纖維結(jié)構(gòu)概述PPT課件

1、研究纖維結(jié)構(gòu)的目的： 了解纖維結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，正確選擇和 使用纖維； 通過各種途徑改變纖維結(jié)構(gòu)，有效地改 變纖維性能。 第1頁/共80頁 纖維結(jié)構(gòu)定義纖維結(jié)構(gòu)定義是指組成纖維的結(jié)構(gòu)單元相互作用達(dá)到平衡時(shí)在空間的幾何排列。第2頁/共80頁纖維結(jié)構(gòu)纖維結(jié)構(gòu) v 大分子結(jié)構(gòu)：化學(xué)組成、單基結(jié)構(gòu)、端基組成、大分子結(jié)構(gòu)：化學(xué)組成、單基結(jié)構(gòu)、端基組成、 聚合度及其分布、大分子構(gòu)象、大分子鏈柔曲聚合度及其分布、大分子構(gòu)象、大分子鏈柔曲性等性等v 聚集態(tài)結(jié)構(gòu)：晶態(tài)、非晶態(tài)、結(jié)晶度、晶粒大聚集態(tài)結(jié)構(gòu)：晶態(tài)、非晶態(tài)、結(jié)晶度、晶粒大小、取向度、側(cè)序分布等小、取向度、側(cè)序分布等v 形態(tài)結(jié)構(gòu)：縱橫向幾何形態(tài)、徑向結(jié)構(gòu)、

2、表面形態(tài)結(jié)構(gòu)：縱橫向幾何形態(tài)、徑向結(jié)構(gòu)、表面結(jié)構(gòu)、孔洞結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)、孔洞結(jié)構(gòu)等第3頁/共80頁 纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu) microscopic structure 微形態(tài)結(jié)構(gòu)：用電子顯微鏡能觀察到的結(jié)構(gòu)，如：微纖、微孔、裂縫微形態(tài)結(jié)構(gòu)：用電子顯微鏡能觀察到的結(jié)構(gòu)，如：微纖、微孔、裂縫等；等；Features may be observed by electron microscope. Natural fibers: distinct layers Manufactured and silk: uniform throughout except skin-core effect第4頁/共8

3、0頁Macrostructures:宏形態(tài)結(jié)構(gòu)：用光學(xué)顯微鏡能觀察到的結(jié)構(gòu)，宏形態(tài)結(jié)構(gòu)：用光學(xué)顯微鏡能觀察到的結(jié)構(gòu)，如：皮芯結(jié)構(gòu)、截面形態(tài)等。如：皮芯結(jié)構(gòu)、截面形態(tài)等。Features can be observed by optical microscope. Surface contour/longitudinal formsmoothstriatedconvolutedserrated pittedlobed scaly Cross-sectional area shaperoundkidney beantriangularflat dog-bonemulti-lobal第5頁/共80頁

4、棉纖維縱、橫截面第6頁/共80頁綿羊毛綿羊毛縱、橫截面縱、橫截面第7頁/共80頁大麻纖維縱、橫截面大麻纖維縱、橫截面第8頁/共80頁桑蠶絲縱、橫截面桑蠶絲縱、橫截面第9頁/共80頁滌綸纖維縱、橫截面滌綸纖維縱、橫截面第10頁/共80頁晴綸纖維縱、橫截面晴綸纖維縱、橫截面第11頁/共80頁粘膠纖維縱、橫截面粘膠纖維縱、橫截面第12頁/共80頁四孔中空纖維橫截面四孔中空纖維橫截面第13頁/共80頁導(dǎo)電纖維導(dǎo)電纖維第14頁/共80頁第二節(jié)第二節(jié) 紡織纖維的大分子結(jié)構(gòu)紡織纖維的大分子結(jié)構(gòu) 紡織纖維除了無機(jī)纖維（玻纖、石棉纖維、金屬纖維）等外，絕大多數(shù)都紡織纖維除了無機(jī)纖維（玻纖、石棉纖維、金屬纖維）等

