棉纤维的形成结构和性能 棉纤维的性能
纤维的性能是由纤维的内在结构决议的。 。纤维的性能和结构是统一事物的两个方面,纤维的结构决议其性能,而纤维的性能又是其结构对外界的反映。 。棉纤维是一种布料原质料,其性能包括物理性能、机械性能、化学性能等诸多方面,它们是决议棉纤维质量和
面料价值的主要因素。 。
(一)棉纤维的物理机械性能
棉纤维的物理性能主要包括吸湿性能、完学性能、电学性能、热学性能、密度等性能。 。
棉纤维的机械性能是指棉纤维在外力作用下泛起的内应力和变形的关系。 。主要体现为拉伸特征、抗弯抗扭性、摩擦和耐磨以及响应体现的强力、变形、弹性、耐劳累性、刚性等。 。
1.强伸度
棉纤维的强度,指拉伸一根或一束纤维在马上断裂时所能遭受的大负荷。 。是棉纤维的强力和细度的综合值。 。通常以断裂强度体现。 。
棉纤维的伸长,是指棉纤维在外力作用下的变形能力,它通常以断裂伸长率体现,其数值越大,棉纤维的变形能力越好。 。
由于纤维种别、品种、成熟水平和内部结构等有所差别,棉纤维在力学性能上也有显着差别。 。细绒棉单纤维强力为3１5～4１5cN,断裂长度为21～25km,长绒棉的单纤维强力一般为4１0～6１0cN,断裂长度在30km以上。 。统一品种棉纤维的单纤维强力随成熟度的增添而增添。 。
棉纤维在干态和湿态时的强伸度差别,一般棉纤维湿干强度比为110%～130%,湿干断裂伸长比为110%。 。
2.摩擦力和抱协力
棉纤维在初整理、纺纱和织造历程中,会受到相互之间或和机械部件之间的摩擦,爆发阻力。 。
古典的摩擦理论以为,质料在肯定正压力作用下相对滑动时有切向阻力,这个阻力称为摩擦力。 。摩擦力和接触处的正压力成正比,其比例常数称为摩擦系数。 。近代摩擦理论指出,质料的切向阻力并反面正压力成稳固的正比关系。 。对纤维来说,纵然正压力即是零,相互滑动仍有切向阻力。 。
正压力即是零时的切向阻力称抱协力。 。由于抱协力的作用,棉纤维荟萃体中的纤维相互纠缠、粘贴、钩挂而抱成一团,不易松散。 。现实上,纤维之间相对滑动时爆发的切向阻力包括抱协力和摩擦力。 。这两部分阻力的总和称为总切向阻力。 。总切向阻力和正压力的比值称为总切向阻抗系数,其可以体现纤维的外貌摩擦性能。 。它和纤维卷曲、转曲、长度、纤维外貌完滑或粗糙水平以及外界压力、温湿度等因素有关。 。一般棉纤维相互之间的总切向阻抗系数为0１22～0.29。 。
3.刚性
棉纤维是细长柔软的物体,但具有肯定的刚性。 。通常以初始模量反映纤维的刚性。 。初始模量是指纤维在小负荷作用下反抗拉伸变形的能力,它的巨细表达了纤维在小负荷作用下变形的难易水平。 。纤维初始模量大,不易变形,刚性好,
织物挺括;反之,纤维简朴变形,刚性差,织物较柔软。 。棉纤维的初始模量在面料纤维中是较量高的,即棉纤维的刚性较好。 。
4.吸湿性
棉纤维是一种多孔性物质,并且纤维素大分子上保存许多亲水性基团(羟基),以是棉纤维能从空气中罗致水分和放出水分,这种征象称为棉纤维的吸湿性。 。棉纤维的吸湿性能很好。 。棉纤维的吸湿性和纤维的成熟度、外貌状态以及情形温湿度等因素有关。 。
棉纤维的吸湿性对纤维自己性能有影响。 。吸湿大时,纤维膨胀,密度减小。 。纤维干燥时,电阻大,随着吸湿水平的增添,纤维的电阻减小,导电性能增添。 。吸湿性对纤维机械性能方面的影响更显著,对纤维强力、断裂伸长、刚性等都有肯定水平的影响。 。
5.完学性能
