纺织材料学 第三章 纤维形态的表征

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。

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。

一、名词解释(1) 结晶度：纤维内部结晶区占整个纤维的百分率品质长度：是指比主体长度长的那一部分纤维的重量加权平均长度(2) 双侧结构：在细羊毛的皮质层中，存在两种结构和性质不同的正皮质细胞和偏皮质细胞，且分布在羊毛截面的两侧，正皮质居于卷曲外侧，偏皮质居于卷曲内侧，这种结构特征使羊毛具有自然卷曲，这种结构称为羊毛的双侧结构。

(3) 合成纤维：以石油、煤、农副产品的低分子化合物为原料，经过化学合成制成高分子再经化学处理和物理加工制成的纤维。

(4) 平衡回潮率：纺织材料的回潮率随所处的大气条件而变化，具有一定回潮率的纤维放在新的大气条件下，将会立即放湿和吸湿，经过一段时间后，回潮率趋于一个稳定的值，这种现象称为吸湿平衡。

平衡时的回潮率称为平衡回潮率。

（5）蠕变：纤维在一定负荷作用下，变形随时间而逐渐增加的现象（6）玻璃化温度：指从玻璃态向高弹态转变的温度（7）滑脱长度：纤维间摩擦力F等于纤维强力P时的长度，称为滑脱长度。

（8）织物结构相：指织物中经纬纱交织时呈现的屈曲状态。

（9）克罗值：在室温21oC,RH小于50%,风速不超过10cm/s的条件下,一个静坐在此环境中感觉舒适的人,穿着服装的隔热值定义为1clo.二、填空1、纺织纤维的结构：形态结构（三级结构）、聚集态结构（二级结构）、大分子结构（一级结构）2、棉纤维的长度主要取决于：棉花的品种、生长条件、初加工3、羊毛纤维由内向外主要有：髓质层、皮质层、鳞片层4、化学纤维生产一般需要经过制备纺丝、纺丝、后加工5、棉纤维的吸湿性小于粘胶纤维，原因是棉纤维结晶度高于粘胶纤维6、纤维间的切向阻力包括抱合力和摩擦力7、用两根18tex的棉纱合股时，则股线特数的表示为18×28、常用的织物撕破方法有舌形撕破、梯形撕破、单缝落锤法撕破、单缝撕破三、判断题1、成熟度差的原棉比好的吸湿性大（√）2、棉和黏胶随吸湿增加，强力也增加（×）3、同种化纤的初始模量随拉伸倍数增加而增加（√）4、断裂长度是反映长度指标（×）5、热定型温度高于玻璃化温度就能达到永久变形（×）6、极限氧指数大，易燃（×）7、当片段长度趋向无穷大，片段间不匀趋向总不匀（×）四、问答题1、差别化纤维的定义、目的、举例。

第3章纺织材料学-植物纤维第三章植物纤维教学⽬标：1、了解棉纤维的基本知识，熟悉棉纤维的主要性能，了解棉纤维性能与纺纱⼯艺及成纱质量的关系，了解天然彩⾊棉的情况，掌握棉纤维主要性能的测试⽅法和品质评定的⽅法2、了解天然⿇纤维的种类，各种⿇纤维的特征主要性能及其应⽤情况。

3、了解维管束纤维（⽵纤维）的特征主要性能及其应⽤情况。

教学重点与难点：1、教学重点⼏种主要植物纤维的特性及其性能指标。

2、教学难点指标体系及表述。

3、解决⽅法建⽴清晰的概念，对在后⾯章节还会出现的长度、细度、强度等的概念和指标可采⽤螺旋上升的⽅法教学，成熟度要讲透。

主要内容：1．棉纤维的形成，棉纤维的截⾯形态、截⾯结构和纵⾯形态，棉纤维的主要组成物质及其耐酸耐碱性，棉花的种类和我国主要棉区，棉花初加⼯的概念以及锯齿棉，⽪辊棉的特点及原棉检验。

