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第三章 纤维素纤维

第三章 纤维素纤维

第一节 纤维素纤维的形态结构
纤维素纤维包括天然纤维素纤维和再生纤维 素纤维
天然纤维素纤维：棉、麻 再生纤维素纤维：
常规：黏胶纤维、铜氨纤维、醋酯纤维 新型：Lyocell纤维 、竹浆纤维 、Modal 纤维
本节主要内容
一、棉纤维的形态结构 二、麻纤维的形态结构
一、棉纤维的形态结构
棉纤维是从棉籽表皮上 细胞突起生长而成的。 每根棉纤维就是一个细 胞。 成熟棉纤维的外形可描 述为：上端尖而封闭， 下端粗而敞口，整根纤 维为细长的扁平带子状， 有螺旋状扭曲，纤维截 面呈腰子形，中间Байду номын сангаас干 瘪的空腔，成熟棉纤维 的形态如图3－1所示。
图3-8天然纤维素单元晶格及其投影
一、X射线研究 射线研究
（二）棉纤维中纤维素的单元晶格
(2) 投影图 图3-8天然纤维素单元晶格及其投影
0.79nm
一、X射线研究 射线研究
（三）纤维的结晶度与取向度
棉纤维的结晶度约为70%，麻纤维约为90%，无张力 丝光棉纤维约为50%，黏胶纤维约为40%。 棉纤维次生胞壁外层的螺旋角在30°～35°，麻纤维 的螺旋角为6°左右。
二、电子显微镜和扫描隧道显微镜(STM )研 电子显微镜和扫描隧道显微镜 研 究
（一）棉纤维的扫描隧道显微镜(STM )图 (STM )
用扫描电镜(SEM)可以直接观察到棉纤维中的原纤组 织（图3－9）。 电子显微镜的分辨率较低，现在可用更为先进的扫描 隧道显微镜(STM )对微晶纤维素的超显微结构进行直 接观察（图3－10和图3－11）。
第二节 纤维素大分子的分子结构
棉、麻和黏胶纤维的基本组成物质都是纤维 素。纤维素是一种多糖物质，其大分子主要 是由很多葡萄糖剩基联结起来的， 分子式可 写成（C6H10O5）n。 纤维素是一个复杂同系物的混合物，棉的聚 合度为2500～10000，麻的聚合度为10000～ 15000，黏胶的聚合度为250～500 。

纤维素纤维及应用PPT课件

纤维素纤维及应用PPT课件
• 纯棉制品与其他类纤维混纺制品，在家居 、酒店、餐饮服务业的使用也十分广泛。 如窗帘、毛巾、棉絮等。
麻纤维
• 主要成分是纤维素，视麻品种 而定，含量在60%~80，除纤维 素外还有木质素、果胶、脂肪、 蜡质、糖类、灰分等。
• 麻纤维的结构：麻纤维的大分 子结构和超分子结构与棉纤维 类似。不同种类的麻纤维截面 不尽相同。苎麻大多呈腰圆形， 有中腔，胞壁有裂纹；亚麻和 黄麻的截面成多角形，也有中 腔；槿麻的截面呈多角形或圆 形，有中腔；麻纤维的纵向大 多平直、有横节、竖纹。
纤维素纤维及应用
主要内容
• 纤维素纤维是一大类由纤维素构成的长径 比很大的纤细材料
• 常见的纤维素纤维有： 天然纤维：棉纤维、麻纤维 人造纤维：粘胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维 • 介绍各个纤维素纤维的结构、性能及应用
棉纤维
棉纤维的结构： 棉纤维的微观结构由数十根链状纤维素大 分子集聚形成横向尺寸约为6nm的微原纤， 由微原纤聚集成横向尺寸约为10~25nm的 原纤，再由原纤排列形成日轮层，最后形 成纤维。棉纤维的微观内部是一种多孔性 材料。 与其他纤维的区别：正常成熟的棉纤维具 有天然转曲，即棉纤维纵向呈不规则且沿 纤维长度方向不断改变转向的螺旋形扭曲。
• 麻纤维的种类：常见的有苎麻、亚麻、黄 麻等。除上述麻纤维外，还有胡麻、洋麻、 青麻、大麻、罗布麻、剑麻、蕉麻、菠萝 麻等。
• 麻纤维的主要用途：
苎麻：苎麻是多年生宿根性草本植物，是重 要的纺织纤维作物。也称白叶苎麻。其单 纤维长、强度最大，吸湿和散湿快，热传 导性能好，脱胶后洁白有丝光，可以纯纺， 也可和棉、丝、毛、化纤等混纺。苎麻纤 维的品质是麻类中最优良的，适于制夏季 服装等。
• 富强纤维：富强纤维在性能上较普通黏胶纤维更接近于棉 纤维。其结构特点是横截面为全芯圆形，聚合度较高，结 晶度较高，由原纤维聚合体结构组成。

