维纶纤维(PVA)维纶分子中的羟基是极性基团，是维纶优良吸湿性的主要作用部位。缩醛化后产生的醚键是维纶耐水和稳定的部分维纶纤维
的晶胞结构示意图聚乙烯醇的晶胞属单斜晶系，晶胞含有两个单元链节，晶格参数为a=7.81?，b=2.52?，c=5.51?，
β=91o42''，常规维纶的结晶度约为30%。CH2CHOHCH2差别化纤维－异形与多孔(a)为单开孔，以增加表
面积和内凹蓄水和快速导水，但受压后易于反渗水；(b)为中空带微孔，若微孔与中空相通，则可以形成导水和扩散；(c)为变异三叶
形，大凹反射光性能优良和减少接触，叶顶小沟槽有利于导水和点状接触；(d)为表面多坑结构，可柔和光泽和增加表面积极蓄水点。可以有
效地改善纺织品的光泽、手感、抗起毛起球、耐污性等。多种复合纤维的截面结构示意典型超细纤维成形方法示意图差别化纤维－复合
与超细复合纺丝法制成的夹层导电纤维对环芯多层结构的夹层大量掺入碳黑，并在纤维主体中也掺入碳黑，制成耐久性抗静电差别化纤
维－弹性结构物理交联：通过硬链段间的相对稳定、有序的排列构成交联，大都为微晶结构。化学交联：由硬链段间的化学键完成分子间的相
互联接，弹性伸长和回复均要优于物理交联。第二节纤维的结构特征与测量典型天然纤维的结构与特征棉纤维麻纤维羊毛蚕丝典型
再生纤维素纤维的结构特征典型合成纤维的结构常规合成纤维差别化纤维纤维结构特征的测量纤维化学结构的测量质谱分析
通过对纤维样品的气相离子的质量电荷比，对纤维的组成和链结构进行定量化的表征红外吸收光谱可对高聚物或混合物的极性基团及其含量
的吸收带强度进行识别和定量分析紫外与可见光谱可测定在10～400nm紫外吸收光谱范围及400～800nm可见光范围具有不饱
和链及不对称电子的分子。核磁共振光谱可测定在外部磁场作用下，分子内部发生化学位移的核群及吸收带，以及相邻核的信息，计算出各吸收
强度与各核群的比例。可用于大分子的构型及构象和分子量的分析。纤维种类制样方法主要吸收谱带及其特性频率,cm-1棉麻
纤维压片法3450～3200,1640,1160,1064～980,893,671～667,610毛纤维压片法
3450～3300,1658,1534,1163,1124,926丝纤维压片法3450～3300,1650,1520,
1220,1163～149,1064,993,970,550粘胶纤维压片法3450～3250,1650,1430～13
70,1060～970,890醋酯纤维薄膜法1745,1376,1237,1075～1042,900,602涤纶
热压成膜3040,2358,2208,2079,1957,1724,1242,1124,1090,870,725锦纶6
甲酸成膜3300,3050,1639,1540,1475,1263,1200,687锦纶66甲酸成膜3300,1
635,1535,1467,1237,1190,936,689腈纶压片法2242,1449,1250,1075维纶
压片法3300,1449,1242,1149,1099,1020,848乙纶热压成膜2925,2868,147
1,1460,730,719丙纶热压成膜1451,1475,1357,1166,997,972芳纶1313压片
法3072,1642,1602,1528,1482,1239,856,818,779,718,684芳纶1414压片法