棉纤维的完学性能,包括反射和折射、双折射和耐完性等,它们和纤维的组织和结构关系细密。 。它既是研究纤维分子结构的一种主要手段,又可作为判别纤维品质的一种要领和条件。 。棉纤维的色泽是纤维完学性能的另一方面,是纤维对完线罗致、反射和放射的效果。 。完线照耀到纤维上,在纤维和空气的界面上爆发反射和折射。 。折射完进入纤维内部后,一部分完被纤维罗致转变为其他形式的能,一部分完又在另一界面上爆发反射和折射。 。后,一部分完仍从纤维外貌反射出来,一部分完则从纤维另一面透射出去。 。反射完或透射完的量,主要和纤维的层状结构、纵面形态和截面形状有关。 。
由于纤维素大分子沿棉纤维轴向有差别水平的取向排列,使棉纤维的完学性子和其他物理性子一样泛起各向异性。 。当平面偏振完通过纤维时,电场振动偏向平行纤维轴的折射率和笔直纤维轴的折射率差别,平行纤维轴的折射率较大(n
∥ =1.573～1.581),笔直纤维轴的折射率较小(n
⊥ =1.524～1.534),两者之差(n
∥ -n
⊥ )称为纤维的双折射率或双折射差度,其体现纤维的双折射能力。 。棉纤维的双折射率为0.041～0.051,折射率的巨细和纤维素大分子的取向度有关。 。
棉纤维的耐完性能较量好,日晒940h,棉纤维的强力损失50%。 。但长时间在日完和大气的作用下,纤维素大分子主链上的苷键易爆发氧化裂解,天生氧化学纤维维素使纤维强力损失。 。
6.电学性能
棉纤维的电学性能,主要指介电系数、电阻和静电等性能。 。这些性能是相互联系的,静电积贮的量和电阻的巨细有关,电阻的巨细又和介电系数有关。 。
物体在电场作用中泛起的电容特征,称为该物体的介电性能,常用介电系数来体现。 。棉纤维的介电系数为3～6,空气的介电系数靠近1,水的介电系数约为80。 。使用棉纤维的介电性能,可间接测得其回潮率及棉纤维的条干匀称度。 。
干燥的棉纤维具有很大的电阻和电击穿强度。 。由于棉纤维含有亲水性基团,且有较多的孔隙,在空气中能够坚持肯定的吸湿平衡,吸湿后的棉纤维电阻削弱,导电性增强,在相互摩擦时,不易积贮静电,能使布料整理历程顺遂举行。 。
7.热学性能
棉纤维的热学性能,主要包括比热容、导热性、耐热性和吸湿放热等,它和面料整理和服用有细密关系。 。
质量为1g的棉纤维在温度转变1℃时所罗致或放出的热量,称为棉纤维的比热容,我国的法定计量单位是J/(g ℃)[焦耳/(克?度)],cal/(g ℃)[卡/(克?度)]是非定计量单位。 。
在室温20℃,干棉纤维的比热容为1１213～1１339J/(g ℃)。 。水的比热容即是4１184J/(g ℃),约为棉纤维的3倍。 。因此,棉纤维吸湿后其比热容响应增大。 。
由于棉纤维及其荟萃体的多孔性,纤维内部和纤维之间有许多孔隙。 。这些孔隙内充满空气,在空气不流动的状态下,棉纤维是热的不良导体,其导热性能差。 。在室温为26℃时,测得棉纤维的导热系数(热导率)为0.071～0.073W/(m ℃),空气的导热系数为0.026W/(m ℃),水的导热系数为0.599W/(m ℃)。 。因此,随着棉纤维含湿量的增添,其导热系数增大,保暖性下降。 。在高温或低温下,棉纤维的理化等性能会爆发转变。 。
8.密度
3
纤维的密度是指单位体积纤维的重量,以g/cm 体现。 。棉纤维的密度一般为1.50～1.58g/3
cm 。 。
(二)棉纤维的化学性能
棉纤维的化学性能取决于纤维素大分子中的官能团,即毗连氧六环的苷键以及每个氧六环上的三个羟基。 。大分子中虽有少量其他基的保存,但不会对棉纤维的化学性子有重大的影响。 。
主要化学性能包括以下几个方面。 。