纤维素概况简介ppt课件

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1.4纤维素晶须和纳米微晶制备
天然植物纤维素具有复杂的多级结构， 一根纤维素由若干纤维素微纤维组成的， 一根纤维素微纤维有由若干根纤维素分子 组成的。纤维素中农分布着纳米级的晶须 和无定型的部分，依靠分子内及分子间数 量众多的氢键和范德华力维持着自组装的 大分子结构和原纤的形态。用强酸，碱或 者酶处理天然纤维，即纤维被拆分为更细 小的微纤维。
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2.5NaOH/尿素体系
• 纤维素在室温下不能完全溶解在NaOH/尿素水溶液中，但是将NaOH/尿 素水溶液预冷至-12~-10 ℃却可以快速溶解纤维素。 NaOH/尿素水溶液在低 温下形成了高度稳定的氢键网络结构，创建了新的复合物，通常在NaOH水 溶液中，OH-和Na+离子分别以你［OH(H2O) n］-和［ Na(H2O) m ］+形式存 在。在室温时，水和缔合物之间的快速交换使［OH(H2O) n］-和［ Na(H2O) m ］+难以形成和保持新络合物结构，而在低温条件下，慢的交换使缔合离 子则容易保持它们的结构。因此，在-12 ℃时［OH(H2O) n］-更容于与纤维 素链结合形成新的氢键缔合物，导致纤维素分子内和分子间氢键破坏，使纤 维素溶解。
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2
1.1纤维素的分类
植物纤维素
碱液
平 面 静
态 培 养
连
续 动 态
培养
纤维素，半纤维素，木质素
细菌纤维素（bacterial cellulose） 氢键
共价键
氯乙醇胺法，酸性亚硫酸盐法，过醋酸法
缺点：聚合度低，低 结晶度，
合成路线 人工合成纤维素
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酶催化 葡萄糖衍生物的开环聚合

纤维素的分子结构PPT课件

纤维素的分子结构PPT课件
第三章 纤维素
第二节 纤维素的结构
纤维素的结构包括一次结构、二次结构和三次 结构。
一、纤维素的分子结构（一次结构）
分子结构是指链结构，分为近程结构和远程结构。
近程结构属于化学结构，包括链结构单元的组成和连接方 式；
远程结构包括分子大小与形态、链的柔顺性及其分子在各 种环境中所采取的构象。
（一）近程结构（化学结构）
2）连接方式：1,4-β苷键连接。
单糖环状半缩醛结构中的半缩醛羟基与另一分子醇或羟基作用 时，脱去一分子水而生成缩醛。糖的这种缩醛键称为糖苷键。
2、纤维素大分子的结构特点
1）每个基环均具有3个醇羟基。
分别处于2、3、6位，C6上为伯羟基，C2、C3上为仲羟基。
羟基的存在影响纤维素的化学性质。 羟基的存在影响纸张的物理强度。
2）纤维素大分子链的两个末端羟基
纤维素大分子的两个末端羟基的性质是不同的。
一端为还原性末端基（C1位上的苷羟基），另一端为非还原性末端基 （C4位上的羟基）。
对于整个纤维素大分子来说，一端有隐性醛基，另一端没有， 使整个大分子具有极性并呈现出方向性。
纤维素分子结构及特征总结
基本结构单元：β-D-吡喃式葡萄糖基。 连接方式：1-4-β苷键。 中间每个基环有三个-OH：C6伯醇-OH，C2，C3 仲醇-OH。 两个末端基具有极性和方向性： C1上的苷羟基是隐性醛基，
而氢原子是直立键。 平伏键与中心对称轴成 109°28′。 2）O与C1、C2原子形成一个平面，C3、C4和C5原 子在同一平面，这两个平面平行；O与C2、C3和 C5在同一平面，并与两个三角平面相交叉。
（2）伯醇 CH2-OH的构象
在纤维素大分子中，从原理上讲：影响最大的伯羟基 （C6-O6键）的方向可以有三种不同的构象。这三种 构象是指C5-C6键旋转时，相对于C5-O5键和C5-C4键 方向而定。

