基酸。 分子链的空间形态:蚕丝的稳定结构是β型(折叠链)。 结晶度、取向度:蚕丝的结晶度、取向度比羊毛的高。 一根蚕丝由两根平行的单丝(丝素),外包丝胶构成 蚕丝是天然蛋白质类纤维,是自然界唯一可供纺织用的天然长丝,其长度可直接提供织造。 2. 丝胶和丝素(组成)
3.丝与毛的区别: 化学组成:无S元素
4.蚕丝的形态结构(钝角三角形)
纵向:表面光滑,粗细均匀,少数地方有粗细变化。
横向:单根茧丝:不规则的椭圆形,两根丝素外包丝胶 熟丝:不规则的三角形(有闪光效应)。 生丝:经过缫丝将几根茧丝合并,依靠丝胶胶合而成丝束。强力较大,手感较硬,光泽较差。 熟丝:除去丝胶的蚕丝,又称精练丝。光泽优良,手感柔软平滑。
5.蚕丝的性能:光泽,丝鸣
长度:桑蚕丝 1200~1500m;柞蚕丝 500~600m。
细度:用旦(旦尼尔)表示,也称纤度。桑蚕丝2.5~3.5旦(2.8~3.9dtex,13~18μm)
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密度:密度较小,织物轻薄,生丝为1.30~1.37g/cm,熟丝为1.25~1.30 g/cm
抱合性:丝胶把若干根茧丝粘在一起,使丝条在加工过程中能承受各种摩擦,以免在织
造加工中丝束脱散。
吸湿性:比毛、麻低,比棉高。一般大气条件下的回潮率11%(桑蚕丝),柞蚕丝更高 强伸性:强力大于毛而接近棉,但比麻低。桑蚕丝湿强比干强下降10%~25%;柞蚕丝湿
强比干强略高4%~10%。断裂伸长率和弹性恢复能力都比毛小而比棉大。 光学性质:颜色:白色、黄色较常见
光泽:光泽柔和(丝胶的层状结构以及三角形的截面)。
耐光性:耐光性较差,光照使丝发黄,强度下降(酪氨酸、色氨酸氧化裂解)。
化学稳定性:即呈酸性也成碱性,但偏酸性。弱的有机酸可增加织物光泽,改善手感。 蚕丝的耐盐性也比较差,衣服应常洗常换。
耐热性:耐干热性较强,能长时间耐受100℃的高温。温度升至130℃,蚕丝会泛黄、发硬。宜用蒸汽熨斗,一般要垫布。
丝鸣:干燥的精炼长丝(或丝织物)相互摩擦时所发出的清晰的声音。它是蚕丝特有的音响,使蚕丝产品具有高贵感,经醋酸或酒处理后,可增加它的丝鸣效果
附:蚕丝的工艺性质参数
茧丝量:是指一粒茧所能缫得的丝量; 茧层率:为茧层占全茧的重量百分比; 缫丝率:为缫丝量占茧层的重量百分率; 缫折:为100公斤的生丝所需的干茧重量; 解舒长:为一粒茧平均缫得的丝长; 解舒率:为解舒长与茧丝长的百分比
化学纤维
定义:化学纤维是利用天然的或合成的聚合物(polymer)为原料,经过化学方法和机械加工制成
的纤维。
1. 化学纤维的制备过程(纤维液,纺丝,后加工)
高聚物的提纯或聚合→纺丝熔体或溶液的制备→纺丝成形→ 后加工(牵伸、卷曲、上油、切断) ① 高聚物的提纯或聚合
(1)再生纤维 提纯,去除杂质。 (2)合成纤维
聚合,单体聚合成线型高聚物。 ② 纺丝熔体或溶液的制备 (1)熔体法
将高聚物加热成熔体(如涤纶、锦纶、丙纶等)。 条件:熔融温度<分解温度 (2)溶液法
高聚物溶解在溶剂中(如粘胶、维纶、腈纶等) 。 条件:熔融温度>分解温度,或高聚物为非熔性 ③ 纺丝
纺丝液用计量泵定量供料通过喷丝孔后凝固成丝条的过程称为~。
有熔体纺丝法和溶液纺丝法。 (1)熔体纺丝法
将熔融的高聚物熔体从喷丝孔喷射到空气中冷却固化。
过程简单,成本低,纺丝速度高。涤纶、锦纶、丙纶等均采用此法。
(2)溶液纺丝法
将高聚物溶解于适当的溶剂配成纺丝溶液,将纺丝液从喷丝孔中压出后射入凝固浴中凝固
成丝条。根据凝固浴的不同分为湿法与干法两种。 湿法纺丝:液体凝固剂固化。
纺出丝的截面多为非圆形,有皮芯结构。腈纶、维纶、氯纶、粘胶纤维多采用此法。 干法纺丝:热空气固化。
丝的质量好、成本高、易污染环境(应用少)。维纶、醋酯、氨纶可用此法。 ④ 后加工
经过纺丝工序,高聚物已初具纤维形态,称它“初生丝”。它必须经过一系列后处理加工(后
