1、1纤维结构：纤维结构：纤维的结构是纤维的纤维的结构是纤维的固有特征和本质属性固有特征和本质属性，决定纤维的，决定纤维的物理和化学性物理和化学性质质，进而决定纤维的，进而决定纤维的使用特性使用特性；涵盖涵盖微观微观到分子组成，到分子组成，宏观宏观到纤维形貌；到纤维形貌；结构多样性（表层、内部结构）与结构层次有多种划分。结构多样性（表层、内部结构）与结构层次有多种划分。2结构层次的模糊，纤维的结构层次的模糊，纤维的微细结构微细结构(fine structure)：主要讨论纤维中主要讨论纤维中长链分子长链分子在在结晶区结晶区和和非结晶区非结晶区中的中的组合和排列形式组合和排列形式以以及这些及这些结构
2、块的形态结构块的形态和和相互堆砌形式相互堆砌形式。19世纪：世纪：微细结构微细结构的提出；的提出；20世纪的上半叶，卓有成效的研究和世纪的上半叶，卓有成效的研究和结构理论结构理论的提出与验证；的提出与验证；近五十年又在许多纤维近五十年又在许多纤维结构理论和分析方法结构理论和分析方法上有新的突破。上有新的突破。3纤维微细结构常用的纤维微细结构常用的研究方法研究方法有：有：基于观察的方法：光学基于观察的方法：光学/电子显微术电子显微术(optical/electron microscopy)：扫：扫描电镜描电镜SEM(scanning electron microscope)和透射电镜和透射电镜T
3、EM(transmission electron microscope)，X射线和电子衍射法（射线和电子衍射法（X-ray&Electron diffraction），红外（），红外（infra-red）、紫外（）、紫外（ultraviolet）、荧）、荧光（光（fluorescence）和拉曼光谱法（）和拉曼光谱法（Raman spectrum），核磁共振法），核磁共振法（nuclear magnetic resonance），表面分析法（），表面分析法（surface analysis），），原子力显微镜原子力显微镜AFM（atomic force microscope）或扫描隧道显微镜）
4、或扫描隧道显微镜STM（scanning tunneling microscope）等方法。）等方法。基于纤维的物理化学性质：热分析法（基于纤维的物理化学性质：热分析法（thermal analysis），动态和断），动态和断裂力学法，质谱分析法（裂力学法，质谱分析法（mass spectrometry）。）。4纤维结构研究的发展、问题、未知性和不确定：纤维结构研究的发展、问题、未知性和不确定：基本形式：对纤维微细结构作文字或简单模型图来描述（定性）。基本形式：对纤维微细结构作文字或简单模型图来描述（定性）。基本原因：结构的复杂和多样性、表征方法的局限性、人们的认识。基本原因：结构的复杂和多样
5、性、表征方法的局限性、人们的认识。一、缨状微胞理论一、缨状微胞理论 1历史历史:Ngeli理论（淀粉、植物细胞膜）；Meyer和Mark的微胞学（苎麻、粘胶纤维）；Spearkman模型（羊毛纤维）。早期微胞说早期微胞说：大分子存在于完整的晶胞，晶胞间彼此分离。Standinger(德1953诺贝尔奖)认为，若低相对分子质量聚合物可各自产生结晶，则高相对分子质量聚合物必然由连续但不完善的结晶构成。无定形高聚物存在不均匀分子链构成的连续网络。Ngeli(微胞+间质)Meyer(大分子规整排列)Standinger模型争论的焦点：（1）纤维素及其他高聚物分子的长度？Meyer认为分子是相当短，聚合
