1、阳建斌一、棉、麻、蚕丝、羊毛等天然纤维的化学性质与染色性二、涤纶、锦纶、腈纶等化学纤维的化学性质与染色性三、鉴别纤维实验（燃烧法、溶解法、显微镜法）一、棉、麻、羊毛、蚕丝等天然纤维（一）纺织纤维的概念（二）棉、麻、粘等纤维素纤维的化学性质与染色性（三）羊毛、蚕丝等蛋白质纤维的化学性质与染色性（一）纺织纤维的概念1、纺织纤维：是长度远大于直径，并且有一定柔韧性的物质，能纺成纱线并通过机织、针织、编结以及其它方式制成各种纺织品的 纤维。2、纺织纤维应具备哪些性质（1）物理机械性能 1、长度：纤维的长度在10mm以上；2、机械性能：经常受到拉伸、揉搓、摩擦，需要一定强度、延伸性、弹性等；3、热性能：
2、对热应具有一定的稳定性，高温不分解，低温不僵硬；（2）化学性能 纺织纤维必须具备一定的耐水性、化学稳定性和可染性，以保证正常加工的需要。具有一定的光泽、吸湿性、柔软性等。（二）棉、麻、粘等纤维素纤维的化学性质与染色性1、棉、麻的形态结构2、纤维素纤维的分子结构、聚集态结构3、纤维素纤维的化学性质1、棉、麻、粘的形态结构、棉、麻、粘的形态结构纤维素纤维包括天然纤维素纤维和再生纤维素纤维天然纤维素纤维：棉、麻再生纤维素纤维：常规：黏胶纤维、铜氨纤维、醋酯纤维 新型：Lyocell纤维、竹浆纤维、Modal 纤维1.1 棉纤维的形态结构棉纤维的形态结构棉纤维是从棉籽表皮上细胞突起生长而成的。每根棉纤
3、维就是一个细胞。成熟棉纤维的外形可描述为：上端尖而封闭，下端粗而敞口，整根纤维为细长的扁平带子状，有螺旋状扭曲，纤维截面呈腰子形，中间有干瘪的空腔，成熟棉纤维的形态如图31所示。图31成熟棉纤维的形态结构1.1 棉纤维的形态结构棉纤维的形态结构棉纤维从外到里分成三层，最外层称为初生胞壁，中间为次生胞壁，内部为胞腔。图3-2为棉纤维形态结构模型示意图。图32为棉纤维形态结构模型示意图1.2 麻纤维的形态结构麻纤维的形态结构 苎麻单纤维两端呈锤头形或分支；亚麻两端稍细，呈纺锤形。见图34。图34麻纤维纵切面和横截面 1.2 麻纤维的形态结构麻纤维的形态结构电子显微镜观察苎麻纤维结构，有交叉和扭曲现
4、象，扭曲主要是在近端部，中部较少。见图35和图36。麻纤维上有竖纹和横节。图35苎麻茎段切片纤维 图36光学显微镜下苎麻纤维扭曲状态 1.3黏胶纤维黏胶纤维 黏胶纤维属再生纤维。它是以天然纤维为原料，经碱化、老化、黄化等工序制成可溶性纤维素磺酸酯，再溶于稀碱液制成黏胶纺丝液，经湿法纺丝而成。采用不同的纺丝工艺，可以分别得到普通黏胶纤维、高湿模量黏胶纤维和高强力黏胶纤维等。普通黏胶纤维具有一般的物理机械性能和化学性能，分为棉型、毛型和棉型、毛型和长丝型长丝型，俗称人造棉、人造毛和人造丝人造棉、人造毛和人造丝。高湿模量黏胶纤维具有较高的聚合度、强力和湿模量，主要有富强纤富强纤维维。高强力黏胶纤维具
5、有较高的强力和耐疲劳性能。（二）黏胶纤维的结构 一般黏胶纤维在显微镜中的形态是：纵向为平直的圆柱体，截面是不规则的锯齿形。见图3-32所示。而富纤的截面比较规则，几乎成圆形，见图3-33。图3-32 普通黏胶纤维的截面 图3-33 富纤截面 2、纤维素大分子的分子结构、纤维素大分子的分子结构棉、麻和黏胶纤维的基本组成物质都是纤维素。纤维素是一种多糖物质，其大分子主要是由很多葡萄糖剩基联结起来的，分子式可写成（C6H10O5）n。纤维素是一个复杂同系物的混合物，棉的聚合度为250010000，麻的聚合度为1000015000，黏胶的聚合度为250500。纤维素大分子的化学结构是由D-葡萄糖剩基彼