5、外，絕大多數(shù)都是高分子化合物（即高聚物）是高分子化合物（即高聚物）, ,分子量很大。分子量很大。第15頁/共80頁一、單基（鏈節(jié)）一、單基（鏈節(jié)） 1 1、定義：、定義： 構(gòu)成纖維大分子的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)單元。構(gòu)成纖維大分子的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)單元。 AAA AA AA AA AA A或或 AA(A)(A)n nA A A A 單基；單基； AA、A A端基；端基； n n 聚合度；聚合度； 第16頁/共80頁2 2、常用紡織纖維單基的化學(xué)組、常用紡織纖維單基的化學(xué)組成：成： 第17頁/共80頁常用纖維的單基 纖維素纖維： -葡萄糖?；?蛋白質(zhì)纖維： -氨基酸剩基 滌綸：對(duì)苯二甲酸乙二酯 錦綸：己內(nèi)酰胺

6、 丙綸：丙烯 腈綸：丙烯腈第18頁/共80頁第19頁/共80頁 單基的化學(xué)結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)的種類決定了纖維的耐酸、耐堿、耐光、吸濕、染色性等，單基中極性官能團(tuán)的單基的化學(xué)結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)的種類決定了纖維的耐酸、耐堿、耐光、吸濕、染色性等，單基中極性官能團(tuán)的數(shù)量、極性強(qiáng)弱對(duì)纖維的性質(zhì)影響很大。數(shù)量、極性強(qiáng)弱對(duì)纖維的性質(zhì)影響很大。 第20頁/共80頁二二. .聚合度聚合度 1) 1)定義：定義： 構(gòu)成纖維大分子的單基的數(shù)目，或一個(gè)構(gòu)成纖維大分子的單基的數(shù)目，或一個(gè) 大分子中的單基重復(fù)的次數(shù)（大分子中的單基重復(fù)的次數(shù)（n n）。）。 大分子的分子量單基的分子量大分子的分子量單基的分子量聚合度聚合度第21頁/

7、共80頁常用纖維的常用纖維的n n：棉麻的聚合度很高棉麻的聚合度很高 ，成千，成千上萬；上萬；羊毛羊毛 n n576576； 蠶絲蠶絲 n n400400再生纖維素纖維再生纖維素纖維 300-600300-600滌綸滌綸 130130 晴綸晴綸 1000100015001500 維綸維綸 n n17001700 丙綸丙綸 n n310-430 310-430 一根纖維中各個(gè)大分子的一根纖維中各個(gè)大分子的n n不盡相同，具有不盡相同，具有一定的分布一定的分布 高聚物大分子的多分散性。高聚物大分子的多分散性。第22頁/共80頁2)2)聚合度與力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系：聚合度與力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系： nnnn臨臨，

8、纖維開始具有強(qiáng)力；，纖維開始具有強(qiáng)力； nn，纖維強(qiáng)力，纖維強(qiáng)力（nn；大分子間的結(jié)合鍵；大分子間的結(jié)合鍵結(jié)合能量變大）；結(jié)合能量變大）； 但但n n增加至一定程度，強(qiáng)力趨于不變。增加至一定程度，強(qiáng)力趨于不變。 n n低時(shí)，一般來說，纖維的強(qiáng)度低些，濕強(qiáng)度也低些，脆性明顯些。低時(shí)，一般來說，纖維的強(qiáng)度低些，濕強(qiáng)度也低些，脆性明顯些。第23頁/共80頁聚合度與力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系 強(qiáng)度 P聚合度 n no 制造化纖時(shí)，要控制n n的大小n n太小強(qiáng)度不好；n n太大紡絲困難第24頁/共80頁 n n的分布：希望的分布：希望n n的分布集中些，分散度小些，這對(duì)纖維的強(qiáng)度，耐磨性、的分布集中些，分散度小些

9、，這對(duì)纖維的強(qiáng)度，耐磨性、耐疲勞性、彈性都有好處。耐疲勞性、彈性都有好處。 制造化纖時(shí)，要控制制造化纖時(shí)，要控制n n的大小。的大小。 n n太小太小強(qiáng)度不好；強(qiáng)度不好；n n太大太大紡絲困難。紡絲困難。第25頁/共80頁三、纖維大分子鏈的支化、構(gòu)型三、纖維大分子鏈的支化、構(gòu)型 纖維大分子的形狀由于單基的鍵接方式的不同，可以分為三種構(gòu)造形式：纖維大分子的形狀由于單基的鍵接方式的不同，可以分為三種構(gòu)造形式： 線型線型linearlinear 枝型枝型branchedbranched 網(wǎng)型網(wǎng)型network(crosslinked)network(crosslinked)第26頁/共80頁第27頁

