纤维素纤维的主要物理机械性能

第三章纤维素纤维的结构和性能天然纤维素纤维（棉、麻）纤维素纤维再生纤维素纤维（粘胶纤维、铜氨纤维、醋酯纤维）§3.1纤维素纤维的形态结构一棉纤维的形态结构棉纤维是种子纤维，其主要成分为纤维素、果胶、蜡质、灰分、含氮物质。

外形：上端尖而封闭，下端粗而敞口，细长的扁平带子状，有螺旋状扭曲，截面呈腰子形，中间干瘪空腔。

最外层：初生胞壁从外到里分三层：中间：次生胞壁内部：胞腔1 初生胞壁决定棉纤维的表面性质，它又分为三层，最外层为果胶物质和蜡质所组成的皮层。

因而具有拒水性，在棉生长过程中起保护作用。

但在染整加工中不利。

2 次生胞壁纤维素沉积最后的一层，是构成纤维的主体部分，纤维素含量很高，其组成和结构决定棉纤维的主要性能。

3 胞腔输送养料和水分的通道，蛋白质、色素等物质的残渣沉积胞壁上，胞腔是棉纤维内最大的空隙，是染色和化学处理时重要的通道。

二麻纤维的形态结构麻纤维主要有：苎麻、亚麻是属于韧皮纤维，以纤维束形式存在单根纤维是一个厚壁、两端封闭、内有狭窄胞壁的长细胞苎麻两端呈锤头形或分支亚麻两端稍细呈纺锤形纵向有竖纹和横节主要化学组成和棉纤维一样是纤维素，但含量低。

§3.2纤维素大分子的分子结构纤维素是一种多糖物质，其大分子是由很多葡萄糖剩基连接而成，分子式为（C6H10O5）n复杂的同系物混合物，n为聚合度，棉聚合度为2500~ 10000，麻聚合度为10000~ 15000，粘胶纤维聚合度为250~ 500纤维素大分子的化学结构是由β-d-葡萄糖剩基彼此以1，4-甙键连接而成，结构如下每隔两环有周期性重复，两环为一个基本链节，链节数为（n-2）/2，n为葡萄糖剩基数，即纤维的聚合度，葡糖糖剩基上有三个自由存在的羟基，其中2，3位上是仲羟基，6位上伯羟基§3.3棉纤维的超分子结构超分子结构也称为微结构，主要指棉纤维中次生胞壁纤维素大分子的聚集态结构，纤维素大分子的排列状态，排列方向，聚集紧密程度等。

纤维素纤维1. 纤维素纤维的概述纤维素纤维是一种重要的纤维素类纤维，广泛应用于纺织、制浆造纸、建筑材料等领域。

它具有良好的物理性能和化学性能，广泛存在于植物细胞壁中。

纤维素纤维在纺织行业中常用于制造纺织品，其特点包括耐磨损、透气性好、吸湿性强等。

2. 纤维素纤维的原料纤维素纤维的原料主要来自植物纤维，如棉、麻、竹等。

其中，棉纤维是最常用的原料之一。

棉纤维以其柔软、吸湿性强、透气性好等特点，成为许多纺织品的首选原料。

除了棉纤维，麻纤维也具有相似的优点，常用于制作高级纺织品和服装。

3. 纤维素纤维的制备方法纤维素纤维的制备方法根据不同的原料和应用需求有所不同。

其中最常见的方法是将纤维素纤维从植物中提取出来，经过去杂质、粉碎、漂白等工艺处理后，最终形成纤维素纤维。

具体的制备步骤包括：3.1 提取纤维素通过破碎植物细胞壁和溶解其他非纤维素组分，使纤维素纤维能够得到充分的提取。

提取方法包括机械法、生物法、化学法等。

3.2 去杂质将纤维素中的杂质去除，以保证最终纤维素纤维的纯度和质量。

去杂质可以通过筛选、洗涤、除尘等方式实现。

3.3 粉碎将提取的纤维素进行机械粉碎，使其颗粒大小达到所需的要求。

粉碎方法包括研磨、切割等。

3.4 漂白漂白是为了提高纤维素纤维的白度和纯度。

通常使用过氧化氢、次氯酸钠等化学物质进行漂白处理。

4. 纤维素纤维的应用领域纤维素纤维在各个领域都有广泛的应用，以下为几个主要的应用领域：4.1 纺织行业纤维素纤维在纺织行业中应用广泛，主要用于制造纺织品，如棉织品、麻织品等。

