纺织纤维知识
4、蚕丝的形态结构（sik）
蚕丝是蚕分泌的粘液凝固而成，没有细胞。 蚕丝的基原纤基本上是直线状曲折链的大分子来，它的微原纤和原纤与毛纤维相似，原纤组成巨原纤再形成纤维。 一根蚕丝是由二根丝纤维外夏丝胶而形成，丝纤维内部是丝朊又称丝素，丝素的断面呈园三角形，纵面比较平直光滑。 丝胶中含有侧带亲水性基因α-氨基酸的比例极高，因而丝胶的水溶性极强。 试样。 第五节 合成纤维的内部结构及性能
用人工合成的高分子的化合物为原料经纺丝和后加工而制得的化学纤维称合成标准。按原料高分子聚合物的化学结构，合成纤维可分成两大类：杂链合成纤维和碳链合成纤维。杂链合成纤维是在聚合物大分子碳链主链上含有氧、氮、硫等杂链原子，通常是由具有双功能团的单体相互结合而得到，也可从杂环化合物开环聚合而成，常见的有涤沦、锦纶、氨纶等；碳链合成纤维在大分子主链上全是碳原子，通常是由不饱和的的碳氢化合物或其衍生物进行的链式反应聚合或进行离子型复合而成，常见的有纶，维伦，丙纶，氯纶等。 合成纤维的分子聚合和纤维成形柯因采用不同的生产工艺条件得到不同结构和不同性质的纤维。现将用常规方法制成的主要合成纤维的结构及性能介绍如下： 一、涤纶（Poyester） 涤纶的学名叫聚酯纤维，形成单体： 单体为对苯二甲酸乙二酯，涤纶大分子即是聚对苯二甲酸乙二酯，它的大分子的化学结构式和基本链节结构为： 大分子的的酯基的存在，使涤纶耐碱性并，只耐弱碱，在强碱的吸湿性，由于酯基的存在，使涤纶耐碱性差，只耐弱碱，在强碱中易水解，温度起高越易水解。耐酸性好。但高温下浓酸也会使其水解，对氧化剂较为稳定，但在200-250℃以上的高温下会发生氧化，热裂解，对碱的稳定性不如对酸稳定性强。 由于大分子上缺乏与染料分子结合的官能团，所以染色性差，常用载体染色，高温高压法染色，由于苯环的存在，阻碍了大分子内旋转，使主链刚性增加，此外，大分子的基本链节中含有一定数量的亚甲基地，所以又有一定的柔曲性，刚柔相济是涤纶最大特点，它弹性优良，挺括，尺寸稳定性好。 涤纶的聚合度100左右，由于涤纶大分子链的结构比较对称，无庞大的侧基，苯环位于一个平面上，大分子形态比较伸直，呈稍带曲折的直链状。 涤纶不霉不蛀，耐日晒及耐气候性能均好，仅次于腈纶而优于其它合成纤维。 涤纶大分子间*分子间力结合，为则硬的浅型分子，结晶属三斜晶系，结晶度高，取向度也高，涤纶的初始模量高，纤维在小负荷不易变形，变形的回复能力好。 溶纺合纤，截面为圆形，表面形态很光滑，孔洞也少，摩擦系数很大，易产生静电，使织物易沾灰，易脏。 具有较好的热塑性，在较高温度下，可使纤维大分子间原有的某些物理结点拆散，在机械力的作用下发生变形，使重新建立新的连接点，从而使纤维具有较好的加工变形稳定性。 二、锦纶（nyon尼龙） 锦纶的学名叫聚酰胺纤维，大分子中含有酰胺键-Co-NH-一般分为两类，一类是由二无胺和二无酸的单体缩聚而成，常见的有锦66，就是含六个碳原子的已二胺和含有六个碳原子的二酸缩聚而成的聚酰胺纤维。 H2N-(CH2)6-NH2HOOC-(CH2)4-COOH 另一类是由内酰胺开环聚合而成，如聚内酰胺纤维。
其中酰胺基-CO-NH-和端基-COOH、-NH2为官能团，由于大分子链上的酰胺基易发生酸解而导致酰胺链的断裂，使聚合度下降，所以锦纶对酸的作用比较敏感，特别是无机酸和较强的有机酸，表现为较不耐酸耐碱性能。端基-COOH和-NH2对光、热、氧化较为敏感会使锦纶变色、变脆，所以锦比值不耐日晒，大分子柔曲性好，由于大分子间存在有许多亚甲基。 锦纶6大分子聚合物度在160左右，锦纶66在100左右，它们的大分子基本上呈曲折链。 锦纶大分子间除依*分子间结合力以外，在NH基和CO基间还形成氢键结合，其间对位和数目随着两大类品种的不同，纤维性质也不同。 由于聚酰胺在大分子结构的规整性，没有庞大的侧基，以及柔曲性好还有氢键存在，所以容易结晶，比涤纶还稳定，也属三斜晶系。 初始模量低，在小负荷作用下容易变形，做外衣时保形性差。 熔纺合纤，它的形态结构与涤纶相仿。 锦纶吸湿性较大，强度高，其优良的回弹性，耐磨性和耐疲劳性都较突出，用于混纺织物中可以提高耐磨性，即使少量混用也可产生明显效果。 摩擦系数大，加工前必须添加油剂，类同涤纶具有较好的热塑性，锦纶的品种很多，有其不同的结构及性能，此外，一此耐高湿、高模量，高强度，低延伸度，抗辐射等各种新型聚酰桉纤维，正在不断出现，例如，芳香族聚酰胺纤维的芳纶具有抗辐射、耐热、耐光、耐老化、耐有机溶剂，适用于易燃、易爆环境下的工作服以及宇航服和消防服等。 