第二章 纤维的形态特征及表征

第一章纤维的分类及发展2、棉，麻，丝，毛纤维的主要特性是什么？试述理由及应该进行的评价。

棉纤维的主要特性：细长柔软，吸湿性好（多层状带中腔结构，有天然扭转），耐强碱，耐有机溶剂，耐漂白剂以及隔热耐热（带有果胶和蜡质，分布于表皮初生层）；弹性和弹性恢复性较差，不耐强无机酸，易发霉，易燃。

麻纤维的主要特性：麻纤维比棉纤维粗硬，吸湿性好，强度高，变形能力好，纤维以挺爽为特征，麻的细度和均匀性是其特性的主要指标。

（结构成分和棉相似单细胞物质。

）丝纤维的特性：具有高强伸度，纤维细而柔软，平滑有弹性，吸湿性好，织物有光泽，有独特“丝鸣”感，不耐酸碱（主要成分为蛋白质）毛纤维的特性：高弹性（有天然卷曲），吸湿性好，易染色，不易沾污，耐酸不耐碱（角蛋白分子侧基多样性），有毡化性（表面鳞片排列的方向性和纤维有高弹性）。

3、试述再生纤维与天然纤维和与合成纤维的区别，其在结构和性能上有何异同？在命名上如何区分？答：一、命名再生纤维：“原料名称+浆+纤维”或“原料名称+黏胶”。

天然纤维：直接根据纤维来源命名，丝纤维是根据“植物名+蚕丝”构成。

合成纤维：以化学组成为主，并形成学名及缩写代码，商用名为辅，形成商品名或俗称名。

二、区别再生纤维：已天然高聚物为原材料制成浆液，其化学组成基本不变并高纯净化后的纤维。

天然纤维：天然纤维是取自植物、动物、矿物中的纤维。

其中植物纤维主要组成物质为纤维素，并含有少量木质素、半纤维素等。

动物纤维主要组成物质为蛋白质，但蛋白质的化学组成由较大差异。

矿物纤维有SiO2 、Al2O3、Fe2O3、MgO。

合成纤维：以石油、煤、天然气及一些农副产品为原料制成单体，经化学合成为高聚物，纺制的纤维7、试述高性能纤维与功能纤维的区别依据及给出理由。

高性能纤维（HPF）主要指高强、高模、耐高温和耐化学作用纤维，是高承载能力和高耐久性的功能纤维。

功能纤维是满足某种特殊要求和用途的纤维，即纤维具有某特定的物理和化学性质。

第二章纺织纤维及其形态结构特征纤维是一种细长而柔软的材料，在自然界中具有这种特定形态的素材无处不在。

例如，动物身上的毛纤维、桑蚕吐出的蚕丝、蜘蛛编网的蜘蛛丝、棉花苞中的棉纤维等材料都具有这种特征。

细长而柔软的纤维与纤维会自然地集合、纠缠在一起，也会在外力或人工的作用下堆积、排列、取向，构成不同的纤维集合体，如纤维团、纤维网、纱线、绳索、织物、服装、包装袋、传送带等形形色色的纺织品。

纤维也可以与其他类型的物质材料一起构成具有两相结构的复合材料。

在生物体中也有大量的纤维存在，如蔬菜、木材中的纤维素,人体中的基因、神经,光导纤维在构筑Inｔernet网络世界中也发挥了重要的作用。

在本章中我们重点介绍能够用于纺织加工的纤维材料。

第一节纤维的定义及分类一、纤维的定义纤维是一种细长而且柔软的材料,它的直径较细,为几微米或几纳米,长度则为几毫米、几十毫米甚至上千米,细而长是纤维材料的主要几何形状特征。

纤维还必须具有一定的模量、断裂强度、断裂伸长等力学性能。

纤维同时还是一种柔软的材料。

根据上述分析，纤维可以简单地定义为细长且具一定力学性能的柔性材料。

从广义的角度来看，纤维作为具有特定形状特征的材料普遍地出现在食品、生物材料、复合材料等各类材料中。

从纺织工业（狭义)的角度来看,纤维材料主要是指能在纺织工业体系中加工并用于纺织产品生产的纤维，也称为纺织纤维材料,或简称为纺织材料。

在本书中,“纤维材料”的含义与“纺织纤维材料”“纺织材料”意义基本等同,主要是指可进行纺织加工、用于制作纺织品的纤维材料，一般须满足以下条件：①满足纺织产品使用功能的要求；②具有某些特定的物理和化学性能,可以进行物理和化学的加工；③生产成本较低，产量较大，能以较低的价格大量地供应纺织工业生产。