02第二节纤维素的聚集态结构

02第二节纤维素的聚集态结构
纤维素的结构层次
纤维素结构：指纤维素不同尺度结构单元在空间的 相对排列，包括高分子的链结构和聚集态结构。
纤维结构的三个层次
一次结构 二次结构 三次结构
一级结构：（链结构）
链结构描述一个分子链中原子或基因的几何排列情况。 1、基本结构单元、连接类型 2、分子大小、空间排布（如伸直链、折叠链）
—— 与溶解性、粘度、密度、熔点等各种特 性有关
③ 取各截距的倒数； ④ 将三倒数化为互质的整数比，并加上圆括号， 即表示该晶面的指数，记为( h k l )。
晶面指数所代表的不仅是某一晶面，而是代表 着一组相互平行的晶面。另外，在晶体内凡晶 面间距和晶面上原子的分布完全相同。
三、纤维素单元晶胞的结晶变体及其相互转化：
至今发现，固态下的纤维素共存在五种结晶变体：
本节的主要内容：
纤维素大分子的超分子结构——两相结构理论 结晶化学基础知识 纤维素单元晶胞的结晶变体及其相互转化 纤维素结晶变体的晶胞特征 分子内和分子间氢键 纤维素的聚集态结构模型、结晶度、取向度 纤维素的细纤维结构
一、纤维素超分子结构——两相结构理论
结晶区内，分子链取向良好，分子排列比较整 齐，有规则、清晰的X-射线衍射图,密度大，分子 间结合力强，对强度贡献大。
1928年Meyer和Mark提出微胞理论
不能解释纤维润胀时微胞维持在一起的机理
缨状微胞结构理论
缨状微胞结构理论的要点
纤维素纤维是由结晶区和非结晶区构成的 同一大分子可以连续地通过一个以上的微胞（ 晶区）和非晶区 晶区和非晶区间没有明显的界限 分子链以缨状形式由微胞边缘进入非晶区
能够解释结晶-非结晶区交替结构 解释X射线衍射 现象 解释晶区间润胀现象 其它与两相结构有关的物理化学性质

纤维素纤维讲课文档

纤维素纤维讲课文档

一、纤维素纤维的断裂强度和断裂伸 长率
1、断裂强度
➢是指纤维具有能承受一定外力的拉伸作用 而不致断裂的性质。
现在三十六页，总共五十五页。
1、断裂强度
常用以下几种表示方式：
（1）绝对强力P ➢纤维材料受外力直接拉伸至断裂时所需的
力。单位：牛顿，厘牛顿或kg、g。没有 可比性。 （2）断裂应力或抗张强度σ ➢纤维受拉伸作用而发生断裂时，单位面积 所承受的力。单位：牛顿/毫米2，厘牛/毫 米2或kg/mm2。σ=P/s
缨状微胞结构：粘胶纤维，结晶度低 缨状原纤结构：棉、麻，结晶度高 区别
➢缨状微胞结构有较短的结晶区 ➢缨状原纤结构具有长的结晶区
两者关系
➢可互为极限
现在三十四页，总共五十五页。
1.1.4 纤维素纤维 的主要物理-机械性能
一、断裂强度和断裂伸长率 二、初始模量 三、应力—应变曲线 四、弹性
现在三十五页，总共五十五页。
现在二十八页，总共五十五页。
二、纤维素大分子结构特点
3、左端剩基上含四个自由羟基，右端剩基 上含三个自由羟基及一个潜在醛基。其相对 数量少，所以还原性并不显著。
现在二十九页，总共五十五页。
二、纤维素大分子结构特点
聚合度：式中n为聚合度 重复单元数=（n-2)/2，不同方法结果差异较
大。 一般测定纤维素的铜氨或铜乙二胺溶液粘度
➢ 几种常见麻纤维的长度和宽度如下表所示：
麻的种类苎麻 亚麻 大麻 黄麻 Nhomakorabea长度（毫米）
127～250 17～20 13～25 2～5
现在二十页，总共五十五页。
（微米）
22～45 11～20 16～50 20～25
二、麻纤维的形态结构
4、 麻纤维的主要组成

