1、1,纺织工程专业课程,纺织品染整学,End,2,纺织品染整学主目录,第一章 纺织工业常用纤维的结构和主要化学性能 第二章 染整用水和表面活性剂 第三章 纺织品的前处理 第四章 纺织品的染色 第五章 纺织品印花 第六章 纺织品整理 第七章 纺织品功能整理 第八章 成衣染整,End,序 言,3,第一章 纺织工业常用纤维的结构和主要化学性能,第一节 纤维素纤维的结构和主要化学性能 纤维素纤维形态结构 纤维素纤维超分子结构 纤维素纤维化学结构 第二节 蛋白质纤维的结构和主要化学性能 蛋白质 羊毛纤维 蚕丝 第三节 合成纤维的结构和主要化学性能 涤纶 锦纶 腈纶 氨纶,End,4,第二章 染整用水和表面
2、活性剂,第一节 染整用水 水质 水的软化 第二节 表面活性剂 表面活性剂基础 表面活性剂的作用 表面活性剂分类 常用表面活性剂的性能,End,5,第三章 纺织品的前处理,第一节 棉织物的前处理 原布准备、 烧毛、 退浆 煮练 、 漂白 开幅、轧水和烘燥 丝光 发展短流程处理 第二节 苎麻纤维脱胶和织物练漂 苎麻织物练漂 苎麻纤维脱胶 第三节 羊毛初加工 选毛、 洗毛 炭化,第四节 丝织物前处理 脱胶、 漂白 第五节 化学纤维及其混纺织物前处理 粘胶织物 合成纤维织物 混纺和交织织物 第六节 其他织物前处理 绒类织物 色织物 针织物,End,6,第四章 纺织品的染色,第一节 概述 染料概述 光、
3、色、拼色和电子计算机配色 染色基本理论 染色方法和染色设备 第二节 直接染料染色 第三节 活性染料染色 第四节 还原染料和可溶性还原染料染色 第五节 不溶性偶氮染料染色 第六节 硫化染料染色 第七节 酸性染料染色 第八节 酸性媒介染料染色 第九节 酸性含媒染料染色,第十节 分散染料染色 第十一节 阳离子染料染色 第十二节 混纺和交织织物染色 概述 涤棉混纺织物染色 毛混纺织物染色 丝绸类交织物的染色 其它混纺织物染色 第十三节 针织物染色 针织沙线的染色 针织物的染色,End,7,第五章 纺织品印花,第一节 印花概述 印花概念 印花设备 印花原糊 花筒的雕刻和筛网制作 电脑分色制板 第二节 涂
4、料印花 涂料印花色浆的组成 印花工艺 第三节 纤维素纤维织物印花 直接印花 防染印花 拔染印花 第四节 蚕丝织物印花 蚕丝织物的直接印花 蚕丝织物的拔染印花和防印印花,第五节 毛织物印花 第六节 合成纤维织物印花 涤沦织物印花 腈纶织物印花 锦纶织物印花 第七节 混纺织物印花 涤纶混纺织物印花 腈纶混纺织物印花 锦纶混纺织物印花 第八节 新颖印花概论 印花泡泡纱 烂花印花 发泡印花 金银粉印花,End,8,第六章 纺织品整理,第一节 整理概述 整理目的 整理分类和方法 第二节 棉织物整理 定形、光泽、轧纹整理 绒面、增白整理 手感、树脂整理 第三节 毛织物整理 毛织物湿整理 毛织物干整理 毛织
5、物特种整理,第四节 丝织物整理 丝织物机械整理 丝织物化学整理 第五节 合成纤维织物热定形热定形机理 热定形设备与工艺 第六节 混纺和交织织物整理 涤/棉、涤/粘、涤/腈织物整理 第七节 棉针织物防缩整理,End,9,第七章 纺织品功能整理,第一节 拒水拒油整理 第二节 阻燃整理 第三节 抗静电整理 第四节 卫生整理 第五节 防污和易去污整理 第六节 生物整理 第七节 涤纶仿真丝整理 第八节 涂层整理,End,10,第八章 成衣染整,第一节 成衣染色 第二节 成衣印花 第三节 整烫,End,11,序 言,纺织品染整学目的：使机织或针织坯布外观和使用性能改善，赋予纺织品特殊功能，提高纺织品附加价
6、值。用于服装、装饰、工农业、国防等各种用途。纺织品染整前预处理 纺织品染整学内容： 染色/印花 后整理 一般整理、功能整理染整原理化学或化学物理方法 纺织品染整学要素： 染整工艺操作步骤、参数，如：温度、 压力、试剂浓度、时间等染整设备处理织物、实施工艺所用的机器装备,末页,12,第一章要点,纤维形态结构、超分子结构、分子结构层次 纤维结构与纤维化学性能之间关系 纤维结构与纤维物理性能关系,13,第一章 纺织工业常用纤维的结构和主要化学性能常用纤维纤维结构三层次：化学结构分子结构，纤维最小结构元素（纳米、埃） 决定纤维物化性能超分子结构分子聚集体结构（超微观） 影响纤维物化性能形态结构分子聚集