10、/共80頁四、纖維大分子鏈的內(nèi)旋性、構(gòu)象四、纖維大分子鏈的內(nèi)旋性、構(gòu)象 大分子鏈中的單鍵能繞著它相鄰的鍵按一定鍵角旋轉(zhuǎn)，稱為鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)。大分子鏈中的單鍵能繞著它相鄰的鍵按一定鍵角旋轉(zhuǎn)，稱為鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)。 分子鏈由于圍繞單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的原子在空間的不同排列形式稱為構(gòu)象。分子鏈由于圍繞單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的原子在空間的不同排列形式稱為構(gòu)象。 紡織纖維大分子一般都呈卷曲著的構(gòu)象。紡織纖維大分子一般都呈卷曲著的構(gòu)象。第28頁/共80頁第29頁/共80頁五、纖維大分子鏈的柔曲性五、纖維大分子鏈的柔曲性 1) 1) 定義：指纖維大分子在一定條件下，通過內(nèi)旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)而形成各種形定義：指纖維大分子在一定條件下，通

11、過內(nèi)旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)而形成各種形狀的難易程度的特性。狀的難易程度的特性。 單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)是大分子鏈產(chǎn)生柔曲性的根源。對(duì)于高聚物而言，其中的大單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)是大分子鏈產(chǎn)生柔曲性的根源。對(duì)于高聚物而言，其中的大分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)除了受分子內(nèi)原子或基團(tuán)相互影響外分子間作用力也有很分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)除了受分子內(nèi)原子或基團(tuán)相互影響外分子間作用力也有很大影響。大影響。第30頁/共80頁2) 2) 纖維大分子結(jié)構(gòu)與柔曲性的關(guān)系纖維大分子結(jié)構(gòu)與柔曲性的關(guān)系 主鏈上原子鏈彈性好，鏈節(jié)易繞主軸旋轉(zhuǎn)，主鏈上原子鏈彈性好，鏈節(jié)易繞主軸旋轉(zhuǎn)， 柔曲性柔曲性； 側(cè)鏈較少，鏈節(jié)易繞主軸旋轉(zhuǎn)，側(cè)鏈較少，鏈節(jié)易繞主軸旋轉(zhuǎn)，柔曲性柔曲性 主鏈四周

12、側(cè)基分布對(duì)稱，鏈節(jié)易繞主軸旋主鏈四周側(cè)基分布對(duì)稱，鏈節(jié)易繞主軸旋 轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)，柔曲性柔曲性； 側(cè)基間（大分子間）作用力較少，鏈節(jié)易側(cè)基間（大分子間）作用力較少，鏈節(jié)易 繞主軸旋轉(zhuǎn)，繞主軸旋轉(zhuǎn)，柔曲性柔曲性； 溫度溫度，內(nèi)旋轉(zhuǎn)加劇，大分子鏈柔曲性，內(nèi)旋轉(zhuǎn)加劇，大分子鏈柔曲性。第31頁/共80頁 大分子的柔曲性是判斷高聚物彈性的主要條件之一，長鏈分子由于熱運(yùn)動(dòng)大分子的柔曲性是判斷高聚物彈性的主要條件之一，長鏈分子由于熱運(yùn)動(dòng)而變成彎曲形狀使高度柔曲性，這就是高聚物產(chǎn)生彈性的原因。而變成彎曲形狀使高度柔曲性，這就是高聚物產(chǎn)生彈性的原因。 柔順性好的纖維，受外力易變形，伸長大，彈性較好，結(jié)構(gòu)不易堆砌的十柔順

