第二章 天然纤维素纤维..

第二章纤维素Cellulose•纤维素的来源与分类•纤维素的分子结构、聚集态结构、结晶结构与液晶结构•纤维素的溶解与再生•功能纤维素的制备与应用（薄膜化、微粉化、球状化）•纤维素衍生物•纤维素共混改性材料•纤维素复合材料•新型纤维素—细菌纤维素•木质纤维素的生物质能利用（乙醇、生物柴油、氢）纤维素的来源与分类1.植物纤维素•自然界中存在量最大的一类有机物。

广泛存在于植物（树干、棉花、麻类植物、竹秆、草秆、甘蔗渣）中。

木材中纤维素的含量为40~50%，棉花几乎是纯的纤维素。

•植物细胞壁的主要成分，对植物体起支持和保护作用。

•工业中应用最多的纤维素。

•地球上每年经光合作用生产的植物为5000亿吨，可利用的植物资源约为2000亿吨。

资源丰富、价格低廉具有生物降解性和可再生性，是理想的绿色环保材料。

2.某些海洋生物的外膜中也含有动物纤维素海洋中生长的若干绿藻，某些海洋低等动物体。

3.某些细菌具有合成纤维素的能力细菌纤维素具有很多优异的特性，21世纪理想的生物材料。

4. 由化学方法人工合成酶催化，葡萄糖衍生物的开环聚合•纤维素的来源和种类不同，其分子量相差很大。

•纤维素的分子量和分子量分布明显影响材料的力学性能（强度、模量、耐屈挠度等）、纤维素溶液性质（溶解度、黏度、流变性等）以及材料的降解、老化及各种化学反应。

原料分子量Mw( 104)聚合度DP天然纤维素棉短绒化学品木浆细菌纤维素人造丝玻璃纸商业纤维素硝酸酯60~1508~508~3430~1205.7~7.34.5~5.71.6~87.52.8~5.83500~10000500~3000500~21002000~8000350~450280~350100~3500175~360M w和DP值纤维素的结构葡萄糖简介•分子式为CH12O6，是具有正碳链、含有5个羟基和1个6醛基的己醛糖。

•广泛存在于自然界中，如葡萄、蜂蜜、水果及植物的种子、根、茎、叶、花中，及动物体内。

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。

染整概论复习资料前言染整：对纺织材料（纤维、纱线和织物）进行化学处理的过程，通常也称为印染。

染整与纺纱、织造或针织生产一起，构成了纺织品生产的全过程。

染整加工包括前处理、染色、印花和后整理。

纺织品的染整加工是借助各种机械设备，通过化学的或物理化学的方法，对纺织品进行处理的过程，主要内容包括前处理、染色、印花和整理。

通过染整加工，可以改善纺织品的外观和服用性能，或赋予纺织品特殊功能，提高纺织品的附加值，满足对纺织品性能的不同要求。

前处理（预处理，又称煮练和漂白）：采用化学方法去除织物上的各种杂质，改善织物的服用性能，为染色、印花和整理等后续加工提供合格的半成品。

使后续的印染整理工序顺利进行，达到预期的加工效果；染色：染料与纤维发生物理的或化学的结合，使纺织品获得鲜艳、均匀和坚牢的色泽；印花：用染料或颜料在纺织品上获得各种图案；整理：根据纤维的特性，通过化学或物理化学的作用，改进纺织品的外观和形态稳定性，提高纺织品的服用性能或赋予纺织品阻燃、拒水拒油、抗静电等特殊功能。

第一章为绪论一、中国古代印染工艺的发展在古代中国，劳动人民长期使用矿物和植物给纺织品染色。

在长期的生产实践中，他们掌握了各种染料的提取和染色，生产出了彩色纺织品。

中国古代印染工艺的发展过程，大致可分三个转变：古代染色的染料，从天然矿物到植物染料的转变（缘于获取难易程度和染色牢度）；从染色原色到色度的变化；从在织物上画花、缀花、绣花、提花到手工印花的转变（缬与凸版印花技术为代表）。

