第七章 常用纤维的结构与性质
第一节 纤维素纤维（棉、麻、粘胶）
? 一,结构
1.大分子结构
（ 1）化学组成
纤维素 （ C,H,O组成）
伴生物 …… 棉：蜡质、糖粉、果胶、灰分，占
5%左右
麻：比棉含量要高（各种麻不同）
粘胶：无
（ 2）单基
特征基团有：氧六环； 6个 -OH；氧桥 — O—
单基连接方式,1-4甙键连接，在空间转 180°, ∵ 大分子内有氢键。
（ 3）空间形态：椅式结构
? 2.超分子结构
? 大分子间作用力：强大的氢键力，还有范德
华力。
? 结晶度：棉是 60～ 70%左右；麻 >70%；
粘胶是 30～ 40%
? 取向度：棉是 20～ 30° ；麻是 7～ 8° ；
? 粘胶 —— 看抽伸倍数，可人为控制，普通
粘纤 30° 左右。
? 缝隙空洞：棉较小；粘纤较大
? 3.形态结构
? 棉：腰圆形，有中腔，扁平带状，有
天然转曲。
? 苎麻：腰圆形，有中腔裂缝。
? 粘胶：纵向有构槽，截面呈锯齿形，有
皮芯层。
二、性质
1.机械性质
2.
棉 麻 粘纤
强度（ g/d） 3-4.9 更高 2.5-3.1 g/d
湿强 /干强 >1 >1 40-50%
伸长率 3-7% 较小 16-22%
初始模量 较大 最大 较小
? 3.耐酸碱性
? 与酸作用 …… 氧桥断裂，氧化裂解；
? （酸对纤维素大分子中甙键的水解起催化作
用，使聚合度下降，不耐硫酸、盐酸等）
? 与碱作用 …… 形成碱纤维素。
? 4.其它
? 易燃烧，不熔融,150℃ 分解；
? 棉、麻易霉；
? * 粘胶另有品种,富纤、强力粘胶。
?
? * 醋酯纤维（ acetate)
? 纤维素 +醋酐 —— 醋酸酯 —— 纺丝成纤维
? — OH被 — COOCH3取代；
? 截面呈梅花状，无皮芯结构；
? 强力较小，伸长较大，柔软，弹性比粘胶好。
?
? * 丝光棉
? 丝光 —— 通常是指棉织品（纱、布）在紧张状态下经浓碱液 (NaOH
或液氨 )处理，以获得持久的光泽，并提高对染料吸附能力的加工过
程。
? 丝光后的 结构变化,天然转曲消失成为棒状；
? 无定形区有所增加，结晶区有所下降；
? 取向度视张力变化而定。
? 性能变化,光泽、染色性改善；
? 强力增大，延伸度下降；
? 化学性能活泼。
第二节 天然蛋白质纤维
? 一,结构
? 1,大分子结构
? （ 1）化学组成
? 羊毛：蛋白质角朊； C,H,O,N,S元素组成。
? 丝：蛋白质丝素（ 70-80%），少量丝胶（ 20-30%）；
? C,H,O,N元素组成。
? *柞蚕丝 —— 丝素 85%
? （ 2）单基
? R侧基 — 羊毛：多、复杂，约 25种氨基酸；
? 蚕丝：少、简单，约 18种氨基酸。
? （ 3）空间形态：
? 羊毛的稳定结构是 α型,α型加外力 —— β型,β型去外
力 —— α型；
? 蚕丝的稳定结构是 β。
? 2.超分子结构
? 分子间力 —— 羊毛：范德华力、盐
式键、氢键、硫键力；
? 蚕丝：范德华力、盐式键、
氢键
? 结晶、取向 —— 羊毛的结晶度、取向
度低，而蚕丝的较大。
? 3,形态结构：
? 羊毛 由鳞片层、皮质层、髓质层组成。
? 1)鳞片层：
? 作用 —— ① 保护纤维，使羊毛内层组织不受外界的生物,化学、机械等
作用；
? ②由于鳞片具有方向性，形成差微摩擦效应。
? 鳞片形状,环状、瓦状、龟裂状
?