7、体的聚集结构（微观）,天然纤维：棉、麻、 丝、毛纤维素纤维 蛋白质纤维 化学纤维：粘胶、 涤纶、锦纶、睛纶人造纤维 合成纤维,染整所用方法决定因素,末页,第一章,14,第一节 纤维素纤维的结构和主要化学性能,以纤维素分子为基本化学结构的纤维。以- D-葡萄糖剩基为结构单元的 高分子化合物。,15,纺织纤维,天然纤维化学纤维,纤维素纤维 （植物纤维）蛋白质纤维 （动物纤维）矿物纤维石棉,种籽纤维棉韧皮纤维亚麻 、苎麻 、大麻、黄麻 其它菠萝麻、竹纤维等动物毛羊毛、兔毛、驼毛等 动物丝桑蚕丝、柞蚕丝,人造纤维合成纤维,人造纤维素纤维人造蛋白质纤维,粘胶纤维 醋酯纤维 铜氨纤维 Loycell纤维
8、牛奶纤维 大豆蛋白纤维,聚酯纤维（涤纶）(PTT纤维） 聚酰胺纤维（锦纶） 聚丙烯腈纤维（腈纶） 聚丙烯纤维（丙纶） 聚氨基甲酸酯纤维（氨纶） 聚乙烯醇纤维（维纶） 聚氯乙烯纤维（氯纶）,16,（一）、高分子化合物的特征,1）线性、长链的分子结构，即使有侧基或支链，也比较短、小。 2）以碳原子为主链的构成元素，因此大多数纤维高分子是有机高分子，即有机纤维。 3）分子链有一定长度，分子间可以达到高的相互作用而有强度。上述几点仅是形成纤维的基本特征。,17,（二）、纺织品进行整理加工机理,纤维高分子与水有无结合基团、与染料分子有无作用点、与整理剂等有无结合点，是共价键结合、离子键结合、氢键结合还是
9、范得华作用力结合,18,对纺织品进行整理加工，首先得了解纺织品的纤维构成以及相应化学性质。实际上，纤维高分子的化学结构不仅决定了纤维的化学性质，它也是纤维高层次结构即超分子结构、形态结构的基础。,19,（三）、纤维素纤维的化学结构,*纤维素纤维：有不同形态结构和超分子结构，但其化学分子的单元结构和链接方式都一样-由葡萄糖剩基单元通过苷键相连接。不同种纤维葡萄糖剩基单元数不同，即平均分子链长不同。 *纤维素分子化学式：(C6H10O5)n 式中n：聚合度；n：1000015000(棉、麻)；n：250500（粘胶）,纤维素分子结构式,结构特点： 环上三个OH，反应活性点 环间O，酸分解之，碱稳
10、链端：有一隐-CHO，M低还原性 链刚性，H-键多，强度高 结构与性能见下节。,20,纤维素分子结构式,结构特点： 1) 环上三个OH，反应活性点 2) 环间O，酸分解之，碱稳 3) 链端：有一隐-CHO，M低还原性 4) 链刚性，H-键多，强度高 结构与性能见下节。,21,（四）、纤维素纤维的化学性质,由纤维素分子化学结构所决定，受超分子结构、形态结构影响。 与碱作用 常温稀碱中稳定，浓碱溶胀，高温稀碱有氧气易氧化、断裂苷键，强力下降。浓碱溶胀：各向异性、不可逆。 径向溶胀大，纵向小反应：酸性纤维素分子与碱拟醇钠反C2H5OH + NaOH C2H5ONa + H2O Cell-OH + N
11、aOH Cell-ONa+ H2O ;orCell-OHNaOH反应可逆，水洗除碱，恢复纤维素分子，但纤维素纤维高层次结构被变化、不可逆-是棉织物丝光、碱缩处理理论根据。,22,纤维素分子与碱反应,纤维素分子与碱之间的反应比较有益，在纤维素纤维织物加工、整理中有很多应用。纤维素分子中葡萄糖剩基上羟基与醇羟基一样，具有弱酸性质，例如乙醇能和NaOH反应生成醇钠，而纤维素分子也能和NaOH反应生成纤维素钠：,23,2、与酸作用,酸促使苷键水解:(反应式),24,连接葡萄糖剩基环的1，4-苷键对碱稳定，而在酸性条件下却很容易发生水解反应而断开，使纤维素分子聚合度下降，纤维强力因此受损。,25,酸在苷
12、键的水解中起催化作用，因此，在纤维素分子水解过程中，酸不被消耗，酸浓度（H+浓度）不会因反应进行程度而减低，酸能使纤维素分子一直水解下去，纤维素聚合度发生可观下降，这对纤维来说损伤极大。,26,首先，处于无定形区和晶区表面的纤维素分子接触到酸性溶液，发生水解反应，这时外观上纤维形态还在，但内里，纤维素分子聚合度下降，无定形区分子间结合力减弱，纤维强度下降。酸性水解反应继续下去，如在高温强酸性溶液中长时间处理，纤维素分子可完全水解成葡萄糖，直至纤维解体：,27,酸使纤维素纤维织物初始手感变硬,然后强度严重下降。 酸的种类、作用时间、温度、纤维结构影响水解反应速率。 生产上应用：含氯漂白剂漂白后，