2．⿇纤维截⾯形态和纵⾯形态，主要组成物质及其耐酸耐碱性，长度和细度，吸湿性，强度和伸长率和柔软性。

3．⽵纤维的结构、性能简介。

教学与学习建议：1、教学建议授课形式：讲解与讨论准备四种天然纤维的实物样品和显微镜标样，让学⽣从宏观和微观两⽅⾯观察认识纤维。

2、学习建议通过观察四种天然纤维的实物样品和显微镜标样，从宏观和微观两⽅⾯观察认识纤维；通过记忆和理解，掌握纤维的主要特性；结合实验课学习，掌握主要性质的测试⽅法，熟悉有关国家标准。

教学内容：第⼀节种⼦纤维（棉、⽊棉）⼀、棉花的基本性状棉花原产热带、亚热带，本是⼀种多年⽣⽊本植物，当棉花逐渐地从热带传到温带以⾄北纬 40 ～50 °的地区时，由于⽓候的影响和⼈们长期的选择和培育，形成了今天我们常见的⼀年⽣半⽊本性⼩树，春季播种，当年开花结果，严寒来临，⽣命终⽌，完成⽣育周期。

棉花喜温好光。

棉花⼀⽣中，对温度要求较⾼，⽽且要适宜。

发育期间最适宜的温度为 25 ～30 ℃，低于20 ℃⽣长缓慢，⾼于36 ℃⽣长受抑制或停⽌。

不同⽣育期对温度要求也不同：种⼦发芽需要10 ℃以上的⽓温，⽓温愈⾼这⼀过程愈短；幼苗期形成真叶，要求⽓温达到 15 ～20 ℃，花蕾期⽓温宜在 25 ～30 ℃，低于20 ℃难以形成花蕾，同时⽇夜温差不宜过⼤；成熟期所需⽓温降低，⽇夜温差宜⼤，使⽣长缓和，养分集中于长桃，促进早熟。

1.纤维：指长宽比在103数量级以上，粗细为几微米到上百微米的柔软细长体，有连续长丝和短纤维之分。

2.纺织纤维分类：天然纤维和化学纤维天然纤维：由自然界直接取得的纤维（植物纤维，动物纤维，矿物纤维）化学纤维：用天然的或合成的高聚物以及无机物为原料，经过人工加工制成的纤维状物体，通称为化学纤维（再生纤维：黏胶纤维合成纤维）棉纤维3.棉纤维生长分为三期：伸长期，、加厚期，转曲期横截面：腰圆形，有空腔纵向：呈不规则的沿长度方向不断改变的螺旋形转曲。

成熟度：纤维胞壁的加厚程度，用成熟度系数M表示4.棉纤维的主要组成物质及化学性质纤维素占93-95（%）化学结构式：（C6H10O5）n，n=6000~11000化学性质：耐碱不耐酸二、棉纤维的分类一）按棉花种类分长绒棉（海岛棉）：长度：33~45mm，细度小于1.43 dtex细绒棉（陆地棉）：长度：23~33mm，细度1.43~2.22 dtex粗绒棉：纤维粗短，品质较差。

（二）按棉花初加工分：1、锯齿棉：采用锯齿轧棉机轧得的原棉。

特点：含杂、含短绒少2、皮辊棉：采用皮辊轧棉机轧得的原棉。

特点：含杂、含短绒多；麻纤维纤维分类：苎麻、亚麻、大麻、黄麻、二、纤维形态纵向形态：纵向平直，有竖纹横节。

横向截面：苎麻：扁圆形，有中腔，胞壁上辐射状条纹。

亚麻：多角形。

主要组成物质纤维素耐碱不耐酸三、性能：吸湿性很好（W K=12-13%）；强度高（是棉的两倍），湿强大于干强毛纤维一、1.羊毛的形态结构：同质毛：导向毛细，与簇生毛细度、长度差异小。

质量好。

异质毛：导向毛与簇生毛细度、长度差异大，质量差。

截面形态：由表皮层、皮质层和髓质层组成。

纵向形态：表面覆盖有鳞片层2.羊毛的性质羊毛纤维大分子由20多种氨基酸组成，分子结构中以—CONH---基团为主价键。

羊毛化学性质：耐酸不耐碱羊毛的特有性质：摩擦性能和缩绒性缩绒性：当羊毛在热湿条件及化学试剂作用下，经外力揉搓，挤压，纤维发生相互间滑移，纠缠，咬合，使织物收缩形成紧密的毡片，这种现象称为缩绒。

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。