3057,1647,1602,1545,1516,1399,1308,1111,893,865,824,786,726,664
纤维聚集态结构的测量结晶结构及非晶结构纤维是结晶与非晶结构共存的材料。主要指标有结晶度、晶体类型、结晶大小和形状、晶
区分布及非晶区结构等。测量方法常采用密度法、X射线衍射法、热分析法、红外光谱法、电子显微镜法等。取向结构纤维取向度的测量可
有显微镜观察法、X射线或电子衍射法、红外二色性法、光学偏振法、声速模量法、染色二色性法、导热系数法、介电系数法等纤维形态结构特
征的测量对>0.2μm以上的微细及外观形态结构，一般采用光学显微镜的方法，，可以采用透射、反射、偏光、荧光干涉。对于观察结构
≤0.2μm以下的须借助扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)进行观察与记录SEM和TEM试样制备与观察流程示意图参考书目
于伟东，储才元，《纺织物理》，上海：东华大学出版社，2002高绪珊、吴大诚等编，《纤维应用物理学》，北京：中国纺织出版社，2
001大卫R?萨利姆著，高绪珊，吴大诚等译，《聚合物纤维结构的形成》，北京：化学工业出版社，2004殷敬华，莫志深主编.现
代高分子物理学.北京：科学出版社，2001吴宏仁，吴立峰，《纺织纤维的结构和性能》，北京：纺织工业出版社，1985Mukh
opahyaySK,ed.AdvancesinFiberScience.TheTextileInstitute
,Manchester,UK.1992晶须是一种针状单晶体材料，晶须是以无机物（金属、氧化物、碳化物、氮化物、无机盐类、
石墨等）和有机聚合物等中的可结晶物为原材料，通过人为控制，以单晶形式生长的形状类似于短纤维，而尺寸远小于短纤维的须状单晶体。其直径
极小，是亚微米和纳米级尺寸长度为几微米至数百微米。在单晶体中有高度有序的原子排列结构，几乎没有多晶材料中存在的各种缺陷。镁盐晶
须作业：名词解释：差别化纤维、复合纤维、异形纤维、原纤、两相结构、结晶度、取向度P41T7P60T3、T4第二
节纤维的结构特征与测量典型天然纤维的结构与特征棉纤维麻纤维羊毛蚕丝典型再生纤维素纤维的结构特征典型合成纤维的结构
常规合成纤维差别化纤维棉纤维和麻纤维的主要成分是纤维素，分子式为(C6H10O5)n棉纤维原纤中的晶胞结构棉纤维大
分子的聚合度为6000～15000，分子量为1～2.43百万，纤维中约2/3为结晶部分，结晶晶格是单斜晶系棉纤维的细胞形态与构
成棉纤维是细长的，有天然转曲，纤维转曲数一般为6～10个/mm；截面呈腰圆形带中腔；为扁平管状纤维，头端变细、封闭，尾
端稍细为截断开口状。棉纤维的“天然转曲”由于纤维素是以螺旋状原纤形态一层一层地淀积，螺旋方向有左旋也有右旋，在一根纤维
的长度方向反复改变，因而当棉铃裂开，纤维干涸后，胞壁产生扭转，形成所谓“天然转曲”棉纤维的形态结构模型初生层的网状原
纤结构与纤维轴呈70°～90°倾角。次生层有明显的“日轮”结构，S1、S3厚度不到0.1μm，其中的S2层是棉纤维主
体，厚1～4μm，原纤与纤维轴的螺旋角约25°棉纤维纵横向照片苎麻纤维纵横向照片亚麻纤维纵横向照
片基原纤、微原纤、原纤结构尺寸与棉纤维接近，但螺旋角较小，因而取向度，强度比棉纤维高单细胞，纤维细长，两端封闭，有胞腔。横