13、稀酸处理，起进一步漂白作用；中和过剩碱；烂花、蝉翼等新颖印花处理。 用酸注意：稀酸、低温、洗净，避免带酸干燥。,酸作用,28,3、与氧化剂作用,纤维素氧化后分子断裂，基团氧化变化，织物强度损伤。 纤维素分子对不同氧化剂作用有不同的敏感程度。 强氧化剂完全分解纤维素。中、低强度氧化剂在一定条件下氧化分解纤维素能力弱，可用来漂白织物。注意：空气中O2在强碱、高温条件易氧化、脆损纤维素织物，应避免。 氧化反应： Cell-OH + O Cell-CHO, Cell-C=O, Cell-COOH还原型 -CHO，=C=O，潜在损伤 氧化纤维素： 酸型 -COOH 注：纤维素分子对还原剂稳定。,29,纤
14、维素分子与氧化剂反应,30,空气中氧气是一种氧化剂，一般条件下不会氧化纤维素分子，但在碱性、高温条件下，氧气对纤维素分子氧化、裂解作用变得十分显著, 变化示意式如下：,31,纤维素纤维织物在漂白加工和煮练、或高温碱性处理工艺中要控制工艺条件防止纤维素分子发生氧化反应，防止纤维素一系列氧化中间产物的形成。纤维素纤维在漂白加工时用NaClO、H2O2等漂白剂，它们是中强氧化剂，在溶液中接触纤维无定形区和晶区表面纤维素分子，若氧化它们成一系列氧化态的中间产物，这些中间产物结构不稳定，造成纤维暂时性强度无明显变化，但后续碱处理时葡萄糖基环易断裂，纤维强度下降，这种现象称为纤维潜在损伤。,32,（五）、
15、天然纤维素共生物,是纤维生长保护物或代谢物。影响织物吸水、染色、白度。 果胶物质 果胶酸钙、镁、甲酯，多戊糖等。碱除。 含氮物质 含N盐和蛋白质。碱除不尽、NaClO氯胺盐化 蜡状物质 酯、酸、碳氢物。皂化、乳化除去。 灰分 无机物。酸溶 天然色素 结构复杂。漂白除。 棉籽壳 含木质素等。碱软化、磺化、氯化除。 半纤维素 多糖类。酸解、碱除。,33,二、 蛋白质纤维的结构和主要性能, 蛋白质分子为最小组成单元。 天然羊毛、丝、蛋白质纤维： 人造大豆、牛奶 （一）、蛋白质知识 蛋白质分子：由-氨基酸缩合反应而得的高分子。 组成元素：C、H、O、N，少量S、P、I、 分子链：NH2CHC-NH-C
16、H-C-NH-CH-C-NH-CH-COOHR1 R2 Ra Rb-NH-CHR-CO-：氨基酸剩基，构成多肽主链。-R：20多种，即20多种氨基酸。,34,蛋白质分子副键：由分子主链、侧基的极性或非极性基团、离子基团相互作用而成。由于副键数量众多而能稳定蛋白质分子空间构象。副键种类如下图：,s,s,o,H,o,c,N,H,o,c,c,o,o,CH2,NH3,疏水键,二硫键,离子键,氢键,蛋白质副键图,35,蛋白质性质,蛋白质两性性质：H+3N-P-COOH H2N-P-COOH H2N-P-COO-H+3N-P-COO- 等电点：蛋白质分子上正、负电荷数量相等时溶液的pH值，不会向电极移动。
17、羊毛的: 4.2-4.8, 桑蚕丝的：3.5-5.2。等电点时纤维溶胀、溶解度最低。 低pH值时： 高pH值时： 酸碱浓度高、 或盐多时，内外pH一致。,H+,OH-,OH-,H+,pH内pH外,pH内pH外,-NH3+H+,-COO- OH-,36,等电点,蛋白质分子在水溶液中带净电荷的情况主要由溶液的pH值决定。在低pH值时因氨基接受H+带正电，在高pH值时因羧基电离释放H+ 带负电，在某一pH值时，蛋白质分子带净电荷为零，此时溶液的pH值称为蛋白质的等电点，用pI表示,37,（二）、羊毛纤维的结构和主要化学性能,形态结构：鳞片层、皮质层、髓质层（粗）、多细胞 图（SCAN）,超分子结构：
18、基原纤、微原纤、原纤 分子结构：C、H、O、N、S-螺旋结构,38,羊毛性质,羊毛组成：羊毛角蛋白50%-70%，羊毛脂等杂质50%-30% 羊毛性质：1、可塑性 低温、干态，羊毛分子结构、高层次结构调整较慢，加工产生的内应力难消除。湿热条件下，由于羊毛分子肽链构象、变换，副键拆开、重建较易，因此，羊毛在外力下作用不同时间，然后在蒸汽中自由放置，出现过缩、暂定、永定三种现象。（1）过缩（很短时间）（2）暂定（更高温收缩）1h （3）永定（新形态固定住,不收缩）,2、热 耐干热性差 3、水 和蒸汽 吸湿，回潮率14%。水中异向溶胀。沸水、蒸汽中长时间，分解（-S-S-)、失重。,39,羊毛反应,
19、4、与酸 耐酸，pH2-4沸染，H2SO4炭化除草。高浓酸，损伤羊毛：水解、氨离子化、离子键拆开。 5、与碱 碱使羊毛严重损伤、变黄、溶解、含S降低：主链水解、氨基酸水解、离子键拆开、二硫键断开重接。CO CO CO COCH-CH2-S-S-CH2-CH - CH-CH2-NH-(CH2)4-CHNH NH NH NH 6、与还原剂 羊毛二硫键、离子键被还原剂断开，羊毛损伤 7、与氧化剂 强氧化剂分解羊毛，中强氧化剂对羊毛有损伤作用，控制条件可漂白羊毛：NaClO, H2O2,OH-,40,蛋白质与酸作用,纤维蛋白质分子对酸比较稳定，只有在较高酸浓度、较高温度、长时间或有盐等条件下才会发生水