13、性好的纖維，受外力易變形，伸長大，彈性較好，結(jié)構(gòu)不易堆砌的十分密集，但在外力作用下，易被拉伸，易形成結(jié)晶。分密集，但在外力作用下，易被拉伸，易形成結(jié)晶。第32頁/共80頁 小結(jié)：小結(jié)： 纖維大分子是由許多個(gè)單基通過共價(jià)鍵連接而成的線型大分子。 纖維大分子分子量大，分子鏈長。 纖維大分子的主鏈一般都具有一定的內(nèi)旋轉(zhuǎn)自由度，使大分子鏈具有一定的柔曲性。 由于熱運(yùn)動(dòng)，在不同條件下，纖維大分子的構(gòu)象可以不斷改變。 第33頁/共80頁第三節(jié)第三節(jié) 紡織纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)紡織纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)一、大分子間作用力（次價(jià)鍵力）一、大分子間作用力（次價(jià)鍵力） 纖維大分子間的作用力與大分子鏈間的相對(duì)位纖維大分子間的作

14、用力與大分子鏈間的相對(duì)位 置，鏈的形狀、大分子排列的密度及鏈的柔曲置，鏈的形狀、大分子排列的密度及鏈的柔曲 性等有關(guān)。這種作用力使纖維中的大分子形成性等有關(guān)。這種作用力使纖維中的大分子形成 一種較穩(wěn)定的相對(duì)位置，或較牢固的結(jié)合，使一種較穩(wěn)定的相對(duì)位置，或較牢固的結(jié)合，使 纖維具有一定的物理機(jī)械性質(zhì)。纖維具有一定的物理機(jī)械性質(zhì)。第34頁/共80頁纖維大分子的次價(jià)鍵力包括范得華纖維大分子的次價(jià)鍵力包括范得華力、氫鍵、鹽式鍵、化學(xué)鍵、其產(chǎn)力、氫鍵、鹽式鍵、化學(xué)鍵、其產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)如下生的原因及特點(diǎn)如下第35頁/共80頁名稱名稱產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因特點(diǎn)特點(diǎn)范范得得華華力力定向力定向力產(chǎn)生于極性分子間，是

15、由它們的永產(chǎn)生于極性分子間，是由它們的永久偶極矩作用而產(chǎn)生的久偶極矩作用而產(chǎn)生的作用能量作用能量3 35 5千卡千卡/ /克分克分子子 與溫度有關(guān)與溫度有關(guān)誘導(dǎo)力誘導(dǎo)力由相鄰分子間的誘導(dǎo)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的，由相鄰分子間的誘導(dǎo)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的，產(chǎn)生于極性分子與非極性分子之間產(chǎn)生于極性分子與非極性分子之間1.51.53 3千卡千卡/ /克分克分子子 與溫度有關(guān)與溫度有關(guān)色散力色散力由相鄰原子上的電子云旋轉(zhuǎn)引起瞬由相鄰原子上的電子云旋轉(zhuǎn)引起瞬時(shí)的偶極矩而產(chǎn)生的。產(chǎn)生一切非時(shí)的偶極矩而產(chǎn)生的。產(chǎn)生一切非極性分子中。極性分子中。0.20.22 2千卡千卡/ /克分克分子子 與溫度無關(guān)與溫度無關(guān)氫鍵氫鍵大分子側(cè)基（

16、或部分主鏈上）極性大分子側(cè)基（或部分主鏈上）極性基團(tuán)之間的靜電吸引力（如基團(tuán)之間的靜電吸引力（如NHNH， COOHCOOH，OHOH，CONHCONH等）等）能量能量1.31.310.210.2千卡千卡/ /克克分子距離分子距離2.32.33.2A3.2A 與與溫度有關(guān)溫度有關(guān)鹽式鍵鹽式鍵在部分大分子側(cè)基上，某些成對(duì)基在部分大分子側(cè)基上，某些成對(duì)基團(tuán)之間接近時(shí)，產(chǎn)生能級(jí)躍遷的原團(tuán)之間接近時(shí)，產(chǎn)生能級(jí)躍遷的原子轉(zhuǎn)移，從而基團(tuán)間形成相互結(jié)合子轉(zhuǎn)移，從而基團(tuán)間形成相互結(jié)合的化學(xué)鍵的化學(xué)鍵是化學(xué)鍵中作用力較弱是化學(xué)鍵中作用力較弱的一種，能量的一種，能量30305050千千卡卡/ /克分子克分子 化學(xué)