至1834年法国的佩罗印花机发明以前，我国一直拥有世界上最发达的手工印染技术。

中国古代经典印花工艺——“三瓣”夹瓣：夹瓣是一种中空双面防染印花工艺。

它用木板雕刻出两个相同图案的镂空花盘，然后将亚麻和丝绸对折，夹在两个花盘之间，用绳子绑紧，并在花盘的缝隙中注入染料。

干燥后，取下花盘，在织物上打印对称的颜色图案。

用这种方法生产的印花布被称为“jiaval”。

缬草染色法最适用于棉和大麻纤维。

第二章名词解释1.结晶度：聚合物中结晶相在全部高聚物物料所占的百分比(重量比或体积比) 。

对于纤维素物料来讲，就是指纤维素构成的结晶区所占纤维素整体的百分数，它反映了纤维素聚集时形成结晶的程度。

2.纤维素的可及度：反应试剂到达纤维素羟基的难易程度。

3.纤维素的反应性：纤维素大分子葡萄糖基环上伯、仲羟基的反应能力。

4.取代度：纤维素分子链上平均每个失水葡萄糖单元上被反应试剂取代的羟基数目。

由于纤维素分子链中每个失水葡萄糖单元上有3个羟基，取代度最大值为3同质多晶体：对某些晶体来讲，它们具有相同的化学结构，但单元晶胞不同，称之同质多晶体，例如五种结晶变体。

简答题1.为什么纤维素大分子易于形成结晶性结构？重复单元简单、均一；分子表面平整，易于长向伸展；结构单元具有反应性强的侧基，有利于形成分子内和分子间氢键2.五种纤维素如何得到？纤维素Ⅰ，天然存在的纤维素，如细菌纤维素、海藻和高等植物细胞壁中的纤维素；纤维素Ⅱ，纤维素Ⅰ经由溶液中再生或丝光化过程得到的晶体变体，不可逆的过程纤维素Ⅲ，纤维素Ⅰ或Ⅱ用液氨或胺（甲胺、乙胺、乙二胺）处理，再将其蒸发掉而得到的变体；可逆纤维素Ⅳ，纤维素ⅠⅡⅢ经由不同方法制得纤维素Ⅹ，由纤维素Ⅰ或Ⅱ在38.0%~40.3%浓盐酸中20℃处理2~4.5小时，用水将其再生得到。

3.纤维素II 的结晶结构及其特点？反向平行链，中心链上的向下的分子链中的-CH2O具有tg构象，四个角链的向上分子链中的-CH2OH具有gt构象，存在分子内和分子间氢键，堆砌较稳定，热力学上比纤维素Ⅰ稳定。

4.氢键的形成条件必须要有H，还要有电负性很强的原子，且有孤对电子，H原子和电负性很强的原子之间的距离在到一定程度才能形成氢键0.28-0.3nm，氢键具有方向性和饱和性5.结晶区氢键和无定形区氢键的区别结晶区：所有羟基均形成氢键，因此结晶区分子间的结合力强，即氢键结合力强，水分子不易进入，形成永久结合点。

20101.分子的内旋转与分子构象：分子的内旋转：大分子链中的单键在能绕着它相邻的键按一定键角旋转。

分子构象：分子链由于围绕单键内旋转而产生的原子在空间的不同排列形式。

（？）2.相对湿度和预调湿：相对湿度：指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比。

预调湿：对纤维材料进行（45±2）℃的预烘，此烘干过程称为预调湿。

3.差微摩擦效应与毡缩性：差微摩擦效应：羊毛纤维特有的现象即顺鳞片摩擦的摩擦系数小于逆鳞片摩擦系数，△μ=μ逆-μ顺＞0，用δ表示：δ=2x（μ逆-μ顺）/（μ逆+μ顺）= △μ/。