加工)才能得到结构稳定,性能优良,可以进行纺织加工的纤维。
后加工的目的:使纤维具有一定的物理机械性能(强力、伸长、抗静电、抱合力等)。 短纤维后加工路线:
(1)集束:获得大股丝束。
(2)拉伸:改变取向度,改善力学性质(如增加强度、降低伸长)。 (3)上油:抗静电,减小摩擦。
(4)卷曲:提高抱合力,增加可纺性。
(5)干燥定形:去除水分,提高结构稳定性。 (6)切断:切成规定长度的短纤维。 附:成纤高聚物要满足三个条件
1.线型分子结构:能伸值的分子,支链尽可能少,没有庞大侧基,具备可溶性或可熔融性; 2.适当的分子量:纺丝液具备适当的粘度;
3.凝固后的纤维中,大分子间应该具有足够的结合力。
2. 再生纤维
以天然聚合物为原料,经过化学方法和机械加工制再生制成的纤维,化学组成与原高聚物基本相同的纤维。
(1)再生纤维素纤维
再生纤维素纤维以自然界中广泛存在的纤维素物质(如棉短绒、木材、麻秆芯等)提取纤维素制成浆粕为原料,经过化学处理和机械加工制成的。
粘胶纤维
1、概况:粘胶纤维是再生纤维素纤维的主要品种,也是最早研制和生产的化学纤维,其化学组成
与棉纤维相同。因制成的液体很粘,称为粘胶。
2、制造流程:
(1)纺丝液的制备
木材、甘蔗渣→纯净的纤维素(纤维素浆粕)→稀碱处理→碱纤维素 +CS2 纤维素黄酸酯 +NaoH →粘胶纺丝液
(2)纺丝成形(湿法纺丝)
粘胶纺丝液+凝固浴(硫酸、硫酸钠、硫酸锌→纤维素再生→喷丝形成纤维 根据纺丝工艺的不同,制得的粘胶纤维的性质不同 3、粘胶纤维的结构特征
(1)化学组成
和棉的成分相同,主要成分为纤维素,聚合度250-550(棉6000-15000)。 (2)形态结构
横向形态:不规则的锯齿形 纵向形态:平直有不连续的条纹 1)结构特征:皮芯结构
皮层(外层)和芯层(内层)的结晶度、取向度、晶粒大小、密度等不同。 2)产生皮芯结构和锯齿形截面的原因:
①溶液流体表层先凝固成纤维外层,溶液内层缓慢凝固成纤维内层。 拉伸时,内外层受力不同,取向和结晶的不同;
②外层先凝固内层后凝固,内外层不同时收缩,形成锯齿形边缘。 4、粘胶纤维的性能
(1)吸湿性是普通化纤中最好的(通常条件回潮率13%,比棉好)。 (2)染色性好,色谱齐全,色泽鲜艳。
(3)断裂强度比棉小;湿强小于干强(干强的40%~50%),不耐水洗。 (4)易燃烧
(5)耐碱不耐酸(较棉差)。
(6)悬垂性好,易皱,尺寸稳定性差。 5、粘胶纤维的种类和用途
(1)按纤维素的来源分
木浆粘胶、棉浆粘胶、草浆粘胶、竹浆粘胶、麻浆粘胶。 (2)按结构分
普通粘胶纤维、高湿模量粘胶纤维、强力粘胶纤维、新溶剂粘胶纤维。 ①.普通粘胶纤维
具有一般的物理机械性能和化学性能。
? 长丝:理论上无限长,俗称人造丝
? 棉型:切断成33-41mm,线密度1.3-1.8dtex,俗称人造棉
? 毛型:切断成76-150mm,线密度3.3-5.5dtex;俗称人造毛 ? 中长型:51-65mm,线密度2.2-3.3dtex
普通粘胶纤维可纯纺也可混纺,一般作为衣料(纯纺、混纺)、被面和装饰织物。 ②.高湿模量粘胶纤维:全芯层结构,厚皮层结构
以加强溶剂缓冲析出和凝固作用,增加纤维的皮层结构和分子间的微晶物理交联作用。 模量:衡量材料变形难易程度指标,值小易变形。
截面近似圆形。我国商品名称为富强纤维或莫代尔,日本称虎木棉。
主要特点:
(1)柔软顺滑、光洁,但织物挺括性差。
(2)比强度3.0-3.5cN/dtex(普通粘胶1.6-2.7;1.9-3.0棉),湿强为干强的75%-80%。 (3)吸湿透气性好。吸湿性比棉高50%,且速度快。 (4) 洗缩率低,抗皱免烫。
(5)染色性能好,经多次洗涤仍柔顺亮丽、鲜艳如新。
附1:莫代尔纤维是Lenzing(兰精公司)开发的高湿模量的再生纤维素纤维。原料是产自欧洲的
灌木林,制成木质浆液后经过专门的纺丝工艺制作而成,所以与棉一样同属纤维素纤维,具有生物降解性,并且在纤维生产过程中不产生类似粘胶纤维的严重污染环境问题,是21世
