纤维素共生物

第六节纤维素共生物一、果胶物质二、含氮物质三、蜡状物质四、灰分五、色素六、棉籽壳一、果胶物质主要存在于纤维表面，即初生胞壁中。成熟棉含果胶物质0.9-1%，不成熟棉含量高达6%。主要组成是果胶酸的衍生物，果胶虽含有大量的亲水基团（羟其和羧基），但棉纤维中的果胶物质以难溶性的果酸钙、镁盐和以甲酯形式存在，并可能与纤维素以酯键形式结合在一起，封闭了纤维素上部分羟基，故润湿性受到影响。还由于它的存在而变黄。其含量可用柠檬酸铵或草酸铵定量测定，还可以用硫酸铜处理纤维，使它成为果胶铜，再与黄血盐（亚铁氰化钾）作用，生成玫瑰红色，也可用品红或亚甲基蓝作定性检查。一、果胶物质去除果胶物质使果胶酸的钙盐和镁盐、果胶甲酯水解为果胶酸钠盐而被除去，还可能发生大分子链的断裂，在水中溶解度提高而被去除。二、含氮物质以蛋白质形式出现在胞腔中，约0.2-0.4%氯漂后易生成氯胺，易引起织物泛黄和脆损。去除含氮物质一类：硝酸盐、亚硝酸盐等简单形式存在的，与水在60℃中共热1h被去除。另一类：在热烧碱作用下，含氮物质分子中的酰胺键发生水解断裂，生成可溶性的氨基酸钠盐而去除。三、蜡状物质棉纤维中不溶于水但能溶于有机溶剂的杂质统称为蜡状物质，约0.5-0.6%，成分复杂，以棉蜡含量为多。存在于纤维表面，影响润湿性，但棉布的吸水性并不完全与其含量成正比。还和它在纤维上的分布状态有关。去除蜡状物质蜡状物质中的脂肪酸在烧碱中发生皂化而溶解，再经水洗而去除其余的高级脂肪醇和碳氢化合物则通过乳化剂的乳化作用而去除。常用乳化剂是肥皂和平平加O，脂肪酸皂化时也产生肥皂，亦是煮练时乳化剂的来源。四、灰分约1-2%，由无机盐组成，以钾盐和钠盐含量多。成熟度高，含量小。呈碱性。其含量常用碱值表示，为中和1g灰分所用的0.1N盐酸的亳升数。成熟棉纤维的碱值为17.27ml。影响纤维织物的亲水性、白度和手感。而且某些盐类和氧化铁等组分对漂白剂（如H2O2）的分解有催化作用。灰分：无机盐类物质其水溶性部分在煮练的水洗过程中去除不溶性部分则经酸洗和水洗再去除。五、色素棉纤维中的有色天然物质统称为色素。影响纤维白度。在漂白过程中除去六、棉籽壳棉籽壳由木质素、单宁、纤维素、半纤维素以及其它多糖物质组成，还有少量蛋白质、油脂和矿物质，但以木质素为主。严重影响织物的外观和手感。六、棉籽壳棉子壳：不易去净，漂白中进一步去除。油蜡、单宁、蛋白质和一些多糖物质与烧碱作用，提高了溶解度而被去除木质素在热烧碱作用，可能结构发生了分解，分子量下降，引起它在碱液只溶解度增大而被去除。加入亚硫酸氢钠，能使木质素变成易溶于水的木质素碱衍生物而被去除。棉子壳在烧碱作用下发生溶胀，变得松软，与织物的附着力降低，部分组分被溶解、解体、残存部分经水洗和摩擦而脱落下来。第七节亚麻纤维一、形态结构二、化学组成三、物理-机械性能四、化学性能五、产品特性一、形态结构单纤维细胞是两端尖而中空的长纺锤形的厚壁组织细胞细胞壁由胞间质、初生壁和次生壁组成各国产亚麻截面不尽相同亚麻的结晶度较高，且晶区较规整取向度91%，结晶度66%对染整影响随取向度结晶度的升高。上染率下降二、化学组成不同地区产的亚麻组成不同，主要有：纤维素：主成分，较稳定，含量重要半纤维素：主成分，稳定性差木质素：高，硬脆，可纺性、服用性差水溶物果胶：影响染色脂蜡质灰分三、物理-机械性能断裂强度比棉高断裂伸长率比棉低与微结构有关结晶度越大，取向度越大，断裂强度越高断裂伸长率越低四、化学性能吸湿膨胀率径向》》纵向染色性能较差，上染率低，固色率低，色牢度差与结构相关：结晶、取向，溶胀困难含较多木质素及半纤维素，不利于染色四、化学性能接枝改性丙烯酸酯类单体与脱胶后的粗纱纤维进行接枝共聚弹性高、柔性增加，易洗易干，不变形，手感柔软，凉爽舒适酶对亚麻的作用吸附水解、质量损失，强度下降生物抛光处理（严格控