6、此以1-4苷键联结而成，结构如下：CH2OHHHHCH2OHHOHHHOHHOHOHOOCH2OHOHHHO HHOHHOOHHHOHHCH2OHHOHOOHHHOHOHH3、纤维素纤维的化学性质耐碱性耐酸性染色性3.1碱对纤维素的作用碱对纤维素的作用 1纤维素对碱的稳定性纤维素对碱是很稳定的。但在高温和有空气存在时，纤维素对碱十分敏感。这是因为碱对空气中的氧与纤维素的氧化反应起着催化作用。纤维素织物在染整加工过程中，使用烧碱时，在高温、高浓度的条件下，应予以足够重视，特别注意避免带碱织物长时间与空气接触，以免纤维受损。2浓碱对纤维素的作用 在常温下，浓氢氧化钠溶液会使天然纤维素膨化，纵向收缩
7、，直径增大，如设法施加张力防止收缩，并及时洗除碱后，可使纤维获得丝一样光泽，这就是丝光。3.2 纤维素与酸的作用纤维素与酸的作用 1酸与纤维素作用原理纤维素大分子的1,4苷键具有缩醛性质，对碱稳定，对酸敏感，酸对纤维素大分子中苷键的水解起催化作用，反应如下：纤维素在酸溶液中发生部分水解，称为水解纤维素水解纤维素。水解纤维素的化学组成与原纤维素并无区别，只是聚合度降低，分子量具有更大的分散性。水解纤维素若继续与酸作用，聚合度降至50左右时，称为纤维素糊精。如果将所有苷键彻底水解断裂，则产物是葡萄糖：(C6H10O5)n nC6H10O5H2OH+2影响纤维素酸性水解的因素（1）酸的性质：酸性愈强
8、，催化能力愈强，水解速率愈快。（2）温度：在20100的范围内，酸的浓度恒定，温度每提高10，纤维素水解速率可提高23倍；（3）浓度：酸的浓度越大，纤维素的水解程度越大，聚合度越小；同时，酸的浓度越大，纤维素水解速率越快。图322是精制棉在不同浓度的HCl溶液中的水解情况。图322精制棉的酸水解（4）时间：在其他条件相同的情况下，纤维素水解速率与时间成正比。3.3棉、麻、粘胶的染色性活性染料直接染料还原染料羊毛形态结构羊毛形态结构（1）鳞片层（2）皮质层（3）髓质层 截面形态：截面呈圆形 或椭圆形纵向形态：表面覆盖有 鳞片层。具有天然卷曲。1、水对羊毛的作用 羊毛具有良好的吸湿性，在相对湿度为
9、60%-80%的条件下，其回潮率可达14%-18%，高于其他纺织纤维。羊毛在吸湿的同时，发生各向异性的溶胀，长度增加不多，而截面积增加很多。一般条件下 的吸湿溶胀并不引起羊毛分子结构的变化，但在较激烈的条件下，水也能与羊毛发生化学反应。主要使蛋白质大分子的肽键水解，导致纤维失重和机械性能恶化。80以下的水中，羊毛受影响较小，短时间汽蒸无严重影响，随着处理温度和时间延长，损失加重，水温高到200，羊毛几乎完全溶解。羊毛经过沸水或汽蒸处理，肽键之间的二硫键可能遭到损失，反应如下：羊毛经过沸水或汽蒸处理，随处理时间的延长，纤维中硫的含量及胱氨酸含量会逐渐降低2、羊毛对酸的作用羊毛对酸的作用比较稳定，