20、解反应，这时，蛋白质纤维有损伤、失重。在低酸度条件下，蛋白质纤维稳定，能进行酸性染色、羊毛酸性炭化、丝酸缩处理等。,41,蛋白质与碱反应,蛋白质分子对碱比对酸敏感得多，碱可催化肽键水解、二硫键断裂再重新联接等一系列反应。碱对蛋白质分子作用程度与碱的种类、浓度、温度、时间、共存盐的浓度都有关系，例如，NaOH的碱解作用很剧烈，而Na2CO3这样的弱碱作用缓和，损伤不明显，可用于蛋白质纤维处理中。,42,蛋白质与还原剂反应,蛋白质分子与还原剂作用与其所含有的可还原性基团有关，例如二硫键（胱氨酸侧基）是与还原剂作用的敏感基团，在蚕丝纤维中所含较少，因而丝对还原剂稳定；羊毛纤维的蛋白质分子含二硫键较多
21、，因而与还原剂容易反应，使纤维受损，但这种反应可用于羊毛的改性。,43,蛋白质与氧化剂反应,蛋白质分子与氧化剂作用依氧化剂强度而定，强氧化剂如高锰酸钾(KMnO4)在高温下能使蛋白质分子链完全氧化、分解成小分子；次氯酸盐、过氧化氢(H2O2)等中强氧化剂对蛋白质分子也能发生氧化作用，但若能控制氧化剂浓度、温度、时间、pH值、催化性金属离子得当，氧化反应不显著，纤维性能就不会显著减弱，因此，工艺上用NaClO剥蚀羊毛鳞片进行防毡缩整理，过氧化氢漂白羊毛和丝纤维。含氯氧化剂在氧化蛋白质分子过程中易生成氯胺化合物，从而使蛋白质纤维泛黄。,44,蛋白质与其它物质作用,蛋白质分子与水在长时间高温条件下可
22、发生水解作用，这时羊毛分子的二硫键也能水解断开和再联接。 盐水溶液可促进蛋白质纤维溶胀或溶解，浓的CaCl2、Ca(NO3)2处理蚕丝，会使纤维急剧收缩；碱式ZnCl2等溶液能使丝纤维溶解。,45,（三）、蚕丝结构和性能,蚕丝形态结构、超分子结构、分子结构示意： （SCAN） 形态结构 分子结构-折叠链 蚕丝组成：丝素7080%，丝胶2030%，其他杂质：少量。 与羊毛区别：1、组成-C、H、O、N，硫很少。2、-折叠构象多，无-螺旋构象，结晶与非晶。,46,丝素性质,丝素结构：分子线形、支形，聚合度400500，晶区伸直链，不如羊毛弹性、延伸。无定形区亲水基集中， 丝素性质： 吸湿性 10%
23、 ，水中异向溶胀 耐热性 好，120也不变 盐作用 因丝交联少， 溶胀、溶解。高价盐溶胀不明显，增重。 酸作用 不如羊毛。酸缩处理。丝鸣处理。 碱作用 差，比羊毛好。弱碱性精练。 氧化还原 氧化与羊毛相似，漂白不用NaClO。耐还原剂。,47,丝胶性质,丝胶结构：无定形、球状蛋白，四个层次。组成：侧基含较多亲水基团（-COOH、-OH、-NH2）。 丝胶性质：由于上述结构，丝胶吸湿性好，水易进入，具有水溶性。低温溶胀，在100沸水煮能溶解，脱胶：pH10，95 ，30分钟。 丝胶结构不稳定，在存放中会变性，无规结构变成折叠链晶状，疏水基分布到丝胶表面。变性后丝胶不易溶于水，对蚕丝脱胶不利。 （
24、SCAN）结构图,48,（三）、 合成纤维的结构和主要性能,合成纤维形态结构（和超分子结构）与纺丝方法、喷丝口形状相关性大，比天然纤维的形态结构简单，层次少。 1、涤纶的结构和主要性能形态结构：纵向光滑、均匀无条痕，横向圆形实体，或异形（熔纺法）。超分子结构：与纺丝工艺有关热拉伸，4060%结晶度。折叠缨状原纤模型：伸直链晶体+折叠链晶体+无定形区。,模型,49,涤纶分子,聚对苯二甲酸乙二醇酯。分子结构只有弱极性基团，吸湿性差、染色性差。 -COO-酯基具有反应性，如水解；但苯基、亚乙基稳定，故涤纶稳定性好。-OCH2CH2O-具柔性，故可折叠。 分子线性、规整，分子聚集时容易紧密堆积（结晶）
25、，使纤维形状、强度好。,涤纶分子结构：,HO-CH2-CH2-O-C- C O-CH2-CH2-OH,n,O,O,50,涤纶中聚对苯二甲酸乙二酯的分子量约在1800025000之间，但也会有一些低分子量聚合物夹在其中。从分子结构式中可以看出，涤纶高分子不含亲水基团，只有弱极性的酯基，故从根本上就表现为吸湿性差，涤纶纤维强度因而在干、湿情况下几乎无差别，纤维容易产生静电；由于极性基团缺少以及纤维结构紧密而缺少极性基团难以溶胀原因，涤纶纤维染色困难。从分子结构式中可以观察到，涤纶高分子是线性分子链，链上O键具有弯曲折叠性从而使分子链具有柔性，对苯二甲酰基： 为平面结构，使涤纶分子链容易紧密堆砌，分