6、度约200。Standinger认为，天然纤维素，聚合度2000以上。（2）纤维是由分离的晶体，还是由连续、均匀的分子所组成？Meyer等认为纤维是分离的晶体组成；而Standinger等认为，存在连续的、一定程度上均匀分布的分子。“缨状微胞缨状微胞”学说的产生学说的产生“缨状微胞缨状微胞”：分子通过若干个微胞，微胞间为非结晶区，由连续的分子网络将微胞结合在一起。长链分子间的规整排列构成结晶微胞。而伸出的无规则排列的分子成为缨状须从。缨状微胞理论以长链分子连续地通过晶区及非晶区的新观点，初步统一了关于微胞及连续结构之间的矛盾。但是，缨状微胞理论，存在两种观点（两相、有过渡）：两相结构（结晶区和
7、无定形区，界限明确）；结晶区由规整排列的分子链构成；无定形区由无规则排列的分子链构成；两种取向和无序排列的缨状微胞结构两种取向和无序排列的缨状微胞结构a.两相两相b.有过渡有过渡单相不均匀（结晶到无定形逐渐过渡，界限不明确）；结晶区到无定形区存在高序区到低序区的逐步转化。有序度：表征物体内部结构质点在空间分布是否具有周期规律性。在临界温度以上，晶体结构中的质点（原子或离子等）都随机地分布于某些位置上，相互间排布没有一定规律性，即无序态。在临界温度以下，这些不同的质点可以各自有选择地分占位置，相互间作有规则的排列，即有序态。2缨状微胞理论的作用缨状微胞理论的作用:适合适合纤维素纤维纤维素纤维和和
8、一些化纤一些化纤的结构解释。X射线衍射结果和SEM结果吻合；纤维吸湿和染色性：非晶区易被其他分子渗透；纤维密度不同：结晶区与非结晶区的比例不同;纤维分子取向度：结晶区及非结晶区中分子排列的整齐度不同;纤维各向异性：纤维分子取向排列及微胞取向排列;纤维的力、热、电、光学特征，可用缨状微胞说来解释。二、缨状原纤理论二、缨状原纤理论1理由与理论理由与理论SEM对纤维更微细组织（原纤）的观察，提出了原纤理论。1）原纤内的缨状微胞组织的说法；2）原纤即结晶区解释；3）原纤是晶区与非晶区的交替形式；4）原纤是高度有序排列的无定形结构。Hearle(1958)提出了缨状原纤理论缨状原纤理论(fringed-
9、frbril theory)，其目的是将明确的两相结构和单相结构理论结合两相结构和单相结构理论结合起来。2缨状原纤理论的特点缨状原纤理论的特点放弃了晶区是微胞的假设，结晶区是连续的缨状原纤结晶区是连续的缨状原纤，许多长链分子组成。分子沿着长度方向，在原纤的不同位置上分裂，部分进入无定形区，部分重新进入其他原纤，并可能产生晶格的缺陷和混乱。结构特点：结晶区和非结晶区均连续。化纤成形过程：当熔体离开喷丝板后，分子将形成晶核，即作为后续结晶源。当分子的定向流动和外界牵伸作用时，晶核会发展而形成原纤化结晶。缨状微胞理论可以作为缨状原纤理论的特殊情况，即尺寸的区别。Hearle缨状原纤结构缨状原纤结构缨
10、状原纤形成过程缨状原纤形成过程三、折叠链片晶理论三、折叠链片晶理论片晶存在的事实（图片晶存在的事实（图1-9、图、图1-10，链段垂直片状表面来回折叠），链段垂直片状表面来回折叠）产生：高分子熔体或溶液中的分子，大部处于无规纠缠状态。经喷丝孔喷出和导向牵伸后，分子的某些链段可能处于伸展或折叠状态，而折叠状的分子链段极易形成规整的晶体。几种模型：折叠链片晶折叠链片晶，插线板模型，缚结分子（tie macromolecule）。这种折叠链片晶折叠链片晶与缨状微胞说，缨状微胞说，产生出缨状折叠链片晶理论(fringed-micelle with chain-folding)，简称缨状片晶缨状片晶理论