10、属于耐酸性较好的纤维。因此可以用强酸性染料在pH=2-4的染浴中沸染。还可以用硫酸进行炭化，以去除原毛中的草籽主要植物性杂质。酸对羊毛纤维并不是完全没有破坏作用，酸可以抑制羧基电离并与游离的氨基结合，从而 拆散肽链之间的盐键，使纤维的强度降低。3.碱对羊毛的作用 碱对羊毛具有较大的破坏作用，它不仅能拆散肽链之间的盐键，还能催化大分子主链上肽键的水解。影响水解作用的主要因素是碱的种类和浓度、作用温度和时间以及电解质的总浓度。在其他条件相同时，氢氧化纳的作用最为强烈，而碳酸纳、磷酸纳、硅酸钠、氢氧化铵及肥皂 等弱碱性物质对羊毛的作用较为缓和。从图中可以看出，羊毛在氢氧化纳溶液中，随着碱液浓度增加及
11、作用时间延长，溶解率也随之增加。在相同的处理条件下，受损伤的羊毛在碱液中的溶解百分率比正常的羊毛大，故可用羊毛在碱液中的溶解百分率测定羊毛受损伤的程度。此外，碱还能促进羊毛中二硫键的分解和新交联键的建立，可用如下反应式表示:4.卤素对羊毛的作用 卤素对羊毛的鳞片有特别强烈的破坏作用，经氯化处理过的羊毛截面膨胀、强度和伸长率下降，纤维泛黄，光泽增强，对染料的吸附能力提高，缩绒性大大降低。电子显微镜观察表明，氯化处理后的羊毛表面形态发生了一定变化，大多数羊毛鳞片的边缘变钝，端部变得平滑，小部分鳞片被溶去。工业上利用氯化作用能增强光泽，降低缩绒性和提高羊毛对染料的吸附能力的特点，以适当的条件对潮湿状
12、态的羊毛或其制品进行氯化处理，已获得实际应用。例如，增强地毯的光泽、毛织物的防毡缩整理、印花织物的预处理以及制造不缩绒的毛纱用以编织羊毛衫裤等。（三）（三）蚕蚕 丝丝(silk)一、蚕丝的形成和形态结构 二、丝素的结构和性质三、丝胶的结构和性质一、蚕丝的形成和形态结构1.桑蚕丝的形成和形态结构 2.柞蚕丝的形成和形态结构 2、蚕丝的结构形态蚕丝是由两条平行的单丝组成，单丝内部为丝素，包覆在它四周的是一层非纤维状的丝胶。横截面形态：桑蚕丝截面近似半椭圆形或三角形。纵向形态：桑蚕丝较平直光滑，柞蚕丝纵向有条纹。柞蚕丝的形成和形态结构柞蚕丝腺体与桑蚕丝腺体作用相同，丝腺分前、中、后三部分，差别在后部
13、丝腺粗，愈向前愈细，最后在头部汇合，经吐丝口排出柞丝。桑蚕丝副产品桑蚕丝 柞蚕丝副产品柞蚕丝二、丝素的结构和性质1、丝素的组成和结构2、丝素的性质1、丝素的组成和结构生丝经过精练脱去丝胶成为熟丝，它只含丝素。丝素属于有机含氮高分子化合物。桑蚕丝和柞蚕丝丝素的元素组成见表4-5。丝素的基本单元结构是氨基酸，每一个大分子链平均有400-500个氨基酸剩基。不同 品种的蚕丝所含的氨基酸比例也不同，桑蚕丝丝素主要是由乙氨酸组成，其次是丙氨酸、丝氨酸组成，乙氨酸、是丙氨酸、丝氨酸的和约占总量的70%。丝素的分子链是由两部分嵌段链接而成。一部分主要是乙氨酸、丙氨酸和丝氨酸剩基组成，这些氨基酸的侧链较小，结
14、构简 单，链间整齐而排列紧密，易形成氢键，组成晶区。丝素的结构丝素的基本元结构是氨基酸，每一个大分子链平均含有400500个氨基酸残基。在不同品种的蚕丝中，所含氨基酸比例也有差异，桑蚕丝丝素主要是由乙氨酸组成，其次是丙氨酸、丝氨酸，乙、丙氨酸的和约占总量的70%。2、丝素的性质1.吸湿性 2.耐热性 3.膨化与溶解性 4.耐酸性 5.耐碱性6.耐氧化剂和还原剂的性能7.耐光性(2)耐热性。练熟后的丝(脱胶丝)有较高的耐热性，加热至100:时，丝内的水分大量散失，但强度不受影响;在120时放置2H，丝内所含水分全部放出，成为无水分的干燥丝，伸长度 略有减少，拉力尚无变化;在150处理30min以