截面呈椭圆或多角形。纵向有横结和条纹。角蛋白大分子的构成及分子间作用羊毛纤维的结构特征1、羊毛纤维的组成基本组成是α氨
基酸螺旋大分子（梯形），多交联结构，尤其是二硫键—S—S—。2、羊毛纤维的组织结构鳞片细胞+皮质细胞鳞片细胞：
每一个鳞片是一个细胞，称表皮细胞。细羊毛的鳞片约60～80个/mm，粗羊毛约40～50/mm。鳞片分
为外表皮层（5—10nm）、次表皮层（50—100nm）和内表皮层（300nm左右）。鳞片的作用可以保护羊毛内层组织
，抵抗外界机械、化学等的破坏。正皮质细胞：基原纤→微原纤→巨原纤→细胞，约55~70％。基原纤：由2～4根α氨基酸螺旋形角朊
组成，直径1～3nm。微原纤：由9～11根基原纤组成，直径7～8nm，其中含有1nm左右的缝隙和空穴。巨原纤：呈环芯分布、堆砌
紧密、含硫量低，直径约100~300nm，长度约为10~20μm。副（偏）皮质细胞：基原纤→微原纤+细胞核残留物→细胞
堆砌密度松，含硫量高，微原纤的堆砌时而规整，时而无序，交替出现，为典型的柔性结构。髓质层：较粗的羊毛在皮质层中心还会
存在髓腔，称髓质层。羊毛的髓质层是由彼此疏松联系的细胞和气泡组成，为多空疏松结构。羊毛中的髓质层的存在或增大，
使得皮质层体积减小，导致羊毛纤维的物理机械性能变差，甚至脆断。皮质细胞：羊毛纤维各层次结构综合示意图羊毛纤维的天然卷曲
双边分布：正皮质位于弯曲的外侧；副皮质位于弯曲的内侧。又因为这种分布在羊毛纤维的轴向是发生螺旋的正偏皮质细胞
生长速率不一样（正皮质细胞生长快）、膨胀率不一样、左右互换，最终形成了羊毛特有的准二维卷曲。绵羊毛纤维纵横向照片
山羊绒纤维纵横向照片兔毛纤维纵横向照片纵向：鳞片大多呈斜条状，有单列或多列毛髓横向：绒毛为非圆形，有一个中腔；粗
毛为腰圆形，有多个中腔羊毛的缩绒性羊毛纤维集合体在湿热和化学试剂作用下，经机械外力反复挤压，纤维集合体逐渐收
缩紧密，并互相穿插纠缠，交编毡化。这一性能称羊毛的缩绒性。1原因：（1）内因①羊毛鳞片的存在；由于表面鳞片
的运动具有定向摩擦效应，纤维始终保持根端向前蠕动。②羊毛的天然卷曲；卷曲导致纤维根端无规则地向前蠕动，这些无规爬行
的纤维交叉穿插，形成空间致密交编体。③羊毛高度的回缩弹性；外力作用，纤维受到反复挤压，羊毛时而蠕动伸展，时而回缩恢
至，形成相对移动，有利于纤维纠缠，导致集体密集。（2）外因热、湿、机械外力、时间2防缩方法：氧化法
（降解法）：使羊毛鳞片变形，降低摩擦树脂法（添加法）：减少或消除摩擦蚕丝的各层次结构综合示意图蚕丝分子结构
大分子为伸直?折叠链(锯齿)链构象（双螺旋形）。分子几乎不含二硫键，且侧基简单，分子间主要是氢键作用。微原纤直径约4～9nm
，巨原纤横向尺寸约25～30nm，结晶度为40％～50％蚕丝的结构特征蚕丝的截面形态基原纤→微原纤→原纤→巨原纤→丝朊（丝
素）桑蚕丝纤维纵横向照片柞蚕丝纤维纵横向照片第二节纤维的结构特征与测量典型天然纤维的结构与特征棉纤维麻纤维
羊毛蚕丝典型再生纤维素纤维的结构特征典型合成纤维的结构常规合成纤维差别化纤维纤维结构特征的测量几种粘胶纤维的
典型结构富强纤维为全芯层结构；强力粘胶为全皮层结构；高湿模量（Modal）为厚皮层结构粘胶纤维中微原纤、原纤尺寸大体与棉接近
，但排列不及棉纤维中整齐，取向度低，非晶区多，缝隙孔洞大。普通粘胶纤维为皮芯结构，皮层大分子取向度较高，结晶区颗粒小，结晶度低