11、。折折叠叠链链片片晶晶成形：折叠链片晶在普通牵伸中中能发生取向和部分晶体破裂、滑移，形成较小、均匀、有取向的折叠链片晶（图1-13a）。随牵伸倍数的增大，形成混杂的结构。在超大牵伸条件下形成类似于缨状原纤状的伸展链片晶结构（图1-13b）。折叠链片晶和伸展链片晶折叠链片晶和伸展链片晶牵伸过程折叠链片晶取向及变化牵伸过程折叠链片晶取向及变化Kellel（1957）等用TEM观察发现：PE高分子单晶薄片的厚度约为12nm，厚度与分子量无关，并测得分子链垂直于晶片平面，提出了著名的折叠链片晶结构假说，线形高分子链长可达几百到几千纳米，具有很大的表面能，极易在一定条件下自发地折叠，形成片晶。片晶就如同
12、缨状微胞结构中的微胞；伸出的分子就像缨状分子，再进入其它片晶的为“缚结分子”，是纤维产生强度的主要因素。缨状折叠链片晶模型也是典型的两相结构模型。取向和非取向缨状片晶模型缚结分子 折叠链可解释：纤维实际强力远小于理论计算强力。四、纤维结构的其他理论四、纤维结构的其他理论1.准结晶状态结构（图准结晶状态结构（图1-14，晶区，晶区+非晶区、折叠链非晶区、折叠链+伸直链的综合结构）伸直链的综合结构）Hosemann(1967)认为，纤维存在准结晶(Paracrystalline)状态。晶格参数在一定程度上受到随机性的干扰，不可能有长片段的良好结晶，会存在少量的无序区和一维或二维有序结构。2.无定型
13、结构无定型结构用统计热力学观点导出的无规线团(random coil)模型图（图1-15），在理论上说明了非晶态高聚物中，是无规缠结的线团模型，分子链间有一定的相互作用。这种结构不否定纤维分子的部分取向排列，甚至有序定向排列。3.缺陷结晶结构缺陷结晶结构从金属结构出发，认为纤维结构的无序区，由结晶区中的缺陷所形成。4.串晶结构串晶结构(Shish-kebab fibrillar crystals，图，图1-16)以伸展链构成的原纤晶体与折叠链形成的片晶组合形成的结晶形式。五、纤维的弱节结构特征五、纤维的弱节结构特征1弱节的定义与内涵弱节的定义与内涵 由Peirce最早提出。力学性质上的弱点，与
14、该部位的结构状态有关，故又称“结构弱节”或“形态弱节”。结构弱节结构弱节：纤维内部结构中和外观形态上存在的明显结构不均匀性和缺陷。形态弱节形态弱节：纤维明显的几何细颈部位。例如：羊毛纤维弱节可分为三类：内部结构弱节；形态细节或细颈；自然侵蚀和人为损伤的结构缺陷。2纤维弱节的特征纤维弱节的特征(SEM、XRD观察观察)(1)纤维的细节(图1-17)：纤维均匀地由粗变细，再由细变粗。(2)天然生长的形态缺陷(图1-18)：风蚀、鳞片鼓胀、畸形。(3)人为加工中的损伤(图1-19)：弯曲、压扁、锐器挤压。(4)内部结构缺陷(图1-20)：多以断面观察进行定性描述，如无定形区、无缚结分子区、裂纹、孔洞
15、。六、小结六、小结 纤维微细结构理论大致分三类：单相结构，过渡态结构，两相结构理论。（1）单相结构：无定形略有序；准晶；缺陷结晶（2）过渡态：微原纤集合体；串晶（3）两相结构：缨状微胞及改进；缨状原纤及改进；缨状折叠链片晶由于人造纤维、天然纤维、合成纤维之间，在结构上有许多差别，故用单一模型解释均不合适。缨状微胞模型：适合于人造丝结构；缨状原纤模型：适合于棉、麻、丝、毛部分结构及部分合成纤维；缨状片晶：适合聚乙烯纤维、粘胶纤维和部分合成纤维的结构。1、纤维结构表征方法-XRDX射线（伦琴射线，波长0.01nm-10nm，介于紫外和射线之间，可透过许多可见光下不透明的物质）的发现，特别是1912
16、年晶体X射线衍射效应的发现是分子结构测定发展进程中重要的里程碑。X射线衍射（X-ray diffraction，XRD），是利用晶体形成的X射线衍射，对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子发生散射，散射的X射线在某些方向上相位得到加强，从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。XRD用途：鉴定晶系，晶胞类型，晶体的对称性，测定晶胞的大小和形状，晶胞中原子的分布，原子的坐标参数，电子密度分布以及键长和键角等，为晶体结构和分子结构的主体构型提供了全面的结构信息。XRD是测定分子结构立体构型的准确而有效的方法。2、纤维结构表征方法-分子光谱利用分子光