15、上，则丝内的油脂发散，丝素中的氨基酸开始 分解，含氮物质减少，色泽发生变化，强度下降;温度高到170-180，丝纤维出现收缩、分解、开始炭化；250时处理15min，则丝纤维变成黑褐色；280时，丝纤维在短时间内即会冒烟，放 出角质燃烧时的臭味。3)膨化与溶解性。丝素吸收水分后发生膨化，并表现各向异性。如在18水中，丝素直 径可增加16%-18%，而长度仅增加1.2%。丝素在水中只能溶胀，不能溶解，x射线衍射图像 不发生变化，说明水只能进入丝塞的无定形区。盐类对桑蚕丝素的膨化能力和溶解能力差异很大。在氯化钠和硝酸钠的稀溶液中，丝素只能有限溶胀;而在它们的浓溶液中，丝素就会发生无限溶胀。此外，氯
16、化锌、硝酸镁以 及锶等的氯化物、溴化物、碘化物、硝酸盐、硫氰酸盐等浓溶液均可进入丝素的结晶区，丝素 大分子问的交链很少，是以氢键和范德华力相互作用的，当结晶区被破坏后，分子之间便出现无限溶胀成为粘稠的溶液。不同盐类对丝素的作用能力有如下规律:(4)耐酸性丝素是两性物质，既含有酸性基(-COOH)，又含有碱性基(-NR2)，可同时 离解成为两性离子，而酸性略强。丝素的等电点pH=3.5-5.3,在等电点pH值以下，丝素能 合一定量的酸而无损于多肤链，100g丝素可以结合0.019-O.024mol的盐酸，因此可以说 桑蚕丝对酸具有一定的抵抗能力，抗酸性比棉纤维强，比羊毛差之是较耐酸的纤维之一。其
17、耐酸 的程度取决于酸的种类、浓度、温度、处理时间及电解质的种类和浓度。有机酸不会使丝素脆损和溶解，稀溶液被丝吸收后，还能长期保存，增加丝重并能增加丝的 光泽和赋予丝鸣，其中以单宁酸的效果最显著。若在有机酸溶液中高温煮沸，则丝纤维将会 受到损伤，并失去光泽。丝素对弱的无机酸(如磷酸、亚硫酸)比较稳定，而易溶解于盐酸、硫酸、硝酸等强酸溶液中，即 使在较低温度下也能溶解，若酸的浓度适中，室温条件下浸酸1-2min立即水洗，丝的强度不受影 响，而丝的长度可产生30%左右的强烈收缩，这种作用称为酸缩，常被用来制作皱纹丝织品。酸浴中增添盐分或提高温度，均会增加酸对丝的损伤能力，如蚁酸中含有一定的氯化钙，在
18、 室温下可使丝素溶解。由此看来，使用硬水进行丝的染整加工是非常不利的。柞蚕丝对酸的抵抗能力比桑蚕丝强得多，如用相对密度为1.16的盐酸，在室温下处理，桑 蚕丝立即溶解，而样蚕丝需要12h才缓缓溶解。(5)耐碱性丝素的耐碱能力很差，作用比较强烈，但比羊毛的耐碱性要好，尤其在室温 下，丝素对碱较为稳定。丝在碱液中能发生水解，碱在水解过程中起催化作用。丝的多缩氨酸 分子链水解后生成肽等产物，严重者水解成氨基酸，使铜氨溶液的秸度迅速下降。碱的种类不同，对丝的水解催化能力也不同，氢氧化钠的催化作用最强，氨水、碳酸钠、碳酸钾作用较弱，碳酸氢钠、硼砂、硅酸钠、肥皂等碱性介质无损于丝素，只能溶解丝胶，是生丝的