17、鍵化學(xué)鍵少數(shù)纖維的大分子之間存在這橋式少數(shù)纖維的大分子之間存在這橋式側(cè)基。側(cè)基?；瘜W(xué)鍵化學(xué)鍵主要包括共價(jià)鍵、離主要包括共價(jià)鍵、離子鍵和金屬鍵子鍵和金屬鍵能量能量5050200200千卡千卡/ /克分克分子子 第36頁/共80頁 四種結(jié)合力的能量大?。核姆N結(jié)合力的能量大小： 化學(xué)鍵鹽式鍵氫鍵范得華力化學(xué)鍵鹽式鍵氫鍵范得華力 四種結(jié)合力的作用距離：四種結(jié)合力的作用距離： 化學(xué)鍵鹽式鍵氫鍵范得華力化學(xué)鍵鹽式鍵氫鍵范得華力第37頁/共80頁總結(jié)：總結(jié)： 纖維大分子鏈間的作用力纖維大分子鏈間的作用力范德華力范德華力 存在于一切分子之間的一種吸引力。 包括定向力、誘導(dǎo)力、色散力。 作用范圍小于1納米，作用

18、能比化學(xué)鍵小1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。第38頁/共80頁 氫鍵氫鍵 極性很強(qiáng)的X-H鍵上的氫原子，與另一個(gè)鍵上電負(fù)性很大的原子Y上的孤對(duì)電子相互吸引而形成的一種鍵（XHY)。 發(fā)生在分子極性基團(tuán)之間的作用力。 鍵能與范德華力的數(shù)量級(jí)相同 第39頁/共80頁 紡織纖維中常見的氫鍵： OHO NH O NH N CH N第40頁/共80頁 鹽式鍵鹽式鍵 存在于部分纖維大分子間。 如羊毛、蠶絲大分子側(cè)基上的羧基（COOH）和氨基（NH 2 ）可形成鹽式鍵 COO + H 3 N 鹽式鍵鍵能大于氫鍵，小于化學(xué)鍵 第41頁/共80頁 化學(xué)鍵化學(xué)鍵 網(wǎng)狀構(gòu)造的大分子可由化學(xué)鍵構(gòu)成交聯(lián)。 部分纖維，如羊毛和蠶絲的橋式

19、側(cè)基中存在二硫鍵和（SS）酯鍵（CO） O第42頁/共80頁纖維大分子主要是通過范德華力和氫鍵聚集在一起。分子間力的大小取決于： 1.單基化學(xué)組成（原子團(tuán)多少、極性集 團(tuán)數(shù)目、極性強(qiáng)弱） 2.聚合度 3.分子間距離第43頁/共80頁 二、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 超分子結(jié)構(gòu)（聚集態(tài)結(jié)構(gòu)）超分子結(jié)構(gòu)（聚集態(tài)結(jié)構(gòu)）：具有一定構(gòu)象的大分子鏈通過分子鏈間的作用力而相互排列、堆砌而成的結(jié)構(gòu)。 纖維的超分子結(jié)構(gòu)是在天然纖維的生長過程或化學(xué)纖維的紡絲成形及后加工過程中形成的。 第44頁/共80頁 高聚物的基本性質(zhì)取決于大分子結(jié)構(gòu)，而實(shí)際高聚物材料或制品的使用性能則直接取決于在加工過程中形成的超分子結(jié)構(gòu)（聚集態(tài)結(jié)

20、構(gòu)）。第45頁/共80頁 1 1、結(jié)晶、結(jié)晶 Crystallinity （1 1）結(jié)晶區(qū)：纖維大分子有規(guī)律地整齊排列的）結(jié)晶區(qū)：纖維大分子有規(guī)律地整齊排列的區(qū)域。區(qū)域。（2 2）結(jié)晶態(tài)：纖維大分子有規(guī)律地整齊排列的狀）結(jié)晶態(tài)：纖維大分子有規(guī)律地整齊排列的狀態(tài)。態(tài)。（3 3）結(jié)晶度：纖維內(nèi)部結(jié)晶區(qū)占整個(gè)纖維的百分）結(jié)晶度：纖維內(nèi)部結(jié)晶區(qū)占整個(gè)纖維的百分率。率。（4 4）非晶態(tài)：纖維大分子無規(guī)律地亂排列的狀態(tài)。）非晶態(tài)：纖維大分子無規(guī)律地亂排列的狀態(tài)。（5 5）非晶區(qū)：纖維大分子無規(guī)律地亂排列的區(qū)域。）非晶區(qū)：纖維大分子無規(guī)律地亂排列的區(qū)域。Crystalline regions: adjace