? 2)皮质层：羊毛纤维的主体，占 90%左右。
? 皮质细胞：正皮质 —— 结构疏松；
? 偏皮质（副皮质） —— 结构紧密；
? 双边结构,细羊毛的正副皮质细胞（结构与性能不同）分布于纤维的两
侧，并在长度方向上不断转换位置，正皮质一般在纤维卷曲处的外侧，而副
皮质处于卷曲的内侧，使羊毛具有天然卷曲。这种结构成之。
? 3)髓质层：存在于粗羊毛中；羊毛越粗，中腔髓质层的比例越大，羊毛品
质越低。
? 缩绒性,羊毛在湿热及化学试剂作用下，经机械外力反复挤压，纤维集
合体逐渐收缩紧密，并相互穿插，纠缠，交编毡化。这一性能称之。
? 利：缩绒使毛织物有独特的风格；
? 弊：缩绒使毛织物的尺寸稳定性变差（洗涤后易收缩，变形）；
? 影响穿着的舒适性与美观（起毛起球）
? 蚕丝,丝素外包有丝胶；
? 纵向平滑，截面为不规则三角形。
2.性质
羊毛 蚕丝
强度 小 较大
伸长 较大（ 25~-35%） 较小（ 15~25%）
初始模量 小 较大
弹性 好 较差
吸湿性 好（ 15%） 较好（ 11%）
耐热性 较差
耐微生物性 耐霉不耐蛀
化学性质 耐酸不耐碱（蚕丝比羊毛稍差）
比重（ g/cm3） 1.32 1.33~1.45
特性 缩绒性 光泽、悬垂性、丝鸣
第三节 化学纤维
? 涤纶
? 锦纶
? 腈纶
? 维纶
? 丙纶
? 氨纶
1．结构
大分子结构：
特征基团有：苯环 —— 具有刚性和惰性；
酯基 -COO- —— 弱极性基团；
脂肪基 —— 柔性基团。
大分子无卷曲，基本上书带曲折状的直链
超分子结构,
大分子间主要是靠范德华力；结晶度较大，取向度也较高。
? 2．性质
? （ 1）机械性质
? 断裂强度较高，伸长率大；初始模量高；弹性回复性
好；
? 织物挺括，耐磨性较好，尺寸稳定性较好。
? （ 2）吸湿染色差
? W=0.4%；不能采用常温染色。
? 易起静电，耐污性差。
? （ 3）热学性质
? 熔点高，达 255-265℃ ；耐热性和热稳定性好
? （ 4）光学性质
? 耐光性好，仅次于腈纶
? （ 5）耐酸不耐强碱，不霉不蛀
? （ 6）密度,1.38 g/cm3 Back
? 1,结构
? 分子式,H [ NH（ CH2） 5CO] n
OH 锦纶 6
? H [ NH（ CH2） 6NHCO（ CH2） 4 CO]
n OH 锦纶 66
? 特征基团：有极性集团 — CONH— ； — NH2； —
COOH；
? 单基较长，无支链，属柔性基团
? 锦纶是柔曲大分子，空间呈平面锯齿形。
? 有范德华力、氢键力；结晶度比涤纶略低。
? 2.性质
? （ 1）机械性质
? 断裂强度、屈曲强度较高，伸长大；
? 初始模量较低，断裂功大；
? 弹性好，耐磨性好，织物的保形性和挺括性较差。
? （ 2）吸湿染色性
? W=4.5%，比涤纶好
? （ 3）热学性质
? 耐热性差；
? 安全使用温度：低于 93° C（锦纶 6），低于 130° C
（锦纶 66）；
? 熔点,215° C（锦纶 6）,250° C（锦纶 66）
? （ 4）耐光性差
? （ 5）耐碱不耐酸
? （ 6）密度较小,1.14 g/cm3 Back
? 第一单体：丙烯腈（超过 85%）
? 第二单体：丙烯酸甲酯、甲醛丙烯酸甲
酯、醋酸乙烯酯等
? 第三单体：引入一定量带有酸性或碱性
亲染料的基团
? 1.结构
? 准结晶结构
? 2.性质
? 强度较低，伸长较大；