纤维素的结构(构象式)PPT课件

纤维素的结构(构象式)PPT课件

催化剂 ▲
淀粉
nC6H12O6
葡萄糖
（3）遇碘变蓝色（用于. 检验淀粉或碘） 3
二、淀粉 3、淀粉的用途
（1）是食物的一种重要成分， 是人体的重要能源
（2）工业原料：制造葡萄糖和酒精等
.
4
三、纤维素
1、物理性质
纤维素是 白色 、 无 气味、 无 味道 的 纤维状结构 的物质， 不 溶于水，也不 溶于一般有机溶剂。
加热
结论：淀粉未水解
乙方案：淀粉溶液 硫酸 水解液 新悬制浊C液u(OH)2无红色沉淀出现
结论：淀粉未水解
丙方案：淀粉溶液 硫酸
加热
水解液
NaOH中和液银水氨浴溶有液银镜出现
结论：淀粉未水解
根据上述操作、现象判断结论是否正确，并般不溶于水，没有甜味，没有还原性。
.
2
二、淀粉
1、物理性质
淀粉是 白色 、 无 气味、 无 味道
的 粉末 状的物质， 不 溶于冷水，在
热水里 部分 溶解，部分悬浮在水里，形
成 胶状淀粉糊
。
糊
2、化学性质 （1）无还原性，不能发生银镜反应
化
（2）水解（在酸或酶的作用下水解）
（C6H10O5)n + nH2O
2化学性质1无还原性丌能发生银镜反应2水解在酸作用下水解纤维素葡萄糖白色3纤维素的主要用途三纤维素1纤维素硝酸酯硝酸纤维硝化纤维2纤维素乙酸酯醋酸纤维制造火药制造塑料和油漆丌易着火制造电影胶片的片基也可作纺织工业的原料3粘胶纤维人造丝人造棉长纤维短纤维淀粉和纤维素的比较分子结构物理性质化学性质用途为了检验淀粉的水解情况某同学设计了以下三个实验方案
纤维素的结构（哈沃斯式）
绳索状纤维素链示意图 纤维素的结构（构象式）

纤维素纤维

纤维素纤维
失量大，沸碱煮练成黄色碱液。
酸性氧化纤维素：含羧基的氧化纤维素，铜值碘值低，羧基含 量高，易吸收碱性染色。
2.2.1 纤维素的基础知识
5 纤维素的酯化反应 生成纤维素酯的反应有以下几种：
硝化反应：纤维素与浓硝酸和浓硫酸作用后，生成纤维素 硝酸酯。
乙酰化反应：醋酸及其衍生物与纤维素作用生成醋酯纤维 素，工业上常用醋酸酐和醋酸混合物，在少量浓硫酸的催 化作用下，制得纤维素三醋酸酯。
2.2.1 纤维素的基础知识
纤维素是当今世界上最丰富的可再生高聚物。 据估计，通过光合作用每年合成的纤维素 达到1011～1012吨。
一、D-葡萄糖的化学结构 1 D-葡萄糖的开链式结构 2 D-葡萄糖的环状半缩醛式结构 3 氧环式和开链式的互变异构 4 D-葡萄糖的构象—椅式构象 5 葡萄糖的还原性(菲林试剂和多伦试剂)
2.2.1 纤维素的基础知识
二、纤维素的结构
纤维素是一种由大量葡萄糖残基（anhydroglucose unit）彼此按照
一定的联接原则，即通过第一个、第四个碳原子用β键联接起来的
不溶于水的直链状大分子化合物。其分子通式为 聚合度，500~11000。
(C6H10O5)n，
n为
1 糖甙键的形成
葡萄糖分子中的甙羟基比醇羟基活泼，易与其他羟基化合物作用失 水成缩醛——糖甙，糖甙对碱稳定，对酸较敏感。
碱液作用：碱液煮练可以除去大部分木质素，大致分三个过程：吸附， 碱木质素生成，水解。
H3C-O
CH3 H C C OH
O
CH3 H C C OH
H3C-O
NaOH
H3C-O
CH3 H C C OH
OH NaO
CH3 H C C OH
H3C-O