17、谱能够得到比较丰富的分子结构信息。紫外、可见光谱：由价电子跃迁而引起的光谱，可以判断有机化合物的共轭性及其取代的大致情况。红外光谱：由分子的振动能级之间跃迁产生，它与分子结构有极其密切的关系，例如从谱带的数目可以研究分子的对称性、旋转异构、互变异构等；从谱带的特征振动频率可对原子基团和化学键类型进行定性分析；从谱带强度可进行化合物的定量分析；从谱带轮廓与温度、聚集态和溶剂的关系可研究各种分子间相互作用、平衡常数、缔合、电离等性质。拉曼光谱：由光与物质分子的非弹性碰撞散射所产生的光谱。适合测定高聚物碳链骨架结构以及生物大分子如蛋白质，叶绿素等物质的结构。利用多原子分子的转动光谱也可以得到分子的键
18、长，键角等数据。3、纤维结构表征方法-磁共振谱磁共振谱：研究分子结构的重要手段之一，最常用的是质子核磁共振谱和电子自旋共振谱。质子核磁共振谱：可推测质子的种类和基团，各类质子的数目比以及相互作用情况，综合这些信息，可鉴定分子结构。电子自旋共振：研究含有未成对电子的体系。适合鉴定自由基的存在并测定其浓度。以及鉴定过渡金属并判断其周围环境的结构。4、纤维结构表征方法-质谱质谱：电磁场中将气体离子按其质荷比(质量和电荷之比)的不同分开来记录所得到的图谱，具有灵敏度高，速度快的特点。可得到精确的分子量，分子式或元素组成以及根据碎片离子信息来判断分子结构。质谱、核磁共振谱，红外光谱、紫外光谱，是有机物结
19、构分析与鉴定的四大谱。5、纤维结构表征方法-SEM/TEMSEM/TEM试样制备与观察流程示意图试样制备与观察流程示意图一、纺织纤维的结构特征一、纺织纤维的结构特征基本特征要求基本特征要求：宏观形态上要求；在微观分子排列上的要求。（1）分子链要具有一定的长度，即具有一定的聚合度(DP)，使纤维具有必要的强度；（2）分子应该是线型长链分子，支链要短，侧基要小，以保证分子具有一定的柔性和运动自由度，使纤维柔软；（3）分子间要具有相互作用，使纤维形态稳定和必要的吸附性；（4）分子排列要有一定取向和结晶，但又有一定空隙或空间使纤维既保持基本的物理性能，又具有吸湿可染特性。（5）其他要求：如阻燃、耐高温
20、、导电、显色、变温、抗菌、高强、高模，以及智能等纤维，须具备其他特殊条件。二、纤维结构的表征二、纤维结构的表征对纤维结构的描述可以从8个指标上考察：1、聚合度（Degree of Polymerization）2、链段长度（Chain Length）3、结晶度（Degree of Crystallization）4、结晶区分布（Distribution of Crystallinity）5、取向度（Degree of Orientation）6、取向度分布（Distribution of Orientation）7、微细结构尺寸（Size of Fine Structure）8、孔隙形态和大小
21、（Shape and Size of Porous）1、聚合度、聚合度（Degree of Polymerization）大分子由单基构成的个数，与纤维相对分子质量(molecular weight)有关，直接影响分子链长度及纤维强度。聚合度可由纤维相对分子量与单基相对分子量比值确定，聚合度是一个分布。相对分子质量的均值计算方法有：数均分子量Mn、重均分子量Mw、粘均分子量M、Z均分子量Mz。（1）数均分子量Mn：每种分子的分子量按摩尔分数加权求均值；（2）重均分子量Mw：每种分子的分子量按质量分数加权求均值；（3）粘均分子量M：根据特定的聚合物-溶剂体系，利用光学散射法测量粘度，计算分子量均