19、精练剂。7)耐光性。丝纤维是纺织纤维中耐光性最差的一种。这是因为丝素分子中含有芳香结构的氨基酸，受到日光的照射时极易氧化，使纤维无定形部分松开，延伸度降低。此外，羟基 氨基酸吸收紫外光后，亦能使分子间的氢键断裂，降低纤维的强度。这种因光的作用而引起纤 维强度、延伸度降低的现象，称为光敏脆化作用。认为是在空气存在下，太阳光 中波长233-325nm的紫外光的能量被纤维吸收而发生氧化的结果。酸和碱的存在对丝纤维的光氧化速率有重大影响。当丝的pH=10.0时，它显示出最大的 稳定性;pH二1.0-2.0和pH=13.0时，它的稳定性最差。丝纤维受到光照会泛黄，若对纤维施以紫外线吸收剂以及硫脲或还原性
20、的树脂处理，可使纤 维免受氧化，不致脆损和泛黄。丝胶的结构和性质1、丝胶的组成和结构2、丝胶的性质 丝胶的结构与性质二、涤纶、锦纶、腈纶等化学纤维的化学性质与染色性（一）合成纤维的概况合成纤维是以简单的低分子化合物（来源于煤、石油、天然气等）为原料，经过一系列的化学反应，成为高分子化合物，再经抽丝加工而成的纤维。合成纤维的原料来源广泛，生产不受自然条件限制，并具有许多优良特性，如坚牢耐磨、质轻、易洗快干、不易皱缩、不霉不蛀等，成为很好的衣着原料。市场上销售的涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、氨纶等都属于合成纤维。合成纤维的分类聚酯类纤维聚对苯二甲酸乙二酯纤维（涤纶）、各类改性聚酯纤维等。聚酰胺类纤维聚酰
21、胺6纤维（锦纶6）、聚酰胺66纤维（锦纶66）、聚酰胺1010纤维（锦纶1010）、芳香族聚酰胺纤维（芳纶）等。聚烯烃类纤维聚丙烯腈纤维（腈纶）、聚丙烯纤维（丙纶）、聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶）、聚氯乙烯纤维（氯纶）、聚乙烯纤维（乙纶纤维）等。其他类纤维聚氨酯弹性纤维（氨纶）、聚甲醛纤维、含氟纤维、酚醛纤维、碳纤维等。合成纤维的纺丝方法主要有3种（1）熔融法纺丝：把高分子化合物加热到熔点以上，使它变成为黏稠的液体，再从喷丝头细孔中喷出，在空气中或水中冷却凝固成丝。（2）湿法纺丝：将高分子化合物溶解在适当的溶剂中，先制成黏稠的纺丝溶液，再从喷丝头细孔中喷出，纺丝溶液呈细流状射入凝固液，凝固成丝。（
22、3）干法纺丝：将高分子化合物溶解在挥发性的溶剂中制成纺丝液，从喷丝头小孔中喷出后，呈细流状进入热空气中，使溶剂挥发而凝固成丝。圆形纤维和异形纤维喷丝孔的形状有圆形、三角形、五叶形、扁平形、中空形等各种形状。在合成纤维成形过程中，用圆形喷丝孔纺成的丝的横横截面呈圆形截面呈圆形；用各种异形喷丝孔则纺成非圆形横截面的纤维或中空纤维，称为异形横截面纤维，简称异形纤维异形纤维。异形纤维异形纤维在纯化纤仿真丝、仿毛产品中应用广泛，主主要原料为涤纶要原料为涤纶。有的异形纤维由于采用不均匀牵伸技术，使化纤长丝的条干不匀，织物可获得像天然纤维般的自然外观，并可改善纤维的抱合力、手感、回弹性、抗起球性、耐污性等。
23、中空纤维中空纤维的保暖性和蓬松性优良，某些中空纤维还具有特殊用途，如制作反渗透膜，用于人工肾脏、海水淡化、污水处理、硬水软化、溶液浓缩等。纺丝后加工 刚纺出来的合成纤维不能直接用来加工制成纺织品。因为它还没有完全定形，强度较低，伸长也较大，易变形。因此还必须根据不同品种进行拉伸、水洗、上油、干燥、定形等一系列后处理过程。如果是长丝，要将丝束连续卷绕在筒管上，再经过加捻和络丝等工序；如是短纤维，需将丝束切断成近似棉花、羊毛等纤维的长度，有的在切断前还要经过卷曲处理，经过这些后处理加工的合成纤维，才具有可供纺织使用的优良性能。目前全世界化学纤维生产中短纤维的产量高于长丝。根据纤维特点，有些品种（如