26、子间作用加强，容易结晶。,51,涤纶性能,涤纶性能：1、热性能 耐热难分解；热稳定形变小。Tg：67、81、125（纤维），软化点：230，熔化点：2552、吸湿性 0.40.5%吸湿率，易洗快干；静电、玷污、难染染色性 结构紧密、孔隙小，缺极性基团，难染。用小、弱极性分散染料。3、化学反应 结构紧密、分子稳定。耐酸碱中易水解 碱剥皮现象耐氧化剂、还原剂作用,52,涤纶高分子的化学性质主要由酯基决定，在强酸、强碱性溶液中酯基会发生水解反应使分子链断裂：,53,涤纶的碱性水解：碱减量处理,OH-、H+都起催化酯键水解作用，但OH-起催化作用比H+剧烈得多。在60、70%H2SO4中处理72小时，
27、涤纶纤维的强度几乎不变，只是在温度提高后，强度才有所下降，说明H+的催化水解能力较弱，涤纶的耐酸性较好。碱性条件下，酯水解反应向右进行较完全，水解生成的羧酸基在碱性溶液中直接形成羧酸钠，使水解反应平衡向右移动，水解反应不断发生。在浓碱液或高温条件下，涤纶分子水解剧烈，溶解度高，但在稀碱液和温和条件下，涤纶分子碱性水解也不明显。,54,碱减量原理,涤纶分子的碱性水解被用于涤纶织物的碱减量整理加工中，由于涤纶纤维的超分子结构紧密，又不易溶胀，碱液只能接触涤纶纤维表层分子，故涤纶纤维在碱溶液中水解首先是纤维表层分子水解、然后溶解，露出新表面，然后新表面再水解、溶解，纤维表层被逐渐剥去，而里层分子几乎
28、不受影响，这种现象称为涤纶碱剥皮。纤维在剥皮过程中逐渐变细，织物具仿真丝效果。,55,2、锦纶的结构和性能,锦纶形态结构：熔纺法制成，纵向光滑无条痕，截面一般为圆形。 锦纶超分子结构：折叠链缨状原纤模型。与涤纶相比，模型类似，但容易结晶，在初生纤维没拉伸前就有结晶结构。结晶度可达5070%。 锦纶分子结构：锦纶6、 锦纶66、SCAN,56,锦纶是聚酰胺纤维，也称尼龙。其化学元素组成是C、H、O、N四元素，分子链上有酰胺键： 为其特征结构,57,锦纶性能,热性能 耐热性差，100以上空气中容易热氧化发黄、分解。玻璃化温度3560（锦纶6）和4060（锦纶66）。软化点160180（锦纶6）和2
29、35（锦纶66）。吸湿性 疏水纤维，吸湿性在合成纤维中仅次于维纶，4%。染色性 容易染色，染涤纶、羊毛、丝的染料如分散染料、酸性染料等都可染锦纶。化学性能 耐碱性好，耐酸性差。中强氧化剂如次氯酸钠、过氧化氢使锦纶纤维强度降低、变黄，漂白用亚氯酸钠、还原剂。,分子间通过羰基和亚胺基形成氢键。锦纶6分子间氢键少些。,58,锦纶的化学性质,锦纶的化学性质比较稳定，反应主要在酰胺基和分子两端基团上发生。在通常温度范围内，水对锦纶没有什么影响，在碱性条件下，锦纶水解也不严重，耐碱性较好；稀酸溶液中锦纶水解不严重，因此稀酸对锦纶损伤不重，但在浓HCl溶液中，锦纶分子水解、溶解，锦纶纤维强度下降。,59,氧
30、化剂和还原剂的影响,锦纶分子对氧化剂较为敏感，接触氧化剂时发生降解破坏，纤维强度受损。氧化降解会先在酰胺键旁的-H上发生，纤维中添加的消光剂是光敏催化剂，会加速降解发生。锦纶纤维漂白用还原剂或温和氧化剂：亚氯酸钠、过醋酸等。,60,吸湿性和染色性,锦纶分子含大量极性酰胺基，纤维吸湿性在合成纤维中仅次于维纶，在RH65%、20下，锦纶6具有4%的吸湿率。锦纶染色相比于涤纶容易，由于锦纶分子含NH2和COOH，可在酸性条件下用酸性染料染色，在碱性条件下用阳离子染料染色；还因为锦纶分子的非极性部分链比例大，可用分散染料染色。,61,3、腈纶的结构和主要性能,腈纶的形态结构：主要为湿法纺丝所制。纵向表
31、面象树皮、粗糙，有轴向沟槽，横截面为圆形，哑铃形（干法纺丝）。 腈纶超分子结构：研究至今不明。与氰基、分子组成有关。准晶结构（二维有序），拟晶体，属无定形，但高度有序结构。纤维中有螺旋链结构。 腈纶的分子结构：三元共聚物 SCAN,第一单体85%，只有第一单体，纤维性能不好，脆、弹性手感差、不易染色 第二单体10%，改善纤维结构，减弱氰基之间的作用力， 第三单体5% ，结合染料基团，利于染色。,62,第一单体（85%） 第二单体（510%） 第三单体（13%）,63,形成腈纶分子的结构的三种单体,腈纶分子一般由三种单体共聚而成，其中，丙烯腈占85%左右，是主要单体，亦称为第一单体；中性丙烯酸甲
