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化学工业与我们的生活徐培泽2011年10月5.1纤维与纺织品5.2皮革及其制品穿戴与化学5.4塑料及其制品5.3橡胶及其制品第五章本章主要介绍与穿戴品有关的纺织品、皮革、橡胶、塑料和特殊制品的性质及应用。5．1纤维与纺织品一、纤维的种类和特征二、纺织品的穿着功能1、天然纤维一、纤维的种类和特征用于制作穿戴品的纤维指长度比直径大很多倍（其比值为100以上）并有一定柔韧性，经加工可制成各种纺织品的纤细物质。按其来源可分为天然纤维、人造纤维和合成纤维三类。植物纤维动物纤维棉麻丝毛植物纤维主成分是纤维素，为β－葡萄糖C6H12O6（分子中碳1上的羟基和碳2上的羟基分别在环的两面）的聚合物，包括约5000个该糖的单体，燃烧时生成二氧化碳和水，无异味。棉在显微镜下看到棉纤维呈细长略扁的的椭圆形管状、空心结构，吸湿（吸汗）性、透气性、保暖性好，是做内衣的理想材料。麻为实心棒状的长纤维，不卷曲，洗后仍挺刮，适于做夏季衣裳、蚊帐。动物纤维常用的有丝、毛两类。主成分为蛋白质（系角蛋白），故无营养价值，均呈空心管结构。丝纤维细长，由蚕分泌液汁在空气中固化而成。一个蚕茧通常由一根丝缠绕而成，长达1000～1500米。强度高，有丝光，宜做夏季衬衫，为高级衣料。毛纤维粗短，包括各种兽毛，以羊毛为主。构成羊毛的蛋白质有两种：一种含硫较多，称为细胞间质蛋白；另一种含硫较少，叫做纤维质蛋白。后者排列成条，前者则像楼梯的横档使纤维角蛋白连接，两者构成羊毛纤维的骨架，有很好的耐磨和保暖功能，适宜做外衣和水兵服。2．人造纤维人造棉人造毛人造丝粘胶纤维富强纤维人造羊毛氰乙基纤维普通人造丝铜氨纤维乙酸纤维人造纤维由于许多植物纤维如木材、芦苇、甘蔗渣、棉杆、麦杆等纤维较短，需经化学加工以改性做成人造纤维。主要有人造棉、人造毛和人造丝。（1）人造棉1891年把含木质纤维素的木材，除去木质素后和二硫化碳及氢氧化钠作用，生成纤维素黄原酸盐，经进一步处理而得。主要有：①粘胶纤维。将上述黄原酸酯除去杂质后溶于稀碱中，成为粘稠状液体，很象胶水，故名。将此粘胶液喷丝入硫酸及硫酸钠溶液中，纤维素黄原酸酯分解，重新变成纤维素，可成均匀细丝。缩水率大（10％）。主要性能与棉相近，可作内衣等。②富强纤维。将粘胶纤维用合成树脂处理，使粘胶纤维分子间挂接、整齐排列，增强干、湿强度，改善洗涤性能，不缩水，因而得富强纤维雅号。（2）人造毛①人造羊毛。将优质粘胶纤维长丝切成羊毛的长度（76～102毫米），外表酷似羊毛，但遇水膨胀、变硬，且不耐磨。②氰乙基纤维。使纤维素中的羟基和丙烯腈反应生成。这种纤维非常牢固，其耐磨性为普通纤维的4倍。（3）人造丝①普通人造丝。用粘胶中的长丝纺成，特点与棉纤维同，可做衬衫、窗帘，湿时不结实，洗涤易变形。②铜氨纤维。将氢氧化铜溶于浓氨水即得铜氨溶液，加入木质纤维使溶解制成纺丝液，在酸液中喷丝，专用于人造丝制备，质地比粘胶纤维好。