21、nt polymers are packed with spatial orderAmorphous regions: no spatial order第46頁/共80頁 重量結(jié)晶度：纖維內(nèi)結(jié)晶區(qū)的重重量結(jié)晶度：纖維內(nèi)結(jié)晶區(qū)的重量占纖維總重量的百分率。量占纖維總重量的百分率。 體積結(jié)晶度：纖維內(nèi)結(jié)晶區(qū)的體體積結(jié)晶度：纖維內(nèi)結(jié)晶區(qū)的體積占纖維總體積的百分率。積占纖維總體積的百分率。第47頁/共80頁 晶區(qū)特點(diǎn)晶區(qū)特點(diǎn) 1) 1)大分子鏈段排列規(guī)整大分子鏈段排列規(guī)整 2)2)結(jié)構(gòu)緊密，縫隙，孔洞較少結(jié)構(gòu)緊密，縫隙，孔洞較少 3)3)相互間結(jié)合力強(qiáng)，互相接近的基團(tuán)結(jié)合力飽相互間結(jié)合力強(qiáng)，互相接近的基

22、團(tuán)結(jié)合力飽和和 結(jié)晶度結(jié)晶度 纖維的拉伸強(qiáng)度、初始模量、纖維的拉伸強(qiáng)度、初始模量、 硬硬度、尺寸穩(wěn)定性、密度度、尺寸穩(wěn)定性、密度，纖維的吸濕性、染，纖維的吸濕性、染料吸著性、潤脹性、柔軟性、化學(xué)活潑性料吸著性、潤脹性、柔軟性、化學(xué)活潑性。第48頁/共80頁非晶區(qū)特點(diǎn)：非晶區(qū)特點(diǎn)： 1)1)大分子鏈段排列混亂，無規(guī)律；大分子鏈段排列混亂，無規(guī)律；2)2)結(jié)構(gòu)松散，有較多的縫隙，孔洞；結(jié)構(gòu)松散，有較多的縫隙，孔洞；3)3)相互間結(jié)合力小，互相接近的基團(tuán)結(jié)合力沒相互間結(jié)合力小，互相接近的基團(tuán)結(jié)合力沒 飽和。飽和。 結(jié)晶度結(jié)晶度纖維吸濕性纖維吸濕性；容易染色；拉伸強(qiáng)度較小，變形較；容易染色；拉伸強(qiáng)度較

23、小，變形較大，纖維較柔軟，耐沖擊性，彈性有所改善，密度較小，化學(xué)大，纖維較柔軟，耐沖擊性，彈性有所改善，密度較小，化學(xué)反應(yīng)性比較活潑反應(yīng)性比較活潑 。第49頁/共80頁2 2、取向度、取向度Orientation 1) 1)定義：指大分子或鏈段等各種不同結(jié)構(gòu)單定義：指大分子或鏈段等各種不同結(jié)構(gòu)單元元 包括微晶體沿纖維軸規(guī)則排列程包括微晶體沿纖維軸規(guī)則排列程度。度。Highly oriented: large proportion of polymer chains are aligned with the fiber axis 結(jié)晶與取向是兩個(gè)概念，結(jié)晶度大不一定取向度結(jié)晶與取向是兩個(gè)概念，結(jié)

24、晶度大不一定取向度高，取向應(yīng)包括微晶體的取向。除了卷繞絲，一高，取向應(yīng)包括微晶體的取向。除了卷繞絲，一般說來，結(jié)晶度高，取向度也高。般說來，結(jié)晶度高，取向度也高。 第50頁/共80頁2)2)取向度與纖維性能間的關(guān)系：取向度與纖維性能間的關(guān)系： 纖維的取向度大，大分子可能承受的軸向拉力也大，拉伸強(qiáng)度較大，伸長較小，模量較高，光澤教好，各纖維的取向度大，大分子可能承受的軸向拉力也大，拉伸強(qiáng)度較大，伸長較小，模量較高，光澤教好，各向異性明顯向異性明顯 。第51頁/共80頁Tensile behavior of natural fibers第52頁/共80頁第四節(jié)第四節(jié) 纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)微