制工艺）五、产品特性卫生舒适抗菌抑菌抗紫外线天然可降解第八节天然彩色棉一、天然彩色棉的发展二、形态结构特点三、色素的形成四、天然彩色棉色素的变化五、物理性能六、存在问题一、天然彩色棉的发展利用生物遗传技术，在棉花的植株上引入能产生某种颜色的基因，使棉桃内的纤维变成相应的颜色绿色纤维，最常见为绿色和棕色我国起步晚，但进展快，目前已接近世界先进水平主要产地美国、墨西哥、俄罗斯天然彩色棉的特点与应用由于天然彩色棉自身的缺陷，如产量低、纤维短、品质差、颜色单调等，随着染色、染料工业的发展，彩色棉逐渐被白棉取代。直到本世纪70年代，工业污染严重威胁到人类自身，人们才意识到环保的重要性，加上转基因工程的出现，科学家开始重新审视有利于环保的天然彩色棉的栽培和育种。经国外科学家近三十年的杂交、转基因的选育栽培，已成功地培育出棕、绿、蓝、黄、红等多种颜色的彩色棉；国内科学家经十年的选育、引进，也培育出了棕、绿、黄、红、灰、紫等品系，其中以棕色系和绿色系为主。纤维的长度、细度、成熟度等已符合现代纺织生产的技术要求；产量和颜色稳定性也已符合规模播种要求，并且已经形成一定的种植生产能力。二、天然彩色棉的形态结构特点带有胞腔的腰圆型基本结构与棉一致，但具体细节上有所不同初生胞壁次生胞壁胞腔三、天然彩色棉色素的形成纤维细胞腔内色素物质的沉积所致色素的含量与分布直接决定纤维的颜色性状四、天然彩色棉色素的变化湿热反应特性水洗次数增加，水洗温度提高，棕棉的色彩逐渐加深酸碱反应特性随碱浓度增加，色彩逐渐加深随酸浓度增加，色彩逐渐变淡氧化、还原反应特性反应程度稍轻彩色棉与白棉主要物理性能比较五、物理性质六、天然彩色棉纤维存在的问题1、物理指标：长度偏短，强度偏低，马克隆值高低差异大，整齐度较差，短绒含量高，棉结高低不一致。2、产量低，衣分率低；3、外观方面：因纤维色素不稳定，纤维色泽不均匀，纤维经日晒后色泽变淡或褪色，水洗后色泽变深，部分彩色棉出现有色、白色和中间色纤维；4、由于棉花为异花授粉作物，我国棉花种植业大部分为每户种植，现代化田间集体管理较少，易造成品种混杂；5、由于目前我国对有色棉的轧花管理未进行规范化，易造成有色棉和白棉混杂现象，给白棉带来色纤维，给白布生产造成困难。第九节再生纤维素纤维一、粘胶纤维1、粘胶纤维的制造2、粘胶纤维的结构3、粘胶纤维性质4、富强纤维概述是人造纤维的主要品种，1905年工业化生产原料丰富，性能优良，特别是吸湿性和透气性好。粘胶长丝——习称人造丝，直接供给丝织厂或针织厂使用粘胶短纤维——棉型30-40mm、毛型75-150mm和中长型51-75mm富强纤维——高湿模量的粘胶纤维粘胶纤维还可制成有光、半光和消光三种。1、粘胶纤维的制造原料含天然纤维素、但不能直接纺纱的物质（木材、棉短绒，芦苇，甘蔗渣等植物等，新品种：Modal，Tencel，竹子纤维）经蒸煮、漂白等提纯过程制成浆粕。由浆粕制成粘胶纤维：生产过程：1、粘胶纤维的制造粘胶纺丝液的制备：碱浸渍：将浆粕+浓碱作用制成碱纤维素化学反应：CellOH+NaOH→CellONa+H2O变化：纤维素→碱纤维素再将碱纤维素与二硫化碳作用生成纤维素黄酸酯。反应如下：化学反应：CellONa+CS2→CellOCS2Na+H2O变化：碱纤维素转变成纤维素磺酸酯，黄色，可溶解碱溶解：成粘胶溶液纤维素黄酸酯溶解于稀碱液中，再经过滤、脱泡等过程制成符合纺丝要求的粘胶纺丝液。1、粘胶纤维的制造纺丝成形：经纺丝孔挤压出来的粘胶细流，进入含酸的凝固浴，纤维素黄酸酯分解，纤维素再生，成为粘胶长丝。反应如下：化学反应：CellOCS2-+H+→CellOH+CS2后处理：水洗、脱硫、漂白、上油及烘干等。短纤维是将成形后的纤维束切断后再进行上述处理。