32、酯、醋酸乙烯酯等单体称为第二单体，共聚以改善纤维的超分子结构，防止结晶度太高；含酸基或碱基的单体：丙烯酸、丙烯磺酸钠、2-乙烯吡啶为第三单体，共聚后使纤维具有与染料发生价键结合的部位。腈纶分子的第二、第三单体种类不同，得到的腈纶纤维的分子结构就不同，纤维的化学和物理性质都有所不同。,64,腈纶性能,热性能 热稳定性差，因为只有准晶结构，受热时，分子链易自由取向，无外力时形变收缩大。耐热性较好，高温变黄，更高温制碳纤维。玻璃化温度有二个：7080，140150。 吸湿性 12% 染色性 由第三单体决定，阳离子染料或其他染料。 化学性能 耐酸和弱碱，强碱中由于氰基水解快，而发黄、溶解。对纺织上常用
33、氧化剂和还原剂稳定。耐日光、防霉耐菌。燃烧时有毒性气体释放。,65,（四） 其它合成纤维分子的结构和化学性质,1、丙纶 丙纶属于聚烯烃纤维。是由丙烯单体聚合而成的等规聚丙烯分子纺制形成。,66,1、丙纶的化学性质,丙纶的化学性质正如其分子结构所示意的为化学惰性，酸和碱不与丙纶分子反应，酒精、乙醚等极性溶剂不能溶解丙纶，但有机烃类非极性溶剂能溶解纤维态丙纶分子。丙纶分子对强氧化剂作用亦敏感，会降解；受热容易发生热氧化降解，在有水、氧条件下，如果纤维中有痕量金属（铜、铁等），发生光敏降解很快速，因而使丙纶纤维耐光性能很差。,67,丙纶的染色性,丙纶分子上没有可留驻染料的基团，丙纶纤维染色很困难，分
34、散染料染色也只能得很淡颜色，只能用其它上色方法，如熔体染色等。,68,2.氨纶,氨纶又称聚氨酯弹性纤维。 氨纶分子是一种特殊的嵌段共聚物，由软段和硬段两部分构成。软链段一般是脂肪族聚酯或聚醚基，链柔顺，容易进行伸长、卷曲变化；硬链段是芳香族氨基甲酸酯基，链刚性并且相互作用力强，起固定分子位置防止分子滑移作用。,69,聚氨酯弹性纤维的结构和性能,又称氨纶。嵌段共聚高分子，以-NHCOO-为特征。 分示意子式：-O-CHNRNHC-NHRNH-CNHRNHC-O-,二段为硬段和软段，软段有聚酯或聚醚两种。 聚氨酯性能： 弹性 400% 强度 低，47cN/tex 染色性能 可用染锦纶染料 化学性能
35、 聚醚型耐酸，但变黄。聚酯型不耐碱。都不耐氯漂,O,O,O,O,70,71,氨纶的化学性和染色性,氨纶分子化学性质依分子结构而定，聚醚软段型氨纶耐酸性好，但在稀HCl、H2SO4中会发黄；聚酯软段型氨纶耐酸性好，但在热碱中会快速水解。氨纶染色性能同锦纶相似。,72,第二节 纤维的物理结构与性能,纤维物理结构包括纤维的超分子结构和纤维的形态结构两个层次： 1.纤维的超分子结构是指在分子结构基础上、由许多个分子聚集一起的、尺寸在超微（数个至数十个纳米）观大小的结构，其地位介于纤维形态结构和分子结构之间，描述纤维中长链分子（高分子）排列状态、排列方向、聚集松紧程度等。,73,2、纤维的形态结构,是指
36、在纤维的超分子结构基础上形成的纤维分子聚集体结构，尺寸在微米级。,74,一、超分子结构与性能,超分子结构：对纤维的化学、物理或力学性能影响很大。 结晶度与物理性能：结晶度高，分子间紧密、作用力大，纤维强度大；纤维断裂在于超分子结构缺陷处。结晶度低，分子间松散，纤维强度也较低，断裂延伸度可能较大。 取向度与物理性能：取向度高（丝光棉），纤维强度高，断裂延伸度降低，因为分子链、微晶排列轴向平行，分子间作用力大，应力集中点（缺陷）少，分子链不易断裂和滑移。 超分子结构与化学性能：结晶度高，结构紧密，空隙小又少，化学物质不能进入结晶区，例如染料分子不易进入，只在无定形区，得色深不易（麻）。,75,（一
37、）、纤维素纤维的超分子结构,超分子结构：在分子结构基础上、由许多个分子集聚时所形成的分子聚集态结构。其地位介于纤维形态结构和分子结构之间。描述纤维中长链分子（高分子）排列状态、排列方向、聚集松紧程度。 无定形区 超分子结构 结晶度-结晶区所占重量% 结晶区 取向度-链或微晶向与纤维向夹角,棉、麻、丝光棉、粘胶 结晶度：70、90、 50 、40 %,图缨状原纤图,取向度值： ：1； ：0； ：角度1：取向最高。,76,纤维的超分子结构,1 缨状原纤模型 缨状原纤模型是用来表述棉纤维超分子结构的一种模型,77,2. 结晶度和取向度,按分子排列的有序程度，纤维内部超微构造分结晶区和无定形区两个基本