1.水和染料的作用
棉纤维虽然具有大宗的亲水性基团,但它并不溶于水,仅能有限度地膨化。 。这主要是由于纤维素大分子间保存着较强的氢键和范德华力。 。棉纤维被水湿润膨化时,水可以进入纤维内部的无定形区。 。此时,其横截面积可增大45%～50%,但其长度偏向仅增添1%～2%,呈各向异性。 。长时间的蒸汽作用会使纤维强度变弱,并且蒸汽中保存的氧气,会使纤维素氧化。 。
对棉纤维上色时,常用染料的水溶液。 。其中的水分除作染料的溶剂外,照旧纤维的优良膨化剂。 。纤维被水膨化,染料分子才华很好地进入大分子间的逍遥,和大分子连系,使棉纤维着色。 。棉纤维的上色性能很好,一般染料均可使其上色,成熟的棉纤维上色性好,不可熟的棉纤维上色性差。 。
2.酸和碱的作用
纤维素大分子中有苷键保存,苷键对酸特殊敏感,但对碱的作用相当稳固,以是棉纤维耐碱而不耐酸。 。
棉纤维在酸的水溶液中或高温水作用下可水解,水解历程中形成许多中心产品,称为中心纤维素。 。强无机酸,如硫酸、盐酸、硝酸等,对纤维素的作用很是强烈,磷酸较弱。 。有机酸,如甲酸、乙酸等对棉纤维作用较弱。 。一些酸性盐类,如硫酸铝,它的水溶液呈酸性反映,也能引起棉纤维素水解而切断分子长链,泛起脆损。 。酸对棉纤维的作用,随着温度、浓度和时间的增添,破损水平也加速。 。
常温下,用浓度为9%以下的碱液处理棉纤维时,对棉纤维不会爆发破损作用。 。若用17%～18%的碱溶液处理30～90s,可引起棉纤维横向膨化,泛起丝样的完泽,将碱液洗去后,仍然坚持完泽,化学组成基本稳固。 �？？？？？墒褂谜庵痔卣鞫悦藁ǚ闹肪傩兴客旰笳怼� 。但在高温浓碱溶液下,很是是有空气保存时,碱则体现为一种催化剂,加速空气中氧对纤维素的氧化反映,使棉纤维受到破损。 。
3.耐溶剂性和耐氧化剂作用
棉纤维不溶于一般的有机溶剂,如乙醇、乙醚、苯、丙酮、汽油、四氯乙烯等。 。在氧化剂的作用下,棉简朴氧化。 。在练漂历程中,次氯酸钠、过氧化氢、亚氯酸钠等漂白剂都是氧化剂。 。
纤维素的氧化主要爆发在大分子氧六环的三个羟基上,但也可以爆发在纤维素大分子最后的潜在醛基上。 。差别的氧化剂对纤维素的氧化也差别。 。如亚氯酸钠具有选择性,它只氧化学纤维维素大分子最后的潜在醛基,不影响大分子的苷键,不会降低纤维的强力;而次氯酸钠和过氧化氢是非选择性的,对纤维素的氧化很重大, 处理欠好会破损大分子链以至使化学键断裂。 。
4.热和完的作用
棉纤维和合成纤维差别,没有显着的热塑性,如没有显着的软化点、熔点等。 。热对棉纤维的作用有两种情形:一种是热裂解温度以上的热裂解,即随着温度的升高,纤维大分子在弱的键上爆发裂解,通常是热裂解和化学裂解(氧化、水解等)同时爆发;另一种是热裂解温度以下的热作用,此时用耐热性和热稳固性来体现纤维遭受热作用的水平。 。耐热性指随温度升高纤维强度降低的水平。 。热稳固性指在肯定温度下,纤维强度随时间而降低的水平。 。
一般耐热性好的纤维,热稳固性并不肯定好。 。在自然纤维中,棉纤维的耐热性较量好,但其热稳固性较量差。 。
棉纤维较量耐完。 。但在强完作用或长时间完照下,纤维素大分子会受损伤。 。这一方面是由于完线中短波长的紫外线能量大,能破损纤维素大分子的苷键,另一方面是完、氧气和水分子一起作用,使纤维素爆发完氧化。 。
5.微生物的作用
棉纤维吸湿性较强,在湿润的情形下简朴滋生微生物,渗透出纤维素酶和酸,使纤维变色、发霉、变质。 。因此,棉花贮藏以坚持较低的含水率和干燥的情形为宜。 。
AAASVSGHRUTO