其柔软度、透气性和吸湿性优异，使得纺织品具有良好的舒适性和穿着感。

4.2 制浆造纸纤维素纤维是制浆造纸行业的重要原料之一。

通过纤维素的提取和加工，可以生产出高质量的纸浆，用于制造各种纸张和纸制品。

4.3 建筑材料纤维素纤维在建筑材料领域中有着广泛的应用。

例如，与水泥和矿渣粉等材料混合后，可以制成纤维素纤维增强水泥复合材料，增加其强度和耐久性。

Lyocell纤维的性能及用途Lyocell纤维是纤维素纤维的新生代，采用干喷湿法纺丝，生产周期短，溶剂循环使用，生产过程无污染，是典型的绿色环保纤维。

Lyocell兼具天然、合成纤维两者优点，其物理机械性能优良，尤其是湿强与湿模量接近与合成纤维，同时具有棉纤维的舒适性、粘胶纤维的悬垂性和色彩鲜艳性、真丝的柔软手感和优雅光泽。

Lyocell纤维还具有原纤化效应，可生产常规纤维不能得到的类似桃皮绒的表面效果。

Lyocell纤维以高干强和湿强而著称。

在湿态下Lyocell的断裂强度损伤仅6%，伸长几乎没有变化。

它的耐高温性好，在 190℃、30s内短纤的强力损伤为7%。

Lyocell纤维的性能Lyocell纤维是一种环保型纤维素纤维，生产过程无污染，有良好的生物降解性和吸湿性、柔软性、穿着舒适性。

它与普通的粘胶纤维不同，是将纤维浆粕(木浆或棉浆)直接溶解在一种有机溶剂中，溶液经过滤、脱泡等工序后挤压纺丝、凝固而成纤维。

这种纤维性能非常优越：有纤维素纤维的所有天然性能，包括吸湿性好，穿着舒适，光泽好，极好的染色性和生物降解性，可在较短的时间内完全生物降解；干、湿强和湿模量较高；织物的缩水率很低，其织物尺寸稳定性较好，具有洗可穿性；纤维的截面呈圆形，表面光滑，其织物具有丝绸般的光泽。

Lyocell纤维的主要组成与棉或粘胶一样是纤维素。

其分子量和结晶度均介于棉和粘胶之间Lyocell纤维、棉和粘胶纤维的聚合度、结晶度纤维棉 Lyocell纤维粘胶聚合度 10000 500-550 250-300结晶度（%） 70 50 30正因为Lyocell纤维独特的聚合度和结晶度，才使得它具备了三大特性，即高强，其强度接近涤纶；快速吸水，其吸水速度接近棉的两倍，它的回潮率也比棉好和自身原纤化产生桃皮绒效果。

原纤化原理：容易原纤化是普通Lyocell纤维的特性之一，原纤化是指纤维表面分裂出细小的微纤维（直径1-4um）。

新型再生纤维素纤维的性能对比与鉴别00摘要:介绍了再生纤维素纤维的发展历程。

对传统型与新型再生纤维素纤维的结构、性能进行了对比分析。

对常用再生纤维素纤维的鉴别方法进行了试验研究，再生纤维素纤维最有效的鉴别方法为溶解法，显微镜观察法与药品着色法也各有一定优势，常用的燃烧法较难发挥作用。

进入新世纪，资源与环境问题引起了人们越来越多的关注。

在这一背景下，天然纤维素再次得到了重视。

自然界纤维素年产量约1000亿吨，大约只有2.5%是通过再生途径制作成纤维等加以利用的。

纤维素资源十分丰富，纤维素是可再生的自然资源，具有可持续性;纤维素具有环保性，可参与自然界的生态循环。

作为纺织纤维，纤维素纤维具有优良的吸湿性、穿着舒适性，一直是纺织品和卫生用品的重要原料。

所以纤维素纤维是新世纪最理想、最有前途的纺织原料之一。

近年来，出现丁Modal、Tencel等新一代再生纤维素纤维，随着新型再生纤维素纤维在生产中的大量应用，需要对其性能特点有进一步的认识，以便更好地用于生产，开发新产品。