24、锦纶）以生产长丝为主；有些品种（如腈纶）则以生产短纤维为主；而有些品种（如涤纶）则长丝与短纤维比例比较接近。一、涤纶生产简介 涤纶生产所用原料为对苯二甲酸（TPA）和乙二醇（EG）。通过化学合成，可得到聚对苯二甲酸乙二酯。将合成的聚对苯二甲酸乙二酯经铸带、切粒，成为无色透明的固体颗粒，通常称为涤纶树脂或涤纶切片，切片干燥后即可纺丝。2涤纶的分子结构 涤纶大分子的化学组成为聚对苯二甲酸乙二酯，分子结构式如下：从结构式中可以看出：（1）除两端含OH外，涤纶的大分子上含有亲水性基团，且缺乏与染料分子结合的官能团，故吸湿性、染色性差，属于疏水性纤维。（2）酯键的存在使分子具有一定的化学反应能力，但由于
25、苯环和亚甲基的稳定性较好，所以涤纶的化学稳定性较好。（3）涤纶大分子的基本链节中含有苯环，阻碍了大分子的内旋转，使主链刚性增加；但涤纶大分子的基本链节中还含有一定数量的亚甲基，所以又有一定的柔性；刚柔相济的大分子结构使涤纶具有弹性优良、挺括、尺寸稳定性好等优异性质。（4）涤纶大分子为线型分子，没有大的侧基和支链，分子链易于沿着纤维拉伸方向平行排列，因此分子间容易紧密地堆砌在一起，形成结晶，这使纤维具有较高的机械强度和形状稳定性。3涤纶的超分子结构 涤纶的超分子结构与纤维生产过程中的拉伸和热处理有关。涤纶喷丝成型后的初生纤维是无定形的，取向度很差，需要进一步牵伸取向后方能纺织加工。经过拉伸和热定
26、型处理后的纤经过拉伸和热定型处理后的纤维，结晶度约为维，结晶度约为60%60%，并有较高的取，并有较高的取向度向度。涤纶的超分子结构称为“折叠链缨状微原纤”三、涤纶的性能 1热性能（1）玻璃化温度与软化点温度 涤纶的玻璃化温度为6881，在玻璃化温度以下，大分子链段活动能力小，受外力不易变形，有利于正常使用；涤纶的软化点温度为230240，超过此温度，涤纶纤维开始解取向，分子链段发生运动产生形变，且形变不能回复。在染整加工中，温度要控制在玻璃化温度以上，软化点玻璃化温度以上，软化点温度以下温度以下。印染厂的热定型温度一般为180220，染色、整理及成衣熨烫的温度均应低于热定型温度，否则会因分子
27、链段活动加剧而破坏定形效果。（2）耐热性在几种主要合成纤维中，涤纶的耐热性最好。涤纶的热稳定性在几种主要的合成纤维中也是最好的。耐热性好熔点高。热稳定性好温度升高时，涤纶的强度损失小，且不易收缩变形。（3）耐磨性涤纶的耐磨性仅次于锦纶而超过其他纤维。黏3化学性能 耐酸性较好耐酸性较好 对碱的稳定性稍差对碱的稳定性稍差“剥皮现象”利用这一方法处理涤纶织物，可使纤维变得细而柔软，增加了纤维在纱线中的活动性，使涤纶织物获得仿真丝效果。涤纶对氧化剂和还原剂均具有良好的稳定性对氧化剂和还原剂均具有良好的稳定性。涤纶的耐溶剂性较好耐溶剂性较好。酚类化合物常用作涤纶染色的载体。涤纶的吸湿性低，染色困难，易起