? 初始模量,E锦纶 <E腈纶 <E涤纶；
? 弹性：比棉、麻、粘胶好，但比羊毛、涤纶、
锦纶差；
? 染色性较好；没有明显的熔点，不会产生熔孔
现象；
? 耐光性特别好；
? 耐酸也耐碱；
? 密度较小,1.17g/cm3 Back
? 1.结构：
? 皮芯层结构，截面形状,浓度 30%，哑铃状；浓度 40%，
圆形；
? 大分子主链呈平面锯齿形。
? 2.性质
? 机械性质：强度较高，伸长率不大，初始模量比涤纶低，
弹性较差，耐磨性较好。
? 吸湿染色性,W=5.0%,在合纤中，吸湿性居于首位 ;
? 染色性不好，色泽不鲜艳
? 热学性质：耐干热稳定性较好，耐热水性较差。
? 耐碱不耐强酸；
? 耐光性、耐腐蚀性较好；
? 热传导系数低，保暖性较好；
? 1,结构
? 分子间不存在强的化学结合力。
? 等规聚丙烯分子量相当高，具有较高的立体规
整性，易结晶。
? 2,性质
? 机械性质：强度较高，伸长率较大，初始模
量不高，弹性很好，耐磨性好。
? 吸湿染色性：吸湿性、染色性很差
? 热学性质：熔点低，耐湿热不耐干热
? 耐光性特别差，易老化
? 化学稳定性很好，耐酸、耐碱、耐其他化学
试剂
? 密度最轻,0.91g/cm3 Back
? 1．结构
? 嵌段共聚物
? 由具有柔性的不结晶的低分子软链段（如聚酯或聚醚链
段）和具有刚性的结晶的硬链段（如二异氰酸酯）共聚而
成。
? 2,性质
? 机械性质：强度较低，伸长率大（ 450～ 800%）；初始
模量低，弹性特别好
? 吸湿性较差 W=0.8-1%
? 热学性质：在日光照射下稍微发黄，且强度稍有下降
? 具有较好的耐酸碱性、耐光性等
? 密度小,1.0-1.3g/cm3
?
? 氨纶纤维一般不单独使用，而是与其它纤维混合使用。
? 三种形式,裸丝
? 单层或双层色覆纱
? 包芯纱
第一节 纤维素纤维（棉、麻、粘胶）
? 一,结构
1.大分子结构
（ 1）化学组成
纤维素 （ C,H,O组成）
伴生物 …… 棉：蜡质、糖粉、果胶、灰分，占
5%左右
麻：比棉含量要高（各种麻不同）
粘胶：无
（ 2）单基
特征基团有：氧六环； 6个 -OH；氧桥 — O—
单基连接方式,1-4甙键连接，在空间转 180°, ∵ 大分子内有氢键。
（ 3）空间形态：椅式结构
? 2.超分子结构
? 大分子间作用力：强大的氢键力，还有范德
华力。
? 结晶度：棉是 60～ 70%左右；麻 >70%；
粘胶是 30～ 40%
? 取向度：棉是 20～ 30° ；麻是 7～ 8° ；
? 粘胶 —— 看抽伸倍数，可人为控制，普通
粘纤 30° 左右。
? 缝隙空洞：棉较小；粘纤较大
? 3.形态结构
? 棉：腰圆形，有中腔，扁平带状，有
天然转曲。
? 苎麻：腰圆形，有中腔裂缝。
? 粘胶：纵向有构槽，截面呈锯齿形，有
皮芯层。
二、性质
1.机械性质
2.
棉 麻 粘纤
强度（ g/d） 3-4.9 更高 2.5-3.1 g/d
湿强 /干强 >1 >1 40-50%
伸长率 3-7% 较小 16-22%
初始模量 较大 最大 较小
? 3.耐酸碱性
? 与酸作用 …… 氧桥断裂，氧化裂解；
? （酸对纤维素大分子中甙键的水解起催化作
用，使聚合度下降，不耐硫酸、盐酸等）
? 与碱作用 …… 形成碱纤维素。
? 4.其它
? 易燃烧，不熔融,150℃ 分解；
? 棉、麻易霉；
? * 粘胶另有品种,富纤、强力粘胶。
?