二、纤维的分类纤维的种类很多，也有多种不同的分类方法。

如果根据纤维的使用范围和场所来分类，可以分为服用纤维、家用(装饰用)纤维和产业用纤维。

如果根据纤维的性能和功能来分类,可以分为常用纤维、高性能纤维和功能纤维。

纺织材料学(于伟东-中国纺织出版社)课后答案第一章纤维的分类及发展2、棉，麻，丝，毛纤维的主要特性是什么？试述理由及应该进行的评价。

棉纤维的主要特性：细长柔软，吸湿性好（多层状带中腔结构，有天然扭转），耐强碱，耐有机溶剂，耐漂白剂以及隔热耐热（带有果胶和蜡质，分布于表皮初生层）；弹性和弹性恢复性较差，不耐强无机酸，易发霉，易燃。

麻纤维的主要特性：麻纤维比棉纤维粗硬，吸湿性好，强度高，变形能力好，纤维以挺爽为特征，麻的细度和均匀性是其特性的主要指标。

（结构成分和棉相似单细胞物质。

）丝纤维的特性：具有高强伸度，纤维细而柔软，平滑有弹性，吸湿性好，织物有光泽，有独特“丝鸣”感，不耐酸碱（主要成分为蛋白质）毛纤维的特性：高弹性（有天然卷曲），吸湿性好，易染色，不易沾污，耐酸不耐碱（角蛋白分子侧基多样性），有毡化性（表面鳞片排列的方向性和纤维有高弹性）。

