第二-纤维素纤维的结构和性能

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1、第四章纤维素纤维的结构和性能第一节棉和麻纤维的形态结构第二节纤维素的分子结构第三节纤维素纤维的聚集态结构第四节纤维素纤维的主要物理-机械性能第五节纤维素的主要化学性质§4.1棉和麻纤维的形态结构1.棉纤维的形态结构长度约25—45毫米，宽度约17-22(12-20)微米(沿长度方向粗细不均匀)。一般，较长的纤维，直径也较小，质量较高。在一般光学显微镜中的形态结构见图3—1。从图3-1可以看出，正常成熟棉纤维的纵向呈扁平带状，并具有天然扭曲，纤维愈细，天然扭曲愈多。根据这些观察的结果和进一步的研究资料，结合棉纤维生长的情况，人们提出了有关棉纤维形态结构

2、模型，如图3-4所示。(1)角皮层：角皮层是棉纤维极薄的最外层。由油蜡和果胶物质所组成。(2)初生胞壁：初生胞壁厚约0.1～0.2μm．棉纤维形态结构模型(3)次生胞壁：是棉纤维的主体部分，约占整个纤维总重量的90%以上。(4)胞腔：纤维生长阶段，形成薄壁小管。原棉纤维在铜铵溶液中的溶胀现象棉纤维的组成，随着棉的品种的不同略有出入。一般棉纤维中除了含有纤维素外，大约还含有6～10%的天然杂质.2.麻纤维的形态结构麻的种类很多，可作衣用纺织纤维的主要是苎麻和亚麻。亚麻和苎麻是生长在韧皮植物上的纤维，也称为韧皮纤维。从图3-7中可看到纤维上具有竖纹和横节

3、。表3-2几种麻纤维的长度和截径纤维长度（毫米）截径（微米）苎麻亚麻大麻黄麻127～15211～3813～252～520～7511～2016～5020～25§4.2纤维素的分子结构纤维素是一种多糖物质，主要是由很多葡萄糖剩基联结起来的线型大分子，分子式可写成(C6H10O5)n。分子结构式：◆纤维素是β-d-葡萄糖剩基彼此以1，4甙键联结而成的大分子。纤维素分子结构特点：纤维素分子结构特点：◆纤维素分子中的葡萄糖剩基(不包括两端的)上有三个自由存在的羟基，其中2、3位上是两个仲醇基，6位上是一个伯醇基，它们具有一般醇基的特性；◆在左端的葡萄糖剩基上都

4、含有四个自由存在的羟基，在右端的剩基中含有一个潜在的醛基；◆纤维素大分子中含有许多羟基，可形成氢键。扫描电镜如图3—9所示。§4.3纤维素的聚集态结构1.电子显微镜的研究棉纤维粉碎后的电子显微镜图1）X射线衍射图X射线是射线是研究物质结构的有力工具。棉和丝光棉纤维的X射线的衍射图如下：2.X－射线的研究无论棉或丝光棉的X射线的衍射图说明这两个纤维的超分子结构不是完全无定形的，而是有晶体存在的。丝光前的棉纤维丝光后的棉纤维2）晶胞参数根据这些资料可以建立起纤维超分子结构模型。3.纤维超分子结构模型根据这些资料可以建立起纤维超分子结构模型。◆缨状微胞的模

5、型和理论:3.纤维超分子结构模型◆缨状原纤模型：纤维素大分子的基本单元是原纤。在原纤中也有少数大分子分支出去组成其它的原纤，成为连续的网状组织。这种模型的特点在于它具有较高的连续性。根据这个模型，纤维中仍然是存在着结晶部分和无定形部分。§4.4纤维素纤维的主要物理-机械性能纤维的应力-应变曲线纺织品在服用过程中，要受到多种机械力的作用。对棉、麻和粘胶纤维的几个参数进行比较:麻棉粘胶强度高中低延伸度低低高屈服点无无有初杨氏模量高中低纤维素纤维的断裂强度特点棉纤维：湿态强度＞干态强度粘胶纤维：湿态强度＜干态强度棉纤维：大分子上具有较多羟基，分子间会形成

6、大量的氢健。聚合度高，结晶度又高，断裂原因：主要是主链断裂。但对粘胶纤维来说，大分子的聚合度较低，只有250～500左右，结晶度低，取向度也不高，它断裂主要的原因是：分子链或其他结构单元间的相对滑移。§4.5纤维素的主要化学性质一、纤维素纤维进行化学反应的特征二、吸湿和溶胀三、酸对纤维素的作用四、纤维素的氧化五、碱对纤维素纤维的作用六、其他的化学作用一、纤维素纤维进行化学反应的特征从纤维素的分子结构来看，它至少可能进行下列两类化学反应：1、甙键（醚键）2、羟基反应伯羟基、仲羟基反应能力不同从纤维素纤维的形态和超分子结构来看，在保持纤维状态下进行化学反

7、应时，具有不均一的特征。二、吸湿和溶胀纤维中水分的含量通常是采用吸湿率或回潮率以及含水率这两项指标表示的。*纤维由于吸湿而发生的溶胀现象基本上是可逆的。*溶胀只发生在纤维无定形部分，而结晶部分不发生溶胀。三、酸对纤维素的作用●在染整工艺过程中常常会用酸来处理织物。从反应中我们得出:◆氢离子在纤维素水解反应中起着催化作用。①铜值是指100克纤维素能使二价铜还原成一价铜的克数。随着甙键的水解，导致纤维素聚合度的降低和潜在醛基的增加，因此可采用测定聚合度、铜值①来判断纤维素受到酸损伤的程度。综上所述纤维素对酸的作用，一般是比较敏感的，有关的影响因素说明如下

8、：(1)温度：升温加剧水解，符合阿累尼乌斯经验估计(2)浓度：浓度高水解严重(3)时间：时间长水解严重(4)