③乙酸纤维。将纤维和乙酸酐在硫酸的催化下反应，此时纤维素中的羟基在乙酸酐作用下生成乙酸纤维酯，通过热空气使溶剂蒸发即得丝状纤维素。本品不能燃烧，为优质人造丝。3、合成纤维指由非纤维类的化工原料合成的纺织品，通常成丝状，是重要的高分子聚合物。有优异的化学性能和机械强度，在生活中应用极广。合成纤维与人造纤维的主要区别在于，它的抽丝原料不再是天然的高聚物，而是合成高聚物。今天，世界上合成纤维的产量早已超过发展历史比较长的人造纤维，而仅次于棉花的产量。合成纤维的品种早已超过任何其它纤维。氯纶（1913年）（1）常见的合成纤维(6大纶)锦纶（1939年）维纶（1950年）腈纶（1950年）涤纶（1953年）丙纶（1953年）常见合成纤维的特性品种商品名别名优点缺点主要特性强度高、弹性好、耐蚀耐磨、挺括不皱、免烫快干、良好的电绝缘性耐磨性高、强度高、弹性好、比重小、耐腐蚀、拒霉烂和不怕虫蛀、着色性好、鲜艳夺目蓬松、温和、柔软、软化点高、保暖性好耐磨、吸湿、透气性均佳，耐化学腐蚀、耐虫蛀霉烂、耐日晒等坚牢、耐磨、耐蚀，又有较高的膨松性和保暖性耐化学腐蚀性、保暖性、难燃性、耐晒性、耐磨性和弹性吸湿性、透气性不好耐光性、保型性较差，表面光滑而有蜡状手感弹性、染色性较差，耐热水性不够好耐光性、耐热性、染色性、吸湿性和手感较差吸湿性小、易产生静电、耐热性差、沸水收缩率大和难以染色涤纶的确凉锦纶尼龙卡普隆腈纶奥纶开司米合成羊毛维纶人造棉丙纶梅克丽纶帕纶氯纶天美纶罗维尔（2）混纺制品①命名。丝的粗细计量单位叫旦（旦尼尔，缩写为D），定义为9000米长的纤维的克数，重1克的为1D。国产的人造丝为70D和120D；长度在5～33毫米的人造纤维称“纤”，合成短纤维称“纶”，76毫米以上的长纤维，不论人造或合成的均称为“丝”。混纺制品的命名：纺织成布前所用原料名称，如两种以上按比例混纺，则比例大者放在前面。如25％锦纶和75％粘丝混纺华达呢称粘/锦华达呢，50％粘胶与40％羊毛及10％锦纶混纺凡立丁称粘/毛/锦花呢或三合一等。②重要品种腈－毛、棉－毛及毛－粘混纺毛线，除保持毛的优良保暖性外，还增加了耐磨性及强度。二、纺织品的穿着功能1、纤维织品的使用特点(1)基本要求：柔弹性、耐磨性、精致性①柔弹性。即织物没有粗硬感。纤维分子呈链状，可缠绕因而柔顺。如聚酯及蛋白质纤维（涤纶、羊毛）分子较整齐，规整性好，抗变形能力强，回弹性优异、挺括；②耐磨性。取决于化学链的强度，也与柔弹性有关。酰胺基组成的纤维大分子主链共价键结合力大，链间距离小，从而使锦纶成为耐磨和强度冠军；③精致性。即纤维要足够细。就人造纤维和合成纤维而言与喷丝孔径有关，通常孔径为0.04毫米，长度与直径比为1000。(2)其它性能缩水性、熨烫、洗涤④染色⑤保暖性①缩水性。是服装合身的重要因素。各类纤维的缩水率：丝绸、粘胶10％（亲水性强），棉、麻、维纶3～5％，锦纶2～4％，涤纶、丙纶0.5～1％（疏水性强），混纺品1％（经树脂整理）。