3、试述再生纤维与天然纤维和与合成纤维的区别，其在结构和性能上有何异同？在命名上如何区分？答：一、命名再生纤维：“原料名称+浆+纤维” 或“ 原料名称+黏胶”。

天然纤维：直接根据纤维来源命名，丝纤维是根据“植物名+蚕丝”构成。

合成纤维：以化学组成为主，并形成学名及缩写代码，商用名为辅，形成商品名或俗称名。

二、区别再生纤维：已天然高聚物为原材料制成浆液，其化学组成基本不变并高纯净化后的纤维。

天然纤维：天然纤维是取自植物、动物、矿物中的纤维。

其中植物纤维主要组成物质为纤维素，并含有少量木质素、半纤维素等。

动物纤维主要组成物质为蛋白质，但蛋白质的化学组成由较大差异。

矿物纤维有SiO2 、Al2O3、Fe2O3、MgO。

合成纤维：以石油、煤、天然气及一些农副产品为原料制成单体，经化学合成为高聚物，纺制的纤维7、试述高性能纤维与功能纤维的区别依据及给出理由。

高性能纤维（HPF）主要指高强、高模、耐高温和耐化学作用纤维，是高承载能力和高耐久性的功能纤维。

功能纤维是满足某种特殊要求和用途的纤维，即纤维具有某特定的物理和化学性质。

第二章纤维的结构特征纤维是一种由有机或无机物所组成的细长物质，具有高强度、高模量和高延伸性等特点，广泛应用于纺织、建筑、医疗和航空等领域。

纤维的结构特征对其力学性能、吸湿性能和耐久性能等方面都有重要影响。

本章将介绍纤维的结构特征，包括纤维的形态结构、化学结构和晶体结构等方面。

1.纤维的形态结构纤维的形态结构主要包括纤维的形状、尺寸和表面特征等方面。

纤维的形状可以分为长纤维和短纤维两种。

长纤维一般指长度大于10mm的纤维，如天然纤维中的棉纤维和麻纤维等；短纤维一般指长度小于10mm的纤维，如化学纤维中的涤纶和尼龙等。

纤维的尺寸一般通过直径和长度来描述，直径一般在0.001-0.06mm之间，长度则根据纤维的用途而有所不同。

纤维的表面特征可以分为光滑、粗糙和多孔等类型，不同的表面特征对纤维的力学性能和吸湿性能有重要影响。

2.纤维的化学结构纤维的化学结构主要由纤维素、蛋白质、聚合物和无机物等组成。

纤维素是主要存在于植物纤维中的一种天然高分子化合物，由葡萄糖分子通过β-1,4-吡喃糖苷键结合而成，具有良好的机械强度和吸湿性能。

蛋白质是主要存在于动物纤维中的一种生物大分子化合物，由氨基酸通过肽键结合而成，具有较好的延展性和柔软性。

聚合物是由合成纤维中的单体分子通过化学反应而形成的聚合体，如涤纶和尼龙等。

无机物是指存在于纤维中的无机成分，如金属离子和无机盐等，对纤维的颜色和耐久性有重要影响。

3.纤维的晶体结构纤维的晶体结构主要由无序区和有序区两部分组成。

无序区指纤维结构中没有明显规则排列的部分，包括无规则卷曲和断裂等；有序区指纤维结构中存在明显规则排列的部分，包括晶核、晶体和晶须等。

纤维的晶体结构对其力学性能、吸湿性能和耐久性能等方面都有影响。

晶体结构的形成和稳定性主要受到纤维的化学组成、加工方式和纤维之间的相互作用等因素的影响。

总之，纤维的结构特征对其功能性能和应用性能具有重要影响。

了解纤维的形态结构、化学结构和晶体结构等方面，可以为纤维的设计和应用提供科学依据，有助于提高纤维的性能和功能。

第二章 纤维的结构特征纤维的结构是复杂的，是由基本结构单元经若干层次的堆砌和混杂所组成的，并决定纤维的性质。

第一节 纤维基本结构的构成尽管纤维结构复杂，但人们对其认识一般分为三个方面，最为直观的纤维形态结构、较为间接的纤维聚集态结构和更为微观的纤维分子结构。

一、纤维的形态结构1. 基本内容纤维的形态结构，是指纤维在光学显微镜或电子显微镜，乃至原子力显微镜(AFM)下能被直接观察到的结构。

纤维的外观形貌、表面结构、断面结构、细胞构成和多重原纤结构，以及存在于纤维中的各种裂隙与空洞等。

2. 纤维的原纤结构(1)原纤结构特征纤维中的原纤(fibril)是大分子有序排列的结构，或称结晶结构。

严格意义上是带有缺陷并为多层次堆砌的结构。

原纤在纤维中的排列大多为同向平行排列，提供给纤维良好的力学性质和弯曲能力。

纤维的原纤按其尺度大小和堆砌顺序可分为基原纤→微原纤→原纤→巨原纤→细胞。

(2) 各层次原纤的特征基原纤(proto-fibril或elementary fibril)是原纤中最小、最基本的结构单元，亦称晶须，无缺陷。

微原纤(micro-fibril)是由若干根基原纤平行排列组合在一起的大分子束，亦称微晶须，带有在分子头端不连续的结晶缺陷，是结晶结构。

大分子基原纤微原纤图2-1 微原纤的堆砌形式示意图原纤(fibril)是一个统称，有时可代表由若干基原纤或含若干根微原纤，大致平行组合在一起的更为粗大的大分子束。