常用纤维结构和主要性能ppt课件

常用纤维结构和主要性能ppt课件
羊驼属于骆驼科，主要产于秘鲁。 比马海毛更柔软而富有光泽， 手感特别滑糯， 多用于 织制夏季服装和衣里料等 。
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七、改性羊毛 ：
（1）拉伸细化绵羊毛：
采用物理拉伸改性的方法获得的细绵羊毛， 其可提高可纺纱支数
拉伸使鳞片受损，皮质层受破坏，染色易 产生色花。
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（2）超卷曲羊毛: 又称膨化羊毛，粗羊毛卷曲少，成纱手蓬松 度低。 粗羊毛经拉伸、加热松弛后收缩，外观 卷曲， 线密度降低，可纺性提高。
42
骆驼绒： 骆驼有双峰和单峰之分，单峰驼绒无纺织价值 ，
驼绒是骆驼身上的细毛，直径在5-40µm之间，
特点： 保暖性好 ，不易毡缩，强度与羊毛接近， 是织造 高级粗纺织物，毛毯等的高档原料。 但驼绒上有天然色，不 能染其它彩色， 限制了产品花色。 43
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羊驼绒：
第一章、常用纺织纤维的结构和 主要性能
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第一节 纤维素纤维的结构和主 要性能
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ห้องสมุดไป่ตู้
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作业
1、根据纤维的形态结构和超分子结构来分析一下 棉麻丝毛四种天然纤维的主要性能。
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➢亚麻的单纤维由果胶等杂质紧密粘结，不 能直接纺纱，先脱胶制成精洗麻，再除去 表皮和木质素制成打成麻，才能进行纺纱。 单纤维短，不能单纤维纺纱，只能先粘结 成纤维束进行工艺纤维纺纱。服用或装饰 用。
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1.1.2 纤维素大分子的分子结构
一、化学结构式 二、大分子结构特点
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棉纤维的加工过程
1
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3、棉纤维形态结构
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3、棉纤维形态结构
棉纤维的横截面
➢ 腰子形或耳状 ➢ 较薄的初生胞壁 ➢ 较厚的次生胞壁
（纤维素主体） ➢ 中空的胞腔
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3、棉纤维形态结构
棉纤维的纵向形态
➢ 扁平带状 ➢ 有天然扭曲
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
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1.1.1纤维素纤维的形态结构
一、棉纤维形态结构 二、麻纤维形态结构
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一、棉纤维形态结构
1、棉纤维的生长
➢ 棉纤维是种籽纤维，它是由棉籽表皮细胞突起生 长而形成的，每根棉纤维就是一个细胞。棉纤维 的生长可分为三个阶段：
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棉纤维生长的三个阶段
延长阶段
胞壁增厚、胞腔 缩小、原生质转 变为纤维素
次生胞壁又可分为三层。
外层S1由微原纤紧密堆砌而成，微原纤与纤维 轴呈倾角为25O-30O的螺旋状排列，而且不改
变螺旋方向，在一层中，几乎没有空隙和孔洞；
中层S2是棉纤维的主体，全部由纤维素组成， 微原纤与纤维轴的夹角约为25O，螺旋方向周 期性地左右改变，一根纤维上这种反向可达
50次以上；这是棉纤维具有天然转曲的原因。
6-10捻/毫米 ➢ 纤维越细，捻数越多
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4、棉纤维形态结构模型
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13
初生胞壁
是棉纤维的外层,是在细胞延长阶段形成的， 它又分为两层.
1、角皮层(外层)：是棉纤维极薄的最外层 作用：保护棉纤维 组成：蜡状物质和果胶物质 形态：极薄的薄膜
2、初生胞壁(内层)：厚约0.1-0.2微米，也是较
薄的一层
作用：内装原生质
组成：主体是纤维素，但含较多杂质
形态：管状薄壁，取向度低
2020/特12/2 性：溶胀小
14
初生胞壁
3、初生胞壁存在的证明：窜珠状溶胀现象
4、初生胞壁对印染的影响