25、形態(tài)結(jié)構(gòu)：微形態(tài)結(jié)構(gòu)：用電子顯微鏡能觀測(cè)到的結(jié)構(gòu)。如微纖，微孔，裂縫等用電子顯微鏡能觀測(cè)到的結(jié)構(gòu)。如微纖，微孔，裂縫等宏形態(tài)結(jié)構(gòu)：用光學(xué)顯微鏡能觀測(cè)到的結(jié)構(gòu)。如皮芯結(jié)構(gòu)，表面形態(tài)等。宏形態(tài)結(jié)構(gòu)：用光學(xué)顯微鏡能觀測(cè)到的結(jié)構(gòu)。如皮芯結(jié)構(gòu)，表面形態(tài)等。第53頁/共80頁研究纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的意義研究纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的意義 形態(tài)結(jié)構(gòu)與纖維性質(zhì)密切相關(guān)形態(tài)結(jié)構(gòu)與纖維性質(zhì)密切相關(guān) 抱合力、可紡性、摩擦性能、粘合性、光澤、手感、保暖性、吸濕性抱合力、可紡性、摩擦性能、粘合性、光澤、手感、保暖性、吸濕性第54頁/共80頁第五節(jié)第五節(jié) 纖維素纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)纖維素纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一、纖維素纖維的大分子結(jié)構(gòu)一、纖維素纖維的大

26、分子結(jié)構(gòu)纖維素大分子的基本鏈結(jié)是纖維素大分子的基本鏈結(jié)是- -葡萄糖剩基。葡萄糖?；?。第55頁/共80頁 纖維素纖維大分子中纖維素二糖由相鄰纖維素纖維大分子中纖維素二糖由相鄰2 2個(gè)葡萄糖?；聪?qū)ΨQ、一正一個(gè)葡萄糖?；聪?qū)ΨQ、一正一反連接而成，它的空間結(jié)構(gòu)屬于椅式結(jié)構(gòu)：反連接而成，它的空間結(jié)構(gòu)屬于椅式結(jié)構(gòu)：第56頁/共80頁二、纖維素大分子的超分子結(jié)構(gòu)二、纖維素大分子的超分子結(jié)構(gòu) 結(jié)晶結(jié)構(gòu)的最小單元（晶胞）是由五個(gè)平行排列的纖維素大分子在兩個(gè)氧結(jié)晶結(jié)構(gòu)的最小單元（晶胞）是由五個(gè)平行排列的纖維素大分子在兩個(gè)氧六環(huán)的一段上組成：六環(huán)的一段上組成：第57頁/共80頁三、纖維素纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)三、纖

27、維素纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)1 1、棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)、棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu) 棉纖維由外向內(nèi)是由初生層、次生層和中腔三個(gè)部分組成：棉纖維由外向內(nèi)是由初生層、次生層和中腔三個(gè)部分組成：第58頁/共80頁（1 1）初生層）初生層 其外皮是一層極薄的蠟質(zhì)與果膠的淀積層，外層之內(nèi)是纖維的初生胞壁。一般認(rèn)為初生胞壁由原纖呈網(wǎng)狀其外皮是一層極薄的蠟質(zhì)與果膠的淀積層，外層之內(nèi)是纖維的初生胞壁。一般認(rèn)為初生胞壁由原纖呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成。初生層很薄，纖維素含量不多。結(jié)構(gòu)組成。初生層很薄，纖維素含量不多。第59頁/共80頁（2 2）次生層）次生層 次生胞壁占棉纖維的絕大部分。它在棉纖維生長期間由外向內(nèi)逐漸分層沉次生胞壁占棉纖維的絕大