巨原纤(macro-fibril)是由多个微原纤或原纤堆砌而成的结构体。

细胞(cell)是由巨原纤或微原纤直接堆砌而成的，并有明显的细胞边界。

二、纤维的聚集态结构具体所指纤维高聚物的结晶与非晶结构、取向与非取向结构、以及通过某些分子间共混方法形成的“织态结构”等。

1. 纤维的结晶结构将纤维大分子以三维有序方式排列，形成稳定点阵，形成有较大内聚能和密度并有明显转变温度的稳定点阵结构，称为结晶结构。

对于纤维聚集态的形式，上世纪40年代出现了“两相结构”的模型。

纤维的结构特征范文1.形态特征：纤维的形态特征主要包括其长度、直径和形状。

不同类型的纤维具有不同的形态特征。

比如，天然纤维（如棉纤维）一般具有较大的长度（通常在几毫米到几十毫米之间），较小的直径（通常在10到20微米之间），且呈长圆形或扁圆形。

而合成纤维（如聚酯纤维）一般具有较短的长度（通常在几十微米到几毫米之间），较大的直径（通常在20到50微米之间），且呈圆形或扁圆形。

2.化学成分：纤维的化学成分主要包括纤维素、蛋白质、胶原蛋白、聚合物等。

不同类型的纤维具有不同的化学成分。

比如，天然纤维（如棉纤维）主要由纤维素组成，同时还含有少量的蛋白质和胶质物质。

人造纤维（如聚酯纤维）主要由聚酯聚合物组成，同时还含有少量的添加剂和助剂。

合成纤维（如锦纶纤维）主要由聚合物组成，其中主要聚合物是聚酰胺。

3.分子结构：纤维的分子结构主要决定了纤维的物理性能和化学性质。

不同类型的纤维具有不同的分子结构。

比如，天然纤维的分子结构通常是由纤维素和其他有机物质组成的纤维束，其纤维素分子之间通过氢键相互连接。

人造纤维（如聚酯纤维）和合成纤维（如锦纶纤维）的分子结构是由聚合物链组成的，其聚合物链之间通过共价键相互连接。

4.纤维的物理性质：纤维的物理性质主要包括强度、伸长率和弹性等。

不同类型的纤维具有不同的物理性质。

比如，天然纤维（如棉纤维）具有较高的强度、较低的伸长率和较好的弹性。

人造纤维（如纤维素纤维）和合成纤维（如锦纶纤维）具有较高的强度、较高的伸长率和较好的弹性。

总之，纤维的结构特征是指其形态特征、化学成分、分子结构和物理性质等方面的综合特征。

不同类型的纤维具有不同的结构特征，这些特征决定了纤维的用途和性能。

了解纤维的结构特征可以帮助我们更好地应用和开发纤维材料。

材料科学中纤维材料表征的技术要点总结纤维材料是材料科学领域中的重要研究方向之一，广泛应用于各个领域，如纺织品、复合材料、生物材料等。

在材料科学中，对纤维材料的表征是十分关键的。

准确而全面的表征可以帮助科学家了解纤维材料的结构和性能，并为进一步的研究和应用提供依据。

本文将对纤维材料表征的技术要点进行总结。

一、形态表征形态表征是对纤维材料外观形态进行观察和描述的过程。

纤维材料可以是自然纤维（如棉、麻、丝等）或合成纤维（如聚酯纤维、尼龙纤维等），其外观形态可以通过显微镜观察和图像分析进行表征。

在纤维形态表征中，可以通过测量其长度、直径、形状、表面特征等参数来详细描述纤维的外观特征。

同时，还可以通过扫描电子显微镜（SEM）观察纤维的表面形貌和细节结构，帮助研究人员深入理解纤维的内部结构。

二、化学成分分析化学成分分析是对纤维材料中各种化学成分的定性和定量分析。

纤维材料的化学成分可以通过红外光谱分析、拉曼光谱分析、核磁共振谱分析等技术手段来确定。

红外光谱分析能够通过测量纤维材料在红外光区的吸收峰来鉴定纤维的化学组成。

拉曼光谱分析则能够通过激光照射样品后测量样品散射光的频率和强度来获得纤维材料的结构信息。

核磁共振谱分析则通过测量样品中核磁共振吸收峰的情况来分析样品中不同分子的存在情况。

三、物理性能测试纤维材料的物理性能是指其力学、热学、电学、磁学等方面的性能指标。

物理性能测试是对纤维材料的机械性能、热学性能、导电性能等进行定量分析的过程。

常见的物理性能测试方法包括拉伸试验、硬度测试、热重分析、导电性测量等。

拉伸试验能够测量纤维材料的力学性能，如抗拉强度、弹性模量等。

硬度测试则通过将纤维材料用硬度计进行测量，来评价其硬度。

热重分析则是通过测量纤维材料在不同温度下的质量变化情况来研究其热学性能。

导电性测量则用于评估纤维材料的导电性能，广泛应用于电子材料等领域。

四、结构表征结构表征是对纤维材料内部结构的分析和描述。