28、球，易产生吸湿性低，染色困难，易起球，易产生静电静电。涤纶染色只能使用分散染料，主要使用熔融轧染、高温高压染色和常温载体染色。燃烧现象涤纶靠近火焰靠近火焰时会收缩熔化为黏流状，接触火焰即燃烧，并形成熔珠而滴落，熔珠为硬的黑色小球。燃烧时有芳香气味并产生黑烟。离开火焰后能继续燃烧，但易熄灭。第三节第三节 锦纶锦纶（PA）锦纶是合成纤维的主要品种之一，学名叫聚酰胺纤维（Polyamide Fiber，PA Fiber），其大分子主链上含有酰胺键（CONH）。国外名称有耐纶、尼龙、卡普隆等。锦纶是合成纤维中第一个实现工业化生产的品种。锦纶一般分为两大类一类由二元胺和二元酸缩聚制成，可分别用两个数字表
29、示两者所含的碳原子数，前者代表二胺的碳原子数，后者代表二酸的碳原子数，如锦纶66、锦纶1010；另一类是由-氨基酸缩聚或由己内酰胺开环聚合而得，其数字表示氨基酸或己内酰胺的碳原子数，如锦纶6。一、锦纶生产简介 1锦纶6的生产2锦纶66的生产 锦纶生产以长丝为主，锦纶长丝经拉伸加捻后，可制成弹力丝。生产弹力丝采用假捻法，锦纶长丝在一台机器上一次完成加捻、热定型、退捻三个过程，制得弹力丝。用弹力丝制成的弹力纱具有很高的弹性和耐磨性，主要用于针织品，如手套、袜子、运动衣、弹力衫等。图5-8 假捻法加工示意图 二、锦纶的结构锦纶的形态结构与普通涤纶相似，在显微镜下观察，纵向光滑，横截面接近圆形。锦纶的
30、聚集态结构也与涤纶相似，为褶叠链和伸直链晶体共存的体系。锦纶的大分子主链上含有酰胺键。锦纶的结晶度为50%60%，最高可达70%。锦纶纤维具有皮芯结构皮芯结构，一般皮层较为紧密，取向度较高而结晶度较低；芯层则取向度较低而结晶度较高。三、锦纶的性能 1热性能 锦纶的耐热性较好而热稳定性较差。耐热性较好熔点较高。热稳定性较差温度升高会使锦纶强度下降，收缩且泛黄。2机械性能锦纶的优点是强度高强度高锦纶大分子具有较高的柔性，分子间又有许多氢键，在纺丝过程中受到拉伸时，可大大提高取向度和结晶度，因此锦纶的强度比涤纶高。回弹性好回弹性好锦纶大分子结构中具有大量的亚甲基CH2，在松弛状态下，纤维大分子易处于
31、无规则的卷曲状态，当受外力拉伸时，分子链被拉直，长度明显增加。外力取消后，由于氢键的作用，被拉直的分子链重新转变为卷曲状态，表现出高伸长率和良好的回弹性。由于锦纶纤维的强度高、回弹性好，所以锦纶是所有天然纤维和合锦纶是所有天然纤维和合成纤维中耐磨性最好的纤维成纤维中耐磨性最好的纤维。3锦纶的化学性能耐碱性较强。对酸不稳定，对浓的强无机酸尤为敏感。酸可使锦纶大分子中的酰胺键水解，引起纤维聚合度的降低。对氧化剂的稳定性较差。一般多采用还原型漂白剂。锦纶纤维有一定的吸湿性，在合成纤维中属于容易染色的。可以使用酸性染料、分散染料在常温下染色。锦纶的燃烧性能与涤纶相似，只是因含有酰胺基，燃烧时带有氨的臭
32、味。第四节第四节 腈纶腈纶（PAN）腈纶（PAN）是我国市场上聚丙烯腈纤维（Polyacrylonitrile Fiber，Acrylic Fiber，Polyacrylic Fiber）的商品名称，通常由85%以上的丙烯腈和其他单体的共聚物组成。如共聚物中丙烯腈的含量在35%85%之间，则称为改性腈纶。腈纶质轻保暖，弹性较好，许多性能极似羊毛，故被称为“合成羊毛合成羊毛”。在我国已成为重要的仿毛纺织材料。一、腈纶的组成 国内生产的腈纶基本上采用三种单体进行共聚，第第一单体一单体为丙烯腈，是组成聚丙烯腈纤维的主体；第第二单体二单体通常为含酯基的乙烯基，可破坏聚丙烯腈大分子的规整性，降低大分子间