由于角皮层和初生胞壁不是纤维的主体，在精
练、漂白过程中将被破坏或去除。
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次生胞壁
是棉纤维的主体部分，约占纤维部量的90% 以上，是由纤维素在初生胞壁内沉积而成的。
薄壁、 圆形 小管、内部 充满原生质
收缩阶段
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增厚阶段
脱水收缩、纵向 扭曲、圆形变成 腰子形
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2、棉纤维的加工过程
➢从棉田里摘下来的棉花，经晒干或烘干后 称为籽棉。
➢籽棉经过轧花厂的初步加工（轧花），去 除其中的棉籽和部分机械杂质后称为皮棉。
➢皮棉经纺织厂、织布厂加工后，进入染整 工序。
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一、纤维素大分子的化学结构式
分子式:(C6H10O5)n
➢ 几种常见麻纤维的长度和宽度如下表所示：
麻的种类 长度（毫米） （微米）
苎麻 亚麻 大麻 黄麻
127～250 17～20 13～25 2～5
22～45 11～20 16～50 20～25
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二、麻纤维的形态结构
4、 麻纤维的主要组成
➢ 麻纤维的主要化学成分和棉一样也是纤维素，但 含量较低，此外还有蜡状物、木质素、果胶物质、 含氮物质和灰分等。
作用：棉纤维的主体，决定棉纤维主要性质 组成：主要是纤维素 形态： 纵向：原纤网状组织
横向：日轮(25～40层)
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次生胞壁
日轮的形成 由于棉纤维在生长期间昼夜光照和温度的
差异，在纤维的截面上形成25-40层同心圆状 日轮，每层厚约0.1-0.4微米。
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次生胞壁
胞。一切麻纤维都有这样的特征
➢ 各种麻的单纤维外形、长短和化学成分等方面却存在一定 差异。
➢ 几种麻纤维的形态结构如下表所示：
横向 纵向
亚麻 多角形、内有胞腔
纺锭形
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苎麻 椭圆形 锤头形或分支
大麻 椭圆形 钝角形或分支
黄麻
钝角形
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二、麻纤维的形态结构
3、麻纤维的长度和细度
➢ 各种麻的单纤维长度和细度各不相同，这对纺织 和染整加工有很大影响。
内层S3中微原纤与纤维轴夹角大，且夹有非纤 维素物质。
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胞腔
形态：中空 组成：原生质残渣（沉积在纤维内壁上)、
蛋白质，矿物盐，色素，… 特性：不易染色，强度低
棉纤维成熟度越高，胞腔越小，品质越好
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5、棉纤维的组成
纤维素：90~94% 天然杂质：6～10%
纤维素94% 果胶物质0.9% 蜡状物质0.8% 含氮物质1.3% 灰分1.2% 色素0.8% 其它1.0%
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二、麻纤维的形态结构
1、麻的种类
➢ 可作衣用纺织纤维的主要是苎麻和亚麻，其它的麻类如大 麻、黄麻等多用于制成麻袋、绳索或作为包装、造纸的原 料。
2、麻纤维的形态结构
➢ 亚麻和苎麻是生长在韧皮植物上的纤维，也称作韧皮纤维。 ➢ 单根麻纤维是一个厚壁、两端密闭、内有狭窄胞腔的长细
1.1 纤维素纤维
棉、麻
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教学内容
1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 1.1.6
纤维素纤维的形态结构 纤维素大分子的分子结构 纤维素纤维的超分子结构 纤维素纤维的主要物理机械性能 纤维素纤维的主要化学性质 纤维素共生物
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
➢ 我国苎麻的化学成分如下图所示：
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纤维素纤维68.64 蜡状物质1.15 果胶物质17.78 木质素2.25 未测定部份10.18
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二、麻纤维的形态结构
➢苎麻单纤较长，可单纤维纺纱，具有优良 的机械性能和服用性能。原麻中的纤维被 胶粘结在一起，要先脱胶使单纤维分离， 才能进行纺丝加工。可作夏料。