纪的新型环保纤维。 ③ 强力粘胶纤维:全皮层结构
以提高分子的取向度和改善结晶颗粒尺寸与分布的方式,形成全皮层结构的粘胶纤维。 强度高,耐疲劳性好,比强度3.6-5.0cN/dtex(普通粘胶1.6-2.7;1.9-3.0棉),湿强为干强
的65%-70%。
④ Lyocell纤维(莱奥赛尔纤维) 采用专用溶剂纺制而成,奥地利兰精Lenzing公司注册商标Lyocell;英、美等注册商标Tencel,
在我国及台湾地区则俗称为天丝。
? 加工过程所用溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)可接近100%的回收。 ? 比强度高,为38 cN/tex ~ 42 cN/tex ? 湿强损失低,小于15% ? 手感柔软、悬垂性好
? 有原纤化倾向,纤维表面易发生分裂小纤维绒 补充:竹纤维
? 原生竹纤维:又称竹原纤维。是将天然的竹材通过机械、物理的方法去除竹子中的木质素、
果胶等杂质,从竹材中直接分离出来的纤维。其生产工艺与麻纤维相类似。
? 再生竹纤维:又称竹浆纤维,有时企业中常称为竹纤维。属于化学纤维中的再生纤维素纤
维,竹子先制成浆粕,再经类似粘胶生产的方法制取纤维,其生产工艺与粘胶的生产类似 。 ? 竹炭纤维:将高温炭化技术烧制的竹炭,利用纳米技术微粉化,再通过熔融纺丝程序把竹
炭次纳米级微粉均匀地融入化学纤维中,严格讲应称为“含炭纤维”,如含炭涤纶纤维。 竹纤维的化学组成
竹纤维的主要组成为纤维素,木质素在竹原纤维中较多,竹浆纤维中较少。
竹纤维形态结构
? 竹原纤维:截面椭圆形或腰原形,有中腔,截面边缘有裂纹,和许多微孔;纵向有横节。 ? 竹浆纤维:截面锯齿形有许多微孔;纵向有沟槽。 竹纤维的特性:(4)
? 纤维长度
竹原纤维单纤维较短1.33-3.04mm,利用工艺纤维进行产品生产。 竹浆纤维的长度可人为控制。 ? 吸湿透气性 吸湿透气性及佳。
? 强度 和普通黏胶纤维接近,湿强为干强的一半。产品抗皱性和保形性比
较差,下水易发硬。
? 抗菌性
竹子在生长过程中,无虫无蛀无腐蚀,在大自然中有很好的自我保护性,说明竹子自身具有天然的抗菌性和抑菌性的物质,同时能抵抗外界病虫害,这种物质在竹材中含量很少,我们称它为“竹醌”。
在生产过程中采用一定技术,使其保留在竹纤维中不受破坏,使其具有抗菌性和抑菌性,
并通过日本纺织检查协会得到证实,具有较好的抑菌性,防止了细菌的滋生,切断了通过衣服的传播途径。
醋酯纤维(化学名称、主要性能、特点)
俗称醋酸纤维,即纤维素醋酸酯纤维。属半合成纤维。以纤维素为原料,纤维素分子上的羟基-OH与醋酐作用生成纤维素醋酸酯,因保留了乙酰化时带上的醋酸根,故亦称它为醋酸纤维。根据乙酰处理的程度不同,可分为二醋酯纤维和三醋酯纤维。一般采用干法纺丝。 结构特征
纤维素分子上的羟基被乙酰基取代的百分数称为酯化度。二醋酯纤维为75%-80%,三醋酯
纤维为93%-100%。
醋酯纤维无皮芯结构,截面为多瓣形叶状或耳朵状。
性能:4
吸湿性 吸湿性较粘胶纤维低得多,二醋酯回潮率6%~7%,三醋酯3%-3.5%(粘胶13%)。 力学性能
(1)强度比黏胶小,湿强比干强小的多(三醋酯湿、干强比67%-77%)。
断裂伸长率比粘胶大,弹性好。
(2)初始模量 初始模量都较小,纤维柔软,易变形,但也易恢复,不易起皱。 (3)耐磨性较差 热性能
二醋酯纤维耐热性较差,90℃加热1h强力损失2%。熨烫温度120℃,150℃;三醋酯纤
维耐热性较好,熨烫温度180℃,性质更接近于合成纤维,热塑性更好(可以持久压烫、保型性好) 化学性质
耐酸碱性较差。在碱的作用下,会皂化而成为再生纤维素。在稀酸中较稳定,在浓 酸中易皂化或水解而溶解。 应用
醋酯纤维表面平滑,有丝一般的光泽,适合于制作衬衣,领带、睡衣、高级女装等。 纺织用纤维基本为三醋酯纤维素纤维,结构对称性和规整性好。