33、作用力，改善纤维的手感和弹性；第三单体第三单体为染色单体，用于提供染色基团，改善纤维的染色性及亲水性。二、腈纶生产简介聚丙烯腈纤维一般采用湿法纺丝或干法纺丝，腈纶长丝的后处理主要包括拉伸、水洗、上油、干燥、热定型等；腈纶短纤维除上述后处理外，还要进行卷曲、切断等工序。三、腈纶的结构 1腈纶的形态结构在光学显微镜下观察，腈纶的纵向表面有沟槽，呈树皮状；湿纺法生产的腈纶，其横截面基本上是圆形的，而干法生产的其横截面呈哑铃形。2腈纶的分子结构腈纶大分子以聚丙烯腈表示（1）腈纶大分子为碳链结构，化学稳定性较好；（2）腈纶大分子的规整性好，分子结构紧密；（3）大分子链中的氰基CN为强极性基团，碳、氮原子
34、之间的电子云密度分布极不均匀，使腈纶大分子间形成氢键结合，并通过氰基的偶极间相互作用，形成偶极键结合。四、腈纶的性能1热性能玻璃化温度对腈纶制品的染整加工有重要意义，染色和印花时的固色温度应控制在玻璃化温度以上。耐热性耐热性较好它的软化温度范围较宽，在190240之间。腈纶的准晶态结构造成纤维热稳定性热稳定性较差。制造膨体纱的简要原理及过程 在玻璃化温度以上对腈纶纤维进行拉伸时，螺旋状大分子能沿受力方向运动，使得纤维伸长，此时纤维内大分子处于能量较高的不稳定状态，若在伸长状态下将纤维迅速冷却固定，会使纤维内具有较大的内应力，纤维有恢复到原来稳定状态的趋势。这种纤维在高温下且不受外力作用时，收缩
35、变形较大。这种在热的作用下能产生较大收在热的作用下能产生较大收缩的纤维称为高收缩纤维缩的纤维称为高收缩纤维。将高收缩纤维（A）与普通纤维（B）按一定比例混合纺纱，混纺纱在100以上蒸汽或沸水中进行热松弛处理，高收缩纤维就会收缩而迫使普通纤维弯曲，呈波浪状浮在纱线表面，使纱线变得膨松、丰满、柔软。人们称之为“膨体纱”。3吸湿和染色性能 腈纶的吸湿性很小，在温度20、相对湿度65%的标准状态下，腈纶的吸湿率为1.0%2.5%。加入第二、第三单体后，降低了纤维的规整性，使纤维带有亲水性基团 COONa、SO3Na，吸湿性有很大改善。均聚的聚丙烯腈纤维很难染色，引入含有亲染料基团的第三单体与丙烯腈共聚
36、，可为染料提供“染座”，改善纤维对阳离子染料的亲和力，大大提高了阳离子染料与纤维的结合能力。4化学性能一般浓度的酸和碱对腈纶纤维的降解影响不大，但是能使其侧氰基发生水解。在水解反应中烧碱的催化作用比硫酸强，水解的结果使聚丙烯腈转变为可溶性的聚丙烯酸而溶解。腈纶在碱中的稳定性要比碱中的稳定性要比在酸中低得多在酸中低得多。聚丙烯腈纤维对常用的氧化性漂白剂稳定性良好，对常用的还原剂也较稳定，腈纶的耐光性与耐气候性耐光性与耐气候性，除了含氟纤维外，是目前一切天然纤维和化学纤维中最好的。腈纶靠近火焰即收缩，接触火焰迅速燃烧，离开火焰继续燃烧，燃烧时冒黑烟。由于腈纶在熔融前已发生分解，形成的熔珠是松而脆的黑色小球，易碎。燃烧时，会产生NO、NO2、HCN以及其他氰化物等有毒物质，在大量纤维燃烧时应特别注意。腈纶织物不会由于火星（烟灰、电火花等）溅落其上而熔成小孔。