1.再生纤维素纤维的发展在再生纤维素纤维之中，粘胶纤维是仅迟于纤维素硝酸酯纤维的最古老的化学纤维品种之一。

1891年，克罗斯(Cross)、贝文(Bevan)和比德尔(Beadle)等首先制成纤维素黄酸钠溶液，由于这种溶液的粘度很大，因而命名为"粘胶"。

粘胶遇酸后，纤维素又重新析出。

根据这个原理，在1893年发展成为一种制备化学纤维的方法，这种纤维被命名为粘胶纤维。

到1905年，米勒尔(Muller)等发明了一种稀硫酸和硫酸盐组成的凝固浴，实现了粘胶纤维的工业化生产。

一个世纪以来，粘胶纤维生产不断发展和完善。

在20世纪30年代末期，出现丁强力粘胶纤维;50年代初期，高湿模量类粘胶纤维实现工业化;到了60年代初期，粘胶纤维的发展达到了高峰，其产量占化学纤维总产量的80%以上。

从60年代中期起，粘胶纤维的发展趋于平缓。

普通粘胶短纤维虽具有优良的服用性能和广泛的适用范围，但也存在一些严重缺点，主要是在湿态时剧烈溶胀，使纤维的断裂强度显著下降，在较小的负荷下就容易伸长即湿模量很低。

上海工程技术大学2009年硕士研究生入学考试《纤维化学与物理》考试大纲报考专业：服装设计与工程考试科目：纤维化学与物理考试科目代码：807考试参考书目：《纤维化学与物理》,蔡再生，中国纺织出版社，2005.考试总分：150分考试时间：3小时一、考试目的与要求本《纤维化学与物理》考试大纲适用于上海工程技术大学服装设计与工程专业的硕士研究生入学考试。

《纤维化学与物理》是服装、纺织和纺织化学类专业的专业基础课。

它既是该类专业知识结构中重要的一环，又是后续专业课程的基础。

该课程要求学生掌握高分子化学及物理的基础知识，考查学生在掌握各类常用纺织纤维的分子结构、形态结构、超分子结构等的基础上，分析各类常用纺织纤维的化学性能、物理机械性能、染色性能等能力。

二、考试的基本内容（一）高分子化学基础1、高分子物的基本概念高分子物的涵义。

高分子物的命名和分类。

2、高分子物的分子量与聚合度高分子物分子量的涵义，高分子物的分子量及分布：高分子分子量与其物理性能，高分子分子量的测定方法。

3、高分子物的基本合成反应及方法逐步聚合反应，连锁聚合反应，共聚合反应。

（二）高分子物理基础1、高分子物的结构层次2、高分子的链结构高分子链的近程结构和远程结构。

3、高分子物的聚集态结构分子间作用力，内聚能密度，聚集态和相态。

高分子物聚集态结构模型，结晶的基本结构测定，取向的基本结构及其测定，高分子物的分子运动和热转变。

4、高分子物的力学性质高分子物力学性能的分类，高分子物的高弹性，高分子物的力学松弛特性 粘弹性，高分子物的强迫高弹性与脆化，结晶高分子物拉伸过程的形变特性，高分子物的力学强度。

5、高分子溶液高分子溶液的特点，高分子溶液的性质与其浓度的关系，高分子物溶解热力学，高分子物的溶解过程及特点，高分子物溶剂选择。

（三）纺织纤维基础1、纺织纤维概述纺织纤维及其分类，2、纤维长度和细度及其表征方法3、纺织纤维的吸湿和溶胀4、纺织纤维物理（机械）性能纺织纤维物理-机械性能与结构的关系；纺织纤维的主要机械性能；纤维的强度，纤维的断裂延伸度（断裂伸长率）及应力-应变曲线，弹性性质，纤维的耐磨性。