2、粘胶纤维的结构大分子结构纤维素聚合度低：250～500聚集态结构缨状微胞模型，含少量折叠链晶胞参数与纤维素Ⅱ相同结晶度低，30%-40%，结晶尺寸小，看不到原纤取向度较低2、粘胶纤维的结构形态结构纵向为平直的柱体截面是不规则的锯齿状，截面结构不均一，为皮芯结构皮层：结构紧密、结晶度和取向度较高、强度较高、染色较困难芯层：结构疏松、结晶度和取向度较低形成原因：凝固浴使外层纤维素再生变慢，在拉伸时可获得较高的取向和较紧密的结构3、粘胶纤维性质物理机械性能（与棉相比）断裂强力：较低，断裂强度约15～27cN/tex，且湿强度仅为干强度的50%；延伸度：高于棉、麻，结晶度、取向度低，取向过程中发生较大的伸长。初始模量：低，易伸长和变形，改进：提高加工过程中的拉伸倍数。耐磨性：较棉差，且湿态仅为干态的20-30%，洗时避免强力揉搓。吸湿性和染色性吸湿性：大分子排列不紧密，吸湿性比棉高，在一般大气条件下回潮率达13%左右。织物缩水率大，洗后尺寸不稳定。染色性：凡染棉的染料均可用，并可获得鲜艳的色泽。但由于皮芯结构，皮层紧密，妨碍染料的吸收与扩散。芯层对染料吸附量高。低温、短时间：得色比棉浅，且不匀；高温、长时间：得色比棉深。3、粘胶纤维性质化学性质与其它纤维素纤维一样，对酸和氧化剂比较敏感。对碱的稳定性低于天然纤维素纤维发生溶解或溶胀，纤维失重，机械性能下降，取决于聚合度、结晶度、碱浓度和温度。0℃、10%NaOH处理失重78%。失重率随碱液浓度降低和温度提高而减少。弹性较差。所以粘纤织物不耐水洗、织物不挺括、抗皱性能差耐光性较好，略低于棉，棉日光照射940h，强度损失50%，粘胶为900h耐热性：优于棉，温度由20℃升至100℃，断裂强度有所提高，而其它纤维素纤维则下降26%。粘纤还具有一定的耐蛀特点，但耐霉、耐蚀性差。4、富强纤维高湿模量、高强度、低延伸度原料好：纯度和聚合度较高降低纺丝液中纤维素的浓度，减少纤维素降解凝固浴酸浓度低，凝固速度慢，成形时采用高倍数拉伸（200%-300%）无皮芯结构（全为皮层结构）强度较高、高湿模量、低延伸度、结晶度高50%-60%，取向也高截面为圆形，有原纤组织存在，在水中膨化低，对碱稳定性较好。20℃、10%NaOH处理失重9%（正常粘胶纤维失重率50%）光泽和手感均优于棉纤维。二、铜氨纤维生产过程棉短绒+氢氧化钠或碱性铜墙铁壁盐的浓氨溶液形态结构截面呈圆形，无皮芯结构应用高档丝织物或针织物受原料限制，且工艺复杂产量较低二、铜氨纤维性质吸湿性与粘胶纤维相近染色亲和力高于粘胶纤维干强与粘胶纤维相近湿强高于粘胶纤维浓硫酸和热稀酸能溶解稀碱对其有轻微损伤，强碱可使其溶胀至溶解不溶于一般有机溶剂，溶于铜氨溶液第十节新型纤维素纤维Lyocell纤维Lyocell纤维属于精制纤维素纤维，其生产专利归荷兰AkzoNobel公司所有，得到AkzoNobel公司短纤生产许可证的公司有：奥地利的兰精（Lazing)公司和英国的考陶尔兹（Caurtaulds)公司。1993年Caurtaulds公司生产出商品名为Tencel的短纤，开始向世界销售。1997年兰精公司生产出商品名为LanzingLyocell的短纤维。一、天丝Lyocell纤维的生产者、品种及商标生产者地点（国别）商标类型/用途AcordisMobile（美国）/GrimsbyMobile/Grimsby（英国）TencelAcordisLyocell纺织用短纤维工业用短纤维LazingAgHeiligenkreuz（奥地利）LenzingLyocell短纤维AkozoNobelObernburg（德国）Newcell长丝TITKRudolstadt（德国）Alceru短纤维/长丝俄国研究所Mytishi（俄国）Ocel试验产品东华大学上海（中国）研究中Tencel纤维的命名1997年，国际人造丝及合成纤维标准化协会BISFA将这种纤维正式命名为Lyocell纤维。Lyo来