38、区域 用结晶度概念表示两个区域的比例，结晶度是指结晶区纤维分子重量所占纤维总重量的百分比例，例如纤维素纤维结晶度，棉：70%；麻：90%；丝光棉：50%；粘胶纤维：40%。,78,结晶度对染色的影响,结晶度高，表明纤维内部松散区域少，即无定形区域少，分子链间氢键、范得华力等作用力多，分子链弯曲、滑移性小。这样纤维在受外力作用时，表现为强力高，断裂延伸率低；在用染料、整理剂加工时，由于纤维内部紧密、松散区域少，染料、整理剂分子只能进入较松散的无定形区和结晶区边缘，不能进入紧密的结晶区，影响了处理程度。,79,取向度对染色的影响,纤维内部无定形区分子链链走向与纤维轴向有一定的平行度 ：取向度 取向
39、度高低对纤维的化学、物理性能的影响也比较大，取向度实际上标志着微晶、分子链排列一维或二维方向上的有序程度。 取向度高低对纤维吸收染料、整理剂影响没有结晶度明显，即高取向度纤维只要其分子链间空隙还大于染料、整理剂分子尺寸，对染色整理就没有影响,80,（二） 羊毛和蚕丝纤维的超分子结构,1、羊毛的超分子结构 由于羊毛分子在空间呈-螺旋构象，因此羊毛的超分子结构比较特别，是在-螺旋分子链基础上形成的旋绕结构。,81,羊毛的分子结构和超分子结构对羊毛良好的形变恢复性能和弹性关系很大。当羊毛拉伸程度不大、小于20%伸长率时，羊毛无定形区-螺旋分子链被拉伸展，这种程度伸展容易恢复；大于20%或更高伸长率时
40、，影响到晶区-螺旋分子链构象逐渐转变为-伸直链构象。,82,在高度拉伸过程中，羊毛伴有热水或蒸汽作用时，固定羊毛分子的副键被张开，然后被逐渐拆散，-螺旋分子链构象向-伸直链构象转变，如果转变到新构象时停留的时间较长，新构象分子链间副键也建立起来并且数量不比原构象少，羊毛形态就稳定在新构象状态；如果转变到新构象时停留的时间很短，新构象分子链间副键几乎没有建立，羊毛分子链无副键固定，而其热运动能量又高，羊毛分子链发生自由取向，轴向有序度降低，羊毛长度收缩；如果转变到新构象时停留的时间居中，新构象分子链间副键也建立起来一部分，羊毛形态能相对稳定在新构象状态，但因副键数量不多，不能固牢分子链，在外界如
41、更高温热水处理下，副键容易散开，羊毛形态又会再发生变化。,83,羊毛永久定型,羊毛的分子结构和超分子结构上述变化用于羊毛的定型工艺中，将受拉伸作用力的羊毛放在热水中或蒸汽中一段时间，若处理时间在12小时，取出除去负荷，即使再在蒸汽中处理，羊毛纤维稳定在新形态，仅稍微收缩，这种现象称为羊毛永久定型或简称永定，用于羊毛织物煮呢和蒸呢加工；,84,若处理时间很短就除去负荷，任其在蒸汽中自由放置，则羊毛纤维会收缩，甚至只有原长的“三分之二”，这种现象称为羊毛过缩；若处理时间居中时除去负荷，在热水或蒸汽中再停留一段时间，羊毛纤维不能恢复到原来长度，但热水或蒸汽温度升高，羊毛纤维又发生收缩，这种现象称为羊
42、毛的暂时定型或暂定。,85,2、蚕丝的超分子结构,蚕丝的蛋白质分子链以-伸直链构象为主结构进行排列，取向度高，蚕丝的超分子结构可用上述缨状原纤模型形象化描述。由于蚕丝的蛋白质分子链排列伸直并且几乎无二硫交键，因此，蚕丝纤维断裂强度比羊毛好，但弹性比羊毛差。,86,二、纤维的形态结构和性能,纤维的形态结构是指在纤维的超分子结构基础上形成的纤维分子聚集体结构，形态结构即是分子聚集体基础上的的再聚集结构，尺寸在微米尺度。,87,纤维素纤维的形态结构,棉纤维的形态结构 图,麻纤维的形态结构,粘胶纤维的形态结构 图,end,88,（一） 棉纤维的形态结构,棉纤维从里到外形态结构可分为三个层次： 1）胞腔
43、，由棉纤维细胞内液干涸后留下形成，含有蛋白质、矿物盐、色素等杂质。,89,2）次生胞壁,是棉纤维的主体，占整个纤维重量的90%以上，由纤维素分子在初生胞壁内沉积形成，以原纤网状组织层层交叉形式迭成，每层厚0.10.4微米，大约有2540层，在截面上呈同心圆日轮状，原纤绕纤维轴作螺旋排列，螺旋角大约2035。次生胞壁根据原纤螺旋排列方式分为三个部分：外层（S1）、中层（S2）和内层（S3），若外层原纤螺旋走向为S形，则中层呈Z形螺旋，内层又与外层同螺旋走向。各层原纤沿纤维轴向也不是直螺旋，会多次转折，在原纤有些转折处，棉纤维发生扭曲。,90,3）初生胞壁,在棉纤维细胞初步生长时形成，比较薄，约0