? * 醋酯纤维（ acetate)
? 纤维素 +醋酐 —— 醋酸酯 —— 纺丝成纤维
? — OH被 — COOCH3取代；
? 截面呈梅花状，无皮芯结构；
? 强力较小，伸长较大，柔软，弹性比粘胶好。
?
? * 丝光棉
? 丝光 —— 通常是指棉织品（纱、布）在紧张状态下经浓碱液 (NaOH
或液氨 )处理，以获得持久的光泽，并提高对染料吸附能力的加工过
程。
? 丝光后的 结构变化,天然转曲消失成为棒状；
? 无定形区有所增加，结晶区有所下降；
? 取向度视张力变化而定。
? 性能变化,光泽、染色性改善；
? 强力增大，延伸度下降；
? 化学性能活泼。
第二节 天然蛋白质纤维
? 一,结构
? 1,大分子结构
? （ 1）化学组成
? 羊毛：蛋白质角朊； C,H,O,N,S元素组成。
? 丝：蛋白质丝素（ 70-80%），少量丝胶（ 20-30%）；
? C,H,O,N元素组成。
? *柞蚕丝 —— 丝素 85%
? （ 2）单基
? R侧基 — 羊毛：多、复杂，约 25种氨基酸；
? 蚕丝：少、简单，约 18种氨基酸。
? （ 3）空间形态：
? 羊毛的稳定结构是 α型,α型加外力 —— β型,β型去外
力 —— α型；
? 蚕丝的稳定结构是 β。
? 2.超分子结构
? 分子间力 —— 羊毛：范德华力、盐
式键、氢键、硫键力；
? 蚕丝：范德华力、盐式键、
氢键
? 结晶、取向 —— 羊毛的结晶度、取向
度低，而蚕丝的较大。
? 3,形态结构：
? 羊毛 由鳞片层、皮质层、髓质层组成。
? 1)鳞片层：
? 作用 —— ① 保护纤维，使羊毛内层组织不受外界的生物,化学、机械等
作用；
? ②由于鳞片具有方向性，形成差微摩擦效应。
? 鳞片形状,环状、瓦状、龟裂状
?
? 2)皮质层：羊毛纤维的主体，占 90%左右。
? 皮质细胞：正皮质 —— 结构疏松；
? 偏皮质（副皮质） —— 结构紧密；
? 双边结构,细羊毛的正副皮质细胞（结构与性能不同）分布于纤维的两
侧，并在长度方向上不断转换位置，正皮质一般在纤维卷曲处的外侧，而副
皮质处于卷曲的内侧，使羊毛具有天然卷曲。这种结构成之。
? 3)髓质层：存在于粗羊毛中；羊毛越粗，中腔髓质层的比例越大，羊毛品
质越低。
? 缩绒性,羊毛在湿热及化学试剂作用下，经机械外力反复挤压，纤维集
合体逐渐收缩紧密，并相互穿插，纠缠，交编毡化。这一性能称之。
? 利：缩绒使毛织物有独特的风格；
? 弊：缩绒使毛织物的尺寸稳定性变差（洗涤后易收缩，变形）；
? 影响穿着的舒适性与美观（起毛起球）
? 蚕丝,丝素外包有丝胶；
? 纵向平滑，截面为不规则三角形。
2.性质
羊毛 蚕丝
强度 小 较大
伸长 较大（ 25~-35%） 较小（ 15~25%）
初始模量 小 较大
弹性 好 较差
吸湿性 好（ 15%） 较好（ 11%）
耐热性 较差
耐微生物性 耐霉不耐蛀
化学性质 耐酸不耐碱（蚕丝比羊毛稍差）
比重（ g/cm3） 1.32 1.33~1.45
特性 缩绒性 光泽、悬垂性、丝鸣
第三节 化学纤维
? 涤纶
? 锦纶
? 腈纶
? 维纶
? 丙纶
? 氨纶
1．结构
大分子结构：
特征基团有：苯环 —— 具有刚性和惰性；
酯基 -COO- —— 弱极性基团；
脂肪基 —— 柔性基团。
大分子无卷曲，基本上书带曲折状的直链
超分子结构,
大分子间主要是靠范德华力；结晶度较大，取向度也较高。
? 2．性质
? （ 1）机械性质
? 断裂强度较高，伸长率大；初始模量高；弹性回复性
好；