28、部分。它在棉纖維生長期間由外向內(nèi)逐漸分層沉淀，形成日輪。次生胞壁也分為三層：外層淀，形成日輪。次生胞壁也分為三層：外層S S1 1，中層，中層S S2 2，內(nèi)層，內(nèi)層S S3 3。第60頁/共80頁（3 3）中腔）中腔 棉纖維的中空部分，其內(nèi)留有少數(shù)原生質(zhì)和細(xì)胞核殘余，它對(duì)棉纖維顏色有影響。棉纖維的中空部分，其內(nèi)留有少數(shù)原生質(zhì)和細(xì)胞核殘余，它對(duì)棉纖維顏色有影響。第61頁/共80頁 棉纖維成熟后截面呈腰圓形，次生胞壁各個(gè)位置上的密度發(fā)生變化，微原棉纖維成熟后截面呈腰圓形，次生胞壁各個(gè)位置上的密度發(fā)生變化，微原纖的集積方式也要隨之改變，因此原纖的膨化能力和試劑的可及性都不一纖的集積方式也要隨之改變

29、，因此原纖的膨化能力和試劑的可及性都不一樣。樣。第62頁/共80頁2 2、麻纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)、麻纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu) 麻纖維成束聚集生長在植物的韌皮部或葉中。單纖維是管狀的植物細(xì)胞，兩端封閉。纖維之間用果膠相粘麻纖維成束聚集生長在植物的韌皮部或葉中。單纖維是管狀的植物細(xì)胞，兩端封閉。纖維之間用果膠相粘接，經(jīng)脫膠后纖維分離。接，經(jīng)脫膠后纖維分離。 麻纖維具有初生層，次生層和第三層，其內(nèi)纖維素分層沉積，纖維素大分子也將集成原纖結(jié)構(gòu)。麻纖維具有初生層，次生層和第三層，其內(nèi)纖維素分層沉積，纖維素大分子也將集成原纖結(jié)構(gòu)。第63頁/共80頁3 3、粘膠纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)、粘膠纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu) 粘膠纖維中纖維素大分子聚集

30、成微原纖，原纖和聚原纖再形成粘膠纖維中纖維素大分子聚集成微原纖，原纖和聚原纖再形成纖維；纖維； 粘膠纖維部分初生層和次生層，沒有粘膠纖維部分初生層和次生層，沒有“日輪日輪”層。但有皮芯結(jié)層。但有皮芯結(jié)構(gòu)和鋸齒形截面；構(gòu)和鋸齒形截面； 一般而言，皮芯層凝固速度差別越大，截面形狀越不規(guī)則，皮一般而言，皮芯層凝固速度差別越大，截面形狀越不規(guī)則，皮層與芯層相比，具有較小的結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)，結(jié)構(gòu)比較均一，層與芯層相比，具有較小的結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)，結(jié)構(gòu)比較均一，溶脹性較小，可能存在亞纖維管空隙，密度較小，取向度較高。溶脹性較小，可能存在亞纖維管空隙，密度較小，取向度較高。第64頁/共80頁第六節(jié)第六節(jié) 蛋

31、白質(zhì)纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)纖維的大分子結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)纖維的大分子結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)大分子的基本鏈節(jié)是蛋白質(zhì)大分子的基本鏈節(jié)是-氨基酸?；揽侩逆I連結(jié)而成，其化學(xué)結(jié)構(gòu)是如下圖。氨基酸?；揽侩逆I連結(jié)而成，其化學(xué)結(jié)構(gòu)是如下圖。第65頁/共80頁 R R基團(tuán)不同形成的基團(tuán)不同形成的-氨基酸也不同，有酸性，堿性和中性的。氨基酸也不同，有酸性，堿性和中性的。 蛋白質(zhì)大分子可以是直線狀的曲折鏈（蛋白質(zhì)大分子可以是直線狀的曲折鏈（型），也可以是螺旋鏈（型），也可以是螺旋鏈（型）型） （見后頁圖）（見后頁圖） 。羊毛纖維中兩種都有，蠶絲基本是直線狀的曲折鏈。羊毛纖維中兩種都有，蠶絲基本是直線狀的曲折鏈。第66頁/共80頁第67頁/共80頁二、蛋白質(zhì)纖維的超分子結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)纖維的超分子結(jié)構(gòu) 羊毛中大分子間依靠范德華力，氫鍵，鹽式鍵