毡缩性：羊毛纤维在湿热或化学试剂作用下，经机械外力反复作用，纤维集合体逐渐收缩紧密并相互穿插纠缠，交编毡化的特性。

4.浸润的滞后性与平衡态浸润：浸润滞后性：指固体表面第一次浸润和第二次浸润间存在的差异，且第一次浸润角恒大于第二次浸润角。

平衡态浸润：纤维的浸润是指纤维与液体发生接触时的相互作用过程，这一过程中达到平衡不变的液体形状的浸润，称为平衡态浸润。

5.复合纺：利用两种或两种以上不同性状的单纱或长丝束加工成一根纱线。

6.织物结构相和织物组织：织物结构相：织物中经纬纱线相互交织呈屈曲状态的构相，一般由经纱屈曲波高与纬纱屈曲波高的比值来决定。

织物组织：机织物中经纬纱线相互交织的规律和形式。

7.织物的耐热性及热稳定性：在热作用下，织物形态稳定，无过大的变形或软化，强度和模量无明显下降，化学性能稳定，无明显分解和挥发；在低温环境下不脆化，不龟裂损伤，柔软可用。

附：纺织材料学------纺织基础知识第一章绪论第二章天然纤维素纤维第三章天然蛋白质纤维第四章化学纤维第五章纺织材料的吸湿性第六章纤维材料的机械性质第七章纤维材料的光学、电学性质第八章纱线结构与性能第九章织物的基本结构参数、基本性质第一章绪论1.1 特点 1.2 研究内容1.3纺织纤维的分类（普通纤维）1.4 纱线的分类 1.5 织物分类 1.6 纺织材料的发展内容提要：本课程的地位、性质、特点、基本内容，纺织材料的概念及简要分类。

天然纤维素纤维1 原棉2 麻纤维内容提要：天然纤维素纤维（棉、麻）的分类；形态结构特征；主要性能的概念、指标，检验方法。

重点难点：重点的形态结构和指标。

指标体系及表述是难点。

解决方法：建立清晰的概念，讲课速度放慢一些，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。

——天然生成，以纤维素为主要组织物质的纤维。

——也叫植物纤维，本章主要介绍棉、麻两大类。

第一节原棉原棉——供纺织厂作纺纱原料等用的皮棉。

皮棉——籽棉经轧棉机加工，除去棉籽所得的纤维。

籽棉——从棉铃中拾取的带籽的棉瓣。

衣分（率）——皮棉重量占籽棉重量的百分率。

剥桃棉——从非自然开裂的棉铃中剥取的棉花。

棉花——棉植物种子上的纤维，籽棉和皮棉的统称。

（有时亦做为棉植物，棉植物开的花的名称）一、原棉的种类棉花在植物学上为：被子植物门，双子叶植物纲，锦葵目，锦葵科，棉属。

棉属植物很多，但在纺织上有经济价值的裁培种目前只有四种。

是一年生草本植物，多年生木本植物的木棉，目前主要用作纺织填料，救生圈、衣类的浮力材料。

（一）按棉花的品种分1、亚洲棉（亦叫中棉）：是中国利用较早的天然纤维之一，已有2000多年，因纤维粗而短，又称粗绒棉，为一年生草本植物。

种植面积很少，基本作为种子源保留。

2、非洲棉（草棉）：也是粗绒棉，主体长度16~25mm，平均宽度20~25mm，细度0.25~0.4tex。

3、陆地棉：纤维长而细，又称细绒棉，它产量较高，纤维长，品质好，是世界上的主要裁培种，我国的种植量占棉田总面积的95%。

主体长度23~33mm，平均宽度18~20μm，细度0.15~0.2tex。

4、海岛棉：纤维特别细长，又称长绒棉。

是棉纤维中品质最好的，可纺很细的纱，生产高档织物或特种工业用纱。

为世界次要裁培种，主体长度30~60mm，平均宽度14~17μm，细度0.12~0.14tex。

（二）按棉花的初步加工分1、皮辊棉：用皮辊式轧棉机加工的皮棉。