生产技术科培训资料一、纤维基础知识（一）、纤维素纤维(棉)的性能浓碱对天然纤维素纤维的作用：常温下，浓的氢氧化钠溶液会使天然纤维素纤维发生不可逆各向异性溶胀，纤维纵向收缩而直径增大，若施加一定的张力防止其收缩，并及时洗碱，可使纤维获得丝一样的光泽，这就是丝光。

在显微镜下观察可发现，溶胀了的纤维的横截面，原有胞腔几乎完全消失，长度方向缩短，并由原来扭曲的扁平带状变为平滑的圆柱状。

棉纤维若在无张力下与浓碱作用，结果得不到丝光效果，却得到另一种有实用价值的碱缩效果，尤其是棉针织物经浓碱处理，纱线膨胀，织物的线圈组织密度和弹性增加，织物发生皱缩。

酸与纤维素作用的一般规律是酸性愈强，水解速率愈快。

强无机酸如盐酸、硫酸、硝酸等对纤维素纤维水解特别强烈，弱酸如磷酸、硼酸催化活性较弱，有机酸则更比较缓和。

酸的浓度愈大，水解速率愈快。

温度对纤维素的水解影响很大，温度愈高水解速率愈快，当酸的浓度恒定时，温度每升高10°，纤维素水解速率增加2～3倍。

在其他条件相同的情况下，纤维素水解的程度与时间成正比，作用时间愈长，水解愈严重。

此外，纤维素水解速率的快慢还与纤维素的种类有关，例如麻、棉、丝光棉、粘胶纤维，它们的水解速率依次递增，这主要是它们的纤维结构中无定形部分依次增加。

实际生产中一般只用很稀的酸处理棉织物，而且温度不超过50℃，处理后还必须彻底洗净，尤其要避免带酸情况下干燥。

纤维素与氧化剂的作用纤维素一般不受还原剂的影响，而易受氧化剂的作用生成氧化纤维素，使纤维变性、受损。

纤维素对空气中的氧是很稳定的，但在碱存在下易氧化脆损，所以高温碱煮时应尽量避免与空气接触。

在应用次氯酸钠、亚氯酸钠、过氧化氢等氧化剂漂白时，必须严格控制工艺条件，以保证织物或纱线应有的强度。

（二）粘胶（人造棉）的性能同其他纤维素纤维一样，粘胶纤维对酸和氧化剂比较敏感，但粘胶纤维结构松散，聚合度、结晶度和取向度低，有较多的空隙和内表面积，暴露的羟基比棉多，因此化学活泼性比棉大，对酸和氧化剂的敏感性大于棉。

纤维素纤维的规格
纤维素纤维，也称为人造纤维或再生纤维，其规格主要包括以下几个方面：
1.直径：纤维素纤维的直径通常在几微米至几十微米之间，如10-20微
米。

2.长度：长度各异，根据不同的生产工艺和用途需求，可以生产出不同长
度的纤维素纤维，例如，用于纺织工业的纤维长度一般为38-150毫米
不等。

3.强度：纤维素纤维具有一定的抗拉强度，如500-1000兆帕（MPa），
具体数值取决于纤维来源、纯度以及制造工艺。

4.模量：弹性模量在8-10吉帕（GPa）左右，反映纤维抵抗形变的能力。

5.比表面积：高比表面积是纤维素纤维的一个重要特点，可达20,000-
30,000 cm²/g，这有助于提高其吸附性和反应活性。

6.卷曲度：部分纤维素纤维可能具有特定的卷曲度，影响其蓬松度和织物
手感。

7.纯度与杂质含量：纤维素纤维的纯度对其性能有很大影响，高品质纤维
素纤维应尽量减少木质素、半纤维素等非纤维素物质的含量。

此外，纤维素纤维还有多种改性产品，如醋酸酯纤维（醋酸纤维）、铜氨纤维（莱塞尔纤维）、粘胶纤维等，它们在物理机械性能上各有特色。