? 织物挺括，耐磨性较好，尺寸稳定性较好。
? （ 2）吸湿染色差
? W=0.4%；不能采用常温染色。
? 易起静电，耐污性差。
? （ 3）热学性质
? 熔点高，达 255-265℃ ；耐热性和热稳定性好
? （ 4）光学性质
? 耐光性好，仅次于腈纶
? （ 5）耐酸不耐强碱，不霉不蛀
? （ 6）密度,1.38 g/cm3 Back
? 1,结构
? 分子式,H [ NH（ CH2） 5CO] n
OH 锦纶 6
? H [ NH（ CH2） 6NHCO（ CH2） 4 CO]
n OH 锦纶 66
? 特征基团：有极性集团 — CONH— ； — NH2； —
COOH；
? 单基较长，无支链，属柔性基团
? 锦纶是柔曲大分子，空间呈平面锯齿形。
? 有范德华力、氢键力；结晶度比涤纶略低。
? 2.性质
? （ 1）机械性质
? 断裂强度、屈曲强度较高，伸长大；
? 初始模量较低，断裂功大；
? 弹性好，耐磨性好，织物的保形性和挺括性较差。
? （ 2）吸湿染色性
? W=4.5%，比涤纶好
? （ 3）热学性质
? 耐热性差；
? 安全使用温度：低于 93° C（锦纶 6），低于 130° C
（锦纶 66）；
? 熔点,215° C（锦纶 6）,250° C（锦纶 66）
? （ 4）耐光性差
? （ 5）耐碱不耐酸
? （ 6）密度较小,1.14 g/cm3 Back
? 第一单体：丙烯腈（超过 85%）
? 第二单体：丙烯酸甲酯、甲醛丙烯酸甲
酯、醋酸乙烯酯等
? 第三单体：引入一定量带有酸性或碱性
亲染料的基团
? 1.结构
? 准结晶结构
? 2.性质
? 强度较低，伸长较大；
? 初始模量,E锦纶 <E腈纶 <E涤纶；
? 弹性：比棉、麻、粘胶好，但比羊毛、涤纶、
锦纶差；
? 染色性较好；没有明显的熔点，不会产生熔孔
现象；
? 耐光性特别好；
? 耐酸也耐碱；
? 密度较小,1.17g/cm3 Back
? 1.结构：
? 皮芯层结构，截面形状,浓度 30%，哑铃状；浓度 40%，
圆形；
? 大分子主链呈平面锯齿形。
? 2.性质
? 机械性质：强度较高，伸长率不大，初始模量比涤纶低，
弹性较差，耐磨性较好。
? 吸湿染色性,W=5.0%,在合纤中，吸湿性居于首位 ;
? 染色性不好，色泽不鲜艳
? 热学性质：耐干热稳定性较好，耐热水性较差。
? 耐碱不耐强酸；
? 耐光性、耐腐蚀性较好；
? 热传导系数低，保暖性较好；
? 1,结构
? 分子间不存在强的化学结合力。
? 等规聚丙烯分子量相当高，具有较高的立体规
整性，易结晶。
? 2,性质
? 机械性质：强度较高，伸长率较大，初始模
量不高，弹性很好，耐磨性好。
? 吸湿染色性：吸湿性、染色性很差
? 热学性质：熔点低，耐湿热不耐干热
? 耐光性特别差，易老化
? 化学稳定性很好，耐酸、耐碱、耐其他化学
试剂
? 密度最轻,0.91g/cm3 Back
? 1．结构
? 嵌段共聚物
? 由具有柔性的不结晶的低分子软链段（如聚酯或聚醚链
段）和具有刚性的结晶的硬链段（如二异氰酸酯）共聚而
成。
? 2,性质
? 机械性质：强度较低，伸长率大（ 450～ 800%）；初始
模量低，弹性特别好
? 吸湿性较差 W=0.8-1%
? 热学性质：在日光照射下稍微发黄，且强度稍有下降
? 具有较好的耐酸碱性、耐光性等
? 密度小,1.0-1.3g/cm3
?
? 氨纶纤维一般不单独使用，而是与其它纤维混合使用。
? 三种形式,裸丝
? 单层或双层色覆纱
? 包芯纱