缩水原因：除组成纤维单体的化学结构影响外，还由于纺织和染整过程中受的机械作用使纤维被拉长，因而有潜在的收缩性，使用时缩水率大的要落水预缩。②熨烫。高温下化纤制品会熔融和收缩。熨烫温度一般应比软化温度低80～100℃。各类纤维的软化温度（℃）为：粘胶260～300，涤纶240，维纶220，腈纶190～230，锦纶180，丙纶140～150，氯纶60～90。混纺制品，以最低烫温的物料为准。天然纤维均不耐高温，150℃以上就开始分解，变成焦黄色。除氯纶不宜烫以外，其它通常用水汽烫较合适，温度太低起不到应有作用，太高则会烫坏纤维。③洗涤。洗涤条件亦取决于纤维的化学特征。粘胶纤维、腈纶、丝、羊毛（及其与化纤维混纺品）不耐碱，宜用中性洗涤剂，温度应在40℃以下。由于湿态时强度低，切忌搓揉拧绞，应自然沥干。涤、锦、维、丙四大纶，洗水不应超过50℃，可用碱性洗衣粉，耐光性差，洗后宜阴干。氯纶，可用碱性洗涤剂，切忌热揉。棉织品，可用热水（70℃）。麻织品宜中温（50～60℃）。④染色。丝、毛纤维是蛋白质分子，有氨基和羧基，容易和酸性或碱性染料作用，故可直接着色。棉、麻和人造纤维是中性的聚葡萄糖分子或纤维素单体，需用媒染法，即用媒染剂如明矾水解成氢氧化铝，挂上染料后再吸附在纤维上，有的也可直接上色。合成纤维情况不同，取决于化学结构。锦纶染色性好，涤、丙、氯纶则难，通常是在喷丝前将染料与原料混合，喷出色丝后再纺织。⑤保暖性。取决于纤维的导热系数（×10－4卡/厘米·秒·℃）：羊毛3.6，丝3.8，锦纶4.2，棉5.3，人造丝5.8（空气0.6）。为使服装保温良好，应尽可能保持空气在服装内部不发生流动。2、纤维和织品的鉴别有感官法、化学法和溶解法三种方法。（1）感官鉴别法①光泽。涤棉光亮，富纤色艳，维棉色暗，丝织品有丝光；②挺括。用手攥紧布迅速松开，毛纤混纺品一般无皱折且毛感强。涤棉皱折少，复原快。富棉和粘棉皱折多，恢复慢。维棉则不易复原且留有折痕。③纤维长短。可抽出丝观看，并在润湿后试验。粘胶湿处易拉断，蚕丝干处断，锦丝或涤丝干、湿处都不断。短丝则为羊毛或棉花，粗的为毛，细的为棉。如较长且均匀，则为合成短纤维。（2）化学法观察燃烧方式和烟、焰、灰、味：①棉燃烧快，黄色火焰及蓝烟，灰少，灰末细软呈浅灰色（主成分为二氧化硅），味似纸；②麻有烧草味，其余与棉同。③丝燃烧慢且缩成一团，灰呈黑褐色小球，易压碎，有臭味（硫）；④羊毛燃烧时徐徐冒黑烟，显黄焰，起泡，灰多，为发光的黑色脆块（碳化物），有烧发臭；⑤粘胶纤维燃烧快，与棉同。⑥乙酸纤维燃烧慢，边烧边熔，灰为黑色闪光块状物，有刺鼻醋酸味；⑦涤纶燃烧慢、卷缩、熔化，有黄焰，灰呈黑色硬块，易捻碎，有芳香味。⑧锦纶（尼龙）燃烧慢，熔化，无烟，亮棕色硬玻璃状灰粒，不易捻碎，有呛鼻气味。⑨维纶烧时纤维迅速收缩，火焰小呈红色，为灰褐色块，可捻碎，有特臭。⑩腈纶边烧边熔化，略有黑烟，火焰白而亮，灰为黑色球状，有鱼腥臭。⑾丙纶烧时边卷缩边熔，无灰，残留物为透明球状，能捻碎，有烧蜡气味。