22、值；（4）Z均分子量Mz：根据Z函数加权求均值。假定某聚合物总质量m，总物质的量（摩尔数）n，其中分子量为Mi的质量和摩尔数分别为mi和ni，则有：各种分子量均值大小满足以下关系：Mz Mw M Mn (1.1)iiiwmmMMiiinnnMM/11/1iiiinnMmmMMiiiiiiiiiizmMmMMZZMM与聚合物-溶剂体系有关的常数（0.5-0.9）2.链段长度链段长度（Chain Length）链段：分子可以运动的最小独立单元，是一个热力学统计值，并不等于单个链节的长度 L。链段长度Lp直接影响纤维分子的构象数，或称分子的柔顺性。构象(conformation)：单键的内旋转（C-
23、C绕轴）产生的分子中原子在空间置上的变化。高分子链的分子结构、取代基的大小、极性，及内旋转位垒不同，其柔顺性不同。如主链结构为C-C单键(PE、PP等)柔顺性较好，芳杂环结构(PPO聚苯醚)则柔顺性较差；如侧基极性强，分子间作用力大不易内旋转，柔顺性：聚丙烯腈PAN聚氯乙烯PVC聚丙烯PP；侧基体积大，空间位阻大不易内旋转，柔顺性：聚苯乙烯PSPPL，当E0时，有LpL，此时为最柔顺链。kTEpLeL单键内旋转位垒波尔兹曼常数温度（K）链段链节与分子柔顺性相关的还有大分子的自由键数n，以及均方末端距h2值，（1）自由键个数n=2DP-1，例如以PE为例：-CH2-CH25-：-CH2-CH2-
24、CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-（2）高分子末端距：线性高分子一端到另一端的距离。按照高分子链的旋转方式，基于几何算法分为（以C-C为例）：A、自由连接链：键长L固定（0.154nm），键角不固定，内旋转自由；B、自由旋转链：键长L固定，键角固定（109.5），内旋转自由；C、等效自由连接链：将具有n个键长L，键角固定，旋转不自由的键组成的链，视为一个含义z个长度b的链段组成的自由连接链。自由连接链：完全伸直时，均方末端距最大。实际上末端距为各链节的矢量和，其均方末端距小于完全伸直状态。22max2Lnh22Lnh 自由键均方长度自由键数量 jninjinnjf
25、jfllllllllhh1121212,2,lllllljiji212 ，111221222122121112ninijjinnnnnllnlllllllllllllllllll0n 该项为由于沿各方向几率相同很大时，当，ji 模的积上的投影与在是 jjijilllll 自由旋转链（如PE平面锯齿状，键角固定）：211lllcos221lll222131coscoslllll121cosnnlllijjilllcos2矢量积关系推导：l3等价于l2基础上旋转 这里=180-键角根据无穷等比数列（0|x|85%的聚丙烯和第二、三单体共聚物。PAN纤维的聚集态结构复杂，准晶结构。原因：在PAN分子
26、结构本身引入的第二（丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯，改善手感、弹性）、第三单体（丙烯磺酸钠，改善染色性），也有认为是极性氰基(-CN)的作用。分子链的螺旋构型，同丙纶分子。强极性氰基作用，分子取向难以表征。纯PAN大分子的主要空间构型是螺旋棒状结构堆砌排列，螺旋周期为3个链节，直径约为6。强极性氰基，使其以等角度120转动，以形成最稳态的排列。晶格为六角晶系或正交晶系。PAN纤维结构中几乎很难有与分子轴向垂直的层面，故PAN聚集态结构为侧向有序，轴向无序的准晶结构。腈纶分子堆砌与单元晶格结构6.聚乙烯醇纤维PVA，聚乙烯醇缩甲醛纤维，简称维纶。羟基（-OH）的极性，使维纶具有优良吸湿性。而缩醛化又