三、腈纶 腈纶的学名叫聚丙烯腈纤维，单体是丙烯腈，腈纶大分子就是由于均衡的聚丙烯腈分子间的作用力太强，对它的大分子链段的活动有较强的束缚，刚性过大，纤维脆硬，不适应纺织加工和服用要求，为了改善这些性能，须在丙烯腈中添加其它单体组分，进行无规则共聚，但所加的含量应少于15%，否则不能充分保持聚丙烯腈的某些优点，或为改性聚丙烯腈纤维，添加的第二单体，如丙烯酸甲酯等，约7～9%，用以增加大分子间的空隙，微观结构上趋于疏松。第三单体如甲基丙烯磺酸钠等，约1～3%，以提高和染料的亲和性，所以市售聚丙烯腈纤维大分子的化学结构如下： 由于聚丙烯腈为碳链结构，所以化学稳定性较好，使腈纶对酸氧化剂及其它有机溶剂均较稳定，在碱液中纤维泛黄，但浓酸强碱会使氰基（-CN）水解，破坏纤维性能，氰基能吸收能量较高的紫外线并转化热能释放出来，从而保护主链不使之断裂，使腈纶具有优良的耐光性。氰基为强极性基因，可以形成偶极子，由于同一个大分子的氰极同极相近，所以相互排斥，使大分子链菜成歪扭和曲折的螺旋状构象，第二，第三单体的加入使这种螺旋现象更不规则，这使腈纶有类似羊毛的性质。 腈纶大分子聚合度为1000～1500左右。 除依*分子间结合力以外，还有氰基异极相近而结合，由于大分子链的歪扭螺旋构象，使原子无法堆砌整齐，所以一般认为腈纶不具有真正的结晶结构，没有严格的结晶区和无定形区，只有高序区和低序区之分，为准晶结构，这一结构反映出腈纶纤维的反热弹性，可以加工成膨体纱，有近似羊毛的性能，故有合成羊毛之称。 湿纺合纤，截面呈圆形成哑铃形，纵面平滑或有1-2根沟槽。 腈纶的初始模量低于涤纶而高于锦纶，伸长弹性优于纤维素纤维，低于羊毛，但多次使用后的剩余伸长率较大。因此，腈纶针织物的袖口、领口等保形性并不很好。 此外，聚丙烯腈可制成碳纤维，如含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，还具有比重小，耐热性极好，热膨胀系数小，导热系数大耐腐蚀性和导电性良好等性以，可用于功能性服装。 四、丙纶 参照“丙纶短纤毛毯的服用性能及其产品开发研究” 丙纶的学名叫聚丙烯纤维，单体是丙烯，只有等规聚丙烯才能制成纺织纤维，大分子的化学结构式为，等规聚丙烯大分子中甲基-CH3，是全部处于大分子主链的一侧，其中没有极性基团，所以它的化学稳定性好，耐酸也耐碱，但是大分子上叔碳原子上氢原子相当活泼，易受光，热等影响而使大分子链断裂，产生老化现象，所以丙纶的耐日晒很差，制造时加入防老剂可以改善这一现象。由于没有亲水基团，几乎不吸湿，染色性及抗静电性都很差。 大分子柔曲性好，呈螺旋形构象，聚合度310～430。 大分子间依*分子间力结合，由于等规聚丙烯大分子结构规整了，没有大的侧基，结晶度很高，可达65～70%，所以即使其丙聚能密度较低，所得的纤维仍可获得较好的力学性能，此外，为获得较强的分子间作用力，要求成纤高聚物有较高的聚合度。 可制成“丙纶裂膜纤维”。 熔纺合纤，它的形态结构与涤纶相仿。 丙纶价格低廉，具有强度高，湿、干强度基本相同，此重小、回弹性好、耐磨损、耐腐蚀、耐湿热等优点，亦广泛用于混纺织物和针织服装中，丙纶絮质轻、保暖、弹性好。 五、维纶 维纶的学名叫聚工烯醇缩甲醛纤维。单体是醋酸乙烯酯。 由于大分子每个基本链节上都有一个亲水性极强的羟基-OH，因此制成的纤维水深性强，实用性差。由此经过甲醛化处理，使部分羟基缩甲醛化，以减少自由羟基，提高纤维的耐热水性，大分子化学结构式为被封闭的羟基数约为30%，成为水不溶纤维。 聚合度为1700左右，大分子柔曲性好。 大分子间依*分子间力和氢键结合，缩甲醛化如发生在大分子之间又有共价键结合。 由于大分子结合的无规整性，没有庞大侧基，柔曲性较好，大分子间有氢键，结晶度较高，属单斜晶系。 大多采用湿法纺丝，有微孔存在，微孔大小取决于纤维成形和热处理工艺，纤维微孔越粗大，纤维力学性能越差，还会影响染色性能，截面一般为腰子形，有明显的皮芯结构，皮芯染色差异大，如损伤皮层，会产生染色不同。 维纶性质与棉花相似，有合成棉花之称。吸湿性能好，耐腐蚀和耐日光性较好，保暖性较好，不易霉蛀。主要缺点是耐热水性差，会影响织物的力学性能和尺寸稳定性，弹性差，易折皱，染色性较差，色泽不鲜艳。 |
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