⑿氯纶难燃，近焰时收缩，离火即熄灭，灰为不规则的黑块，有氯的刺激味。（3）溶解法取决于形成纤维的单体的化学结构，有的机制尚不清楚。①棉、粘胶纤维易溶于浓硫酸（脱水及酯化作用）、铜氨溶液（羟基及醛基的配合及还原作用）。②麻铜氨溶液。③丝酸、碱（氨基酸的两性）、铜氨。④羊毛氢氧化钠（脂层破坏后进攻蛋白质）。⑤涤纶苯酚（缩合）。⑥锦纶苯酚及各种酸（酰胺的碱性）。⑦腈纶硫氰化钾溶液、二甲基甲酰胺。⑧维纶酸。⑨丙纶氯苯。⑩氯纶二甲基甲酰胺、四氢呋喃、氯苯等。3、纺织品的加工除了前述的缩水、熨烫等基本性能必须注意外，缝纫亦是加工的重要环节。主要应注意：①缝线。要求线缝的理化性能与衣料品种相同。亦可用涤纶或锦纶线（耐磨、缩水少），高级丝光棉线或丝线亦佳。②衬布。其缩水率应和本底布相近，否则下水后起皱。③图案。无论染色或布贴均应适应本底布结构。4、纺织品的保护根据纺织品的化学特征，主要办法有：①防虫。常用樟脑丸防止衣服被虫蛀。天然樟脑盛产于我国台湾及江西，由樟木经水蒸气蒸得的樟油精制而得，为白色透明晶体，很香，其味使蠹虫难受。用樟木箱装衣物不会蛀，理由就在于此。1915年发明了合成樟脑，驱虫能力更强，一度应用很广。但由于常杂有苯酚、甲酚，会使衣物沾上斑点，故用时宜以小布袋装好。还由于萘蒸气进入手表后可与机油起作用，使其凝固失去润滑作用；又可与化纤及塑料中的某些添加剂反应使之老化，故1989年轻工部已明文禁止生产卫生球。现市售者为其代用品。②防霉与去霉。霉菌除生长于食物中外，还可分布到衣物上，产生霉斑，分解纤维素，使织物强度显著降低。工业上常用的防霉剂是汞的有机化合物如醋酸苯汞、甲基丙烯酸苯汞等，用0.1％即够。因汞盐与微生物体内蛋白质生成汞盐沉淀而杀死霉菌。如衣物已生霉则应去霉，办法主要有日晒（紫外线照射）或烤干后刷去，喷酒或沾酒刷净，喷醋擦净。然后再用高效、低毒的山梨酸、尿囊素防霉。5、特殊衣料的加工和保护①丝绸。因丝绸薄、软、滑，故缝制困难，不易剪裁。克服办法是：湿硬法，即喷水使其硬化，因各类丝绸均易吸水，裁剪时将布料摊平，用壶均匀喷水使成半潮湿状态且变硬，但应注意这类物料湿时伸长干后收缩，尺寸不易掌握。苯甲酸法，喷洒苯甲酸的酒精溶液后，再使酒精蒸发，苯甲酸在衣料中凝固而硬化，裁剪后，苯甲酸可升华除去，绸料恢复柔滑。②毛料。收藏前注意阴干、晾凉，不可让热、潮的料入箱，否则纤维分解、变脆。毛衣编好后，初穿时易起小球，系羊毛纤维外露经摩擦卷曲造成，千万不可拉掉。毛织物缩水后无法恢复，称为毡缩。是由于羊毛纤维的鳞片间相对运动时正、逆向摩擦系数不同所致，故加工前须经防缩处理（使用防缩剂）。成衣最好干洗、勤晒、拍打去尘和防污。5．2皮革及其制品一、皮革包括动物革和人造革，后者属于塑料。1、生皮皮革的质地首先取决于生皮，常见的动物皮有牛皮、羊皮和猪皮，也有其它珍奇动物（如鹿、虎、狐）的皮，这些皮的化学结构大体相近，但细腻程度及毛色不同。实用的生皮包括：①表皮。是皮肤最外层组织，主要由角朊细胞组成。根