，结构均匀，上色慢；芯层大分子取向度较低，结晶区颗粒较大，结晶度较高，上色快。粘胶纤维通常包括：普通粘胶、富强粘胶、强力粘胶、高
湿模量粘胶等。水中膨润后的Lyocell纤维结构示意图Lyocell纤维内部结构紧密、为原纤结构，孔隙少。典型代表是英国考陶
尔兹公司的Tencel?纤维Lyocell纤维纤维结晶度(%)聚合度普通粘胶30～35250～300富
强粘胶45～50500左右强力粘胶50～55300～350Modal42～46350～450T
encel48～52500～550浆粕55～65>600再生纤维素纤维的结晶度与聚合度第二节纤维的结
构特征与测量典型天然纤维的结构与特征棉纤维麻纤维羊毛蚕丝典型再生纤维素纤维的结构特征典型合成纤维的结构常规合成纤
维差别化纤维纤维结构特征的测量不同晶系及晶格参数表七大晶系晶格轴长及夹角关系三斜triclinica≠b≠c；
α≠β≠γ单斜monoclinica≠b≠c；α=γ=90o≠β正交rthorhombica≠b≠c；α=β=γ=90
o四方tetragonala=b≠c；α=β=γ=90o三方trigonala=b=c；α=β=γ≠90o<120o
六方hexagonala=b≠c；α=β=90o；γ=120o立方cubica=b=c；α=β=γ=90o从
点阵中取出一个仍能保持点阵特征的最基本单元叫晶胞。将阵点用一系列平行直线连接起来，构成一空间格架叫晶格。涤纶（聚酯纤
维PET)聚酯纤维分子有刚性链苯环和柔性亚甲基链-CH2-CH2，其间由酯基连接，是典型的刚柔性兼备的线型大分子，且
以刚性为主。侧基上没有极性基团，吸湿和染色差。晶胞属于三斜晶系（a≠b≠c；α≠β≠γ）。涤纶纤维的分子及晶格示意图聚对苯
二甲酸乙二酯涤纶纤维纵横向照片平滑、圆形锦纶纤维(聚酰胺纤维，尼龙，PA)主要特征：大分子链由酰胺键(－CON
H－)连接主要品种：锦纶6和锦纶66尼龙66尼龙6尼龙66的晶胞结构图聚酰胺66的α，β结晶属三斜晶系酰胺键：极性
基团，能形成稳定的氢键作用，既可使分子间产生相互作用构成晶区，又可与水分子作用形成一定的吸湿性。亚甲基：疏水性的非极性基团，个数
越多，构象越多，分子柔性则越大。腈纶纤维(PAN)主要重复单元：－CH2－CH(CN)－；聚集态结构：侧向有序，轴向无序
的准晶结构分子侧向强作用的氰基（－CN）可形成稳定的相互作用和排列，导致纤维变脆，故通过加入第二单体（含有酯基的化合物，5％～9％），改善弹性和手感，加入第三单体（1％左右）改善纤维的染色性。腈纶分子堆砌与单元晶格结构这种规整螺旋棒构成的晶格为六角晶系或正交晶系腈纶纤维纵横向照片腈纶表面不光滑，有树皮状沟槽纹路。腈纶内部有一定的微孔，截面基本圆形或腰圆形，随纺丝加工方法而异。聚丙烯纤维(PP)属最轻的纤维，几乎不吸湿，但具有良好的芯吸能力，强度高，织物尺寸稳定，耐磨弹性好，化学稳定性好。其化学单基式为：－CH2－CH(CH3)－丙纶纤维(PP)丙纶纤维分子螺旋构型根据甲基在链上的排列位置不同，形成不同的立体构型，分为等规，间规、和无规，等规和间规能形成规则有序的排列，导致纤维的结晶。等规形式，其空间构型是螺旋结构，通过三维有序堆砌，构成完整结晶形式，有α、β及拟六方变形等晶型。聚丙烯纤维的构型示意图 |
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