44、.10.2微米厚，纤维素分子在这一层以网络迭合结构存在，取向度低，对内部次生胞壁起束缚作用，阻碍次生胞壁溶胀。初生胞壁中含有一些杂质，如果胶、油蜡等。初生胞壁上有一层外皮，由果胶、油蜡质组成，它们使棉纤维具有拒水性，阻碍处理药剂渗透，初生胞壁和外皮不是纤维素主体，在煮练、漂白中被破坏、除去。,91,表1-2 棉纤维的组成,92,棉纤维形态结构和性能,单细胞：纤维素94% wt.,蜡状物0.6%wt.,灰分1.2%wt.,果胶物0.9%,含氮物等。 长度：2345 mm；细度：0.150.2tex ；扭曲数：60120个/cm.结构与性质：*初生胞壁-层厚 0.10.2 m，决定棉纤维表面性质。
45、拒水性，影响染整，前处理的去除对象。外层由果胶物质和蜡状物组成（角皮层），内二层是纤维素网状结构，横缠竖绕。*次生胞壁-层厚约4m ，占90%wt.，共生杂质少，决定棉纤维性质。层中很多同心日轮，同心轮按走向 S、Z、S分三层，纤维走向与轴向夹角2030度，走向变化，内层直。*胞腔-中空，占横截面1/10，含蛋白质和色素，决定棉纤维颜色。染料和化学处理剂通道。,end,93,（二） 麻纤维的形态结构,单个麻纤维是一个壁厚、两端封闭、内有狭窄胞腔的长条细胞。苎麻纤维的两端呈锤头形或分叉形，亚麻纤维的两端细些，呈纺锭形，大麻纤维呈钝角形或分叉形，黄麻呈钝角形。麻纤维的截面呈多角形或腰圆形，纵向有竖
46、纹和横节。,94,麻纤维形态结构和性能,特点：竖纹和横节。端头多样：锤头、分支形（苎麻），细尖（亚麻）、钝角（大麻）。 苎麻、亚麻、大麻等韧皮纤维：厚壁、端闭、狭腔单细胞。长短、外形、成分各异。纤维素含量不高。 长径：苎麻-127152mm(长),2075m(径)；亚麻-1138mm(长),1120(径)；大麻、黄麻：长度很短。 组成：,95,粘胶纤维形态结构和性能,特点：*人造纤维，形态与纺丝成形方法有关。*纤维较纯净，在丝生产中已除杂。*皮芯结构，皮层紧密取向，阻碍染料进入，芯层结构松，强度低。 附注：通过制浆、纺丝、拉伸方法改变，可得人造纤维素其他纤维：富强纤维、Tencil纤维、mod
47、al纤维，这些新型纤维目前正开发应用。,96,（三） 羊毛纤维的形态结构,羊毛纤维从里到外可分为三个部分：髓质层、皮质层和鳞片层，对粗羊毛这三层结构都具备，而细羊毛只有皮质层和鳞片层，无髓质层。,97,表1-5 原毛大致组成,98,（四） 蚕丝的形态结构,一根茧丝实际上由两个部分组成：丝素和丝胶。丝胶包裹在两根丝素外围，丝素的横截面呈三角形形态但三个角较圆钝。脱胶后，一根茧丝变成两根丝素丝，丝素丝纵向光滑均匀。,99,表1-6 桑蚕丝组成,100,（五） 化学纤维的形态结构,化学纤维的形态结构与纺丝过程关系极大，纺丝方法、喷丝口形状和拉伸倍数都对化学纤维的形态结构有影响。,101,科学名词：纳
48、米http:/ 2004年07月14日 11:52 新浪科技 从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下(注1米100厘米，1厘米10000微米，1微米1000纳米，1纳米10埃)。即100纳米以下，因此定义：颗粒尺寸在1100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半导体薄膜，纳米陶瓷、纳米瓷性材料、纳米生物医学材料等。 材料是一切事物的物质基础。从科学技术发展的历史看，一种崭新技术的实现，往往需要崭新材料的支持。如果没有1970年制成的使光强度几乎不衰减的光导纤维，也不会有现代的光通信；
49、如果不制成高纯度大直径的硅单晶，就不会有高度发展的集成电路，也不会有今天如此先进的计算机和电子设备。 纳米是一种几何尺寸的度量单位，1纳米为百万分之一毫米，即1毫微米，也就是十亿分之一米。略等于四十五个原子排列起来的长度。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构。 自从扫描隧道显微镜发明后，世界上便诞生了一门以0. 1至100纳米这样的尺度为研究对象的前沿学科，这就是纳米科技，其实就是一种用单个原子、分子制造物质的科学技术。 纳米科技以空前的分辨率为人类揭示了一个可见的原子、分子世界，它的最终目标是直接以原子和分子来构造具有特定功能的产品。 从90年代初起，纳米科技得到迅速发展，新名词、新概念不断涌现，像纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米生物学等等。纳米科技是信息和生命科学技术能够进一步发展的共同基础，将对人类未来产生深远影响。,