27、使维纶具有耐水和稳定的部分。维纶长链分子上-OH在空间的排布有：等规I-PVA，间规S-PVA和无规A-PVA。立构形式影响-OH形成氢键的难易程度。S-PVA最易形成氢键，该立构度的增加其耐水性提高。PVA的晶胞属单斜晶系，晶胞含两个单元链节。常规维纶的结晶度约为30。晶格密度为1.345gcm3，结晶度越高，耐水溶性越好。维纶纤维皮芯结构，皮层取向高，结构致密，芯层结晶度略高，结构较疏松，截面形状为腰圆形。皮芯结构差异导致染色不匀。其微细结构中有原纤和微孔，增加原纤化结构是提高该纤维性质的有效途径。高性能维纶，如高强高模PVA；功能性PVA，如水溶性PVA，离子交换型生物医药用PVA和卫生
28、医用PVA；以及共混类PVA，在结构上力求合理化，性能上趋于功能化。7.聚氯乙烯纤维PVC，简称氯纶，作为单一成分的纤维较少，常与腈纶，维纶共混加工。如果纯PVC纤维的立构规整性好，构型单一性强，结晶度可达90。一般PVC结晶度较低。氯纶的晶格形式属正交晶系，每个晶胞含4个单元链节，结晶区密度为1.44gcm3，非结晶区的密度为1.3891.3908 gcm3。五、弹性纤维结构 主要指聚氨酯类纤维，特征是很大的弹性变形(400800)。其分子是由软链段和交联组成。聚氨酯纤维根据链结构中软链段，可分为聚酯型和聚醚型。美国橡胶公司的Vyrene是聚酯型，美国Dupont的Lycra是聚醚型。特种纤
29、维：与普通三大类纤维（天然、人造和合成纤维）有别的，具有特殊使用价值，或特殊性能个功能的纤维。高性能纤维：高强、高模、耐高温特性；功能性纤维：在某一方面具有自引发功能，其发展为智能纤维；差别化纤维：在某些性质上优于普通纤维，更利于使用或加工，更接近天然化更舒适。一、聚合物共混体纤维结构又称混合聚合物纤维，或“聚合物合金”纤维。物理混合与化学共混从纤维广义聚集态角度，共混聚合物纤维可分三种。均相共混聚合物：不同组分以分子水平互相混合，结构讨论中主要关心分子间的相容性，即混合的自由能F。非均相共混聚合物（图1-61）：不同组分不能达到分子水平混合(F0)，各成一相，可连续或分散，其一般以亚微观结构
30、为特征。双组份复合聚合物（图1-62、1-63）：直接以两种聚合物在宏观结构上的混合形成，又称双成分、双组分纤维、或复合纤维。二、聚四氟乙烯纤维结构PTFE，俗称“塑料王”，商品Teflon，一种高度对称，整体不带极性且不含任何支链的线型高聚物，原因：作用力极强的C-F键是很难打开。氟原子的作用半径较大7.2，故分子链的稳定构型是螺旋状结构。链结构的高度对称性和规律性，使PTFE具有良好的结晶性(结晶度60)和高密度特征。结晶密度为2.35.06gcm3，非晶区密度为2.000.04gcm3。PTFE纤维的结晶形式有两种，可相互转换。当温度19时，晶胞开始转变为六方晶系，晶胞参数为a=5.61
31、，b=5.61，c=16.8 三、碳纤维的结构1碳纤维的结晶与取向结构碳纤维是高强、高模、耐高温纤维，属高性能纤维。主要由腈纶(PAN)纤维、粘胶纤维或沥青纤维经预氧化、碳化和石墨化加工而成。碳纤维分子结构主要是六环稳定网状结构。碳层与石墨结构不同。2碳纤维的微细组织结构 1)原纤特征（图1-66）：Fordeaux等人用XRD和电子显微镜观察提出的结构模型。2)层状特征（图1-67、1-68）：纤维横截面电子显微镜观察表明，碳纤维原纤径向结构是层状分布。3)皮芯特征（图1-69）：偏光显微镜对碳纤维皮层和内芯层的分析，表明碳纤维内外层结构存在不均匀性。4)微结构的不均一性：纤维中的无机杂质，
32、及原丝加工中的牵伸作用导致。四、液晶及芳纶高聚物的结构液晶：具有液态流动，又有晶体的有序和光学各向异性特征的物质。有小分子液晶和大分子液晶。1.溶致液晶高聚物芳纶纤维，尤其是Kevlar纤维，其在15的硫酸液或N-甲基吡啶溶液中，于70形成液晶。经干喷或湿纺得到高强模芳纶纤维。聚对苯并噻唑（PBT），其分子刚硬。2.热致液晶聚合物 图1-72 主链和侧链液晶聚合物分子结构模型图3.液晶聚合物结构条件应具有形成液晶态的基本分子结构单元，促使大分子链形成棒状或板状的构像，并具有一定的长径比(即长度与直径之比)，分子链要具有一定的伸展度和刚性。4.液晶纺丝结构处于溶液状的大分子有四种状态。(a)典型
33、的普通大分子为无规线团；(b)刚性大分子，在没有良好的侧向作用和导向情况下的状态；(c)无规的棒状液晶；(d)向列型液晶。5.液晶纤维的微细结构芳纶Kevlar的分子因液晶纺丝，而高度取向和伸展。芳族中的Nomex是耐高温高强纤维，其晶格为三斜晶系。五、功能化及差别化纤维1.高吸水性纤维：具备多微孔和空隙，造成毛细作用；表层分子的高亲水性和吸附能；分子的溶胀性，以保持和蓄存最大量的水分。2.水溶性纤维：具有可水解的分子间作用和分子链段，较低的结晶度和结晶熔化温度。3.光、热敏感性纤维：在光或热作用下的变色或显色的变色纤维，由于分子构型和晶格形式的变化而致。在光或热作用下，发生晶晶，晶液，液晶等
34、转换，而产生吸放热过程的变温、变色纤维，以及在光、热作用下，蓄放热量，和光热相互转换的纤维。4.膜分离中空纤维（图1-78）：存在典型的层状密度、孔隙梯度分布结构，集微过滤，分子吸附及传递为一体，完成气、液混合体的分离与纯化。膜分离中空纤维具有极强的选择性过滤。5.过滤纤维：具有超细化形态，高表面吸附能性质，甚至具有选择性吸附，如活性碳纤维等。其集合体微孔的大小及孔径分布，决定了过滤的效果；其表面积和表面张力的大小，决定其吸附作用。6.光导纤维：纤维母材为结构均一，透明度高的单一均相性材料。纤维表面的涂覆材料一般为反光性极好，且吸光率几乎为零。表皮和芯层材料的折射率差越大越好，并要求其界面平整
35、。7.导电纤维：纤维分子或基体中的电子导电机制增大，导电成分的连续性好，尤其在电流方向上。通常为掺杂高聚物材料或复合纤维。8.抗辐射、屏蔽纤维：其分子构成和集合态结构要有很好辐射热转换、吸收机制，即具有相应的分子共振吸收形式和表层反射阻挡作用。第一章 思考题简述纤维结构的基本概念和主要内容。纤维结构研究的主要方法及其所表征的基本内容。何谓微细结构(fine structure)？其主要表达哪些结构内容？与高分子材料中的“多次结构”存在何种联系？试述片晶和球晶的结构特征以及相互间关系。试述纤维弱节（weak-link）结构与常规结构的区别，并讨论弱节对纤维性质的影响和纤维弱节表征的基本方法。试推导依据密度得出的体积结晶度XV和质量结晶度XW表达式，并指出如何获得式中的三种密度值。了解取向度的表征方法和各自测量原理与一般区别。讨论分子量Mz Mw M Mn的理论依据。试述棉纤维和羊毛纤维微细结构的同异及结构层次特征。试述人造纤维素纤维的类别及其各自的结构特征（Rayon,modal,polynosic,lyocell,acetate fiber等）。普通合成纤维（涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶）的结构特征及其与性质的关系，并讨论其各自与相应差别化纤维的区别。1.功能和智能纤维的一般特征与区别
