1、一、纖維定義與要求一、纖維定義與要求 纖維纖維指長寬比在指長寬比在10103 3數量級以上、粗細為幾微米到上百微米數量級以上、粗細為幾微米到上百微米的柔軟細長體，有連續長絲和短纖之分。的柔軟細長體，有連續長絲和短纖之分。傳統纖維：直徑為幾微米到上百微米的纖維傳統纖維：直徑為幾微米到上百微米的纖維納米纖維納米纖維：直徑在：直徑在納米尺度納米尺度（1-100納米）納米）的纖維的纖維（納米復合纖維納米復合纖維：含有納米顆粒的改性纖維）：含有納米顆粒的改性纖維）2. 2. 紡織紡織纖維應具備的基本性能纖維應具備的基本性能 l 一定的長度和長度整齊度；一定的長度和長度整齊度；l一定的細度和細度均勻度；一

2、定的細度和細度均勻度；l一定的強度和模量；一定的強度和模量；l一定的延伸性和彈性；一定的延伸性和彈性；l一定的抱合力和摩擦力；一定的抱合力和摩擦力；l一定的吸濕性和染色性；一定的吸濕性和染色性；l一定的化學穩定性。一定的化學穩定性。l對于特殊用途的紡織纖維還應具備一些對于特殊用途的紡織纖維還應具備一些特殊的要求，如阻燃、抗菌等。特殊的要求，如阻燃、抗菌等。 二、纖維的分類與命名二、纖維的分類與命名1 1按來源分：按來源分： 天然纖維天然纖維(natural fiber)(natural fiber) 化學纖維化學纖維(manufactured fiber(manufactured fiber）

3、2 2其他分類其他分類分類分類定義定義組成物質組成物質纖維來源纖維來源植物植物纖維纖維取自于植物種取自于植物種子、莖、韌皮、子、莖、韌皮、葉或果實上獲得葉或果實上獲得的纖維的纖維主要組成物質為主要組成物質為纖纖維素維素，并含有少量，并含有少量木質素、半纖維素木質素、半纖維素等，含量比隨纖維等，含量比隨纖維的不同而不同的不同而不同種子纖維：取自植物種子表面的單細胞纖維，如棉種子纖維：取自植物種子表面的單細胞纖維，如棉及彩色棉和轉基因棉等纖維；韌皮纖維：取自植物及彩色棉和轉基因棉等纖維；韌皮纖維：取自植物韌皮中的纖維，如苧麻、亞麻、大麻、黃麻、紅麻、韌皮中的纖維，如苧麻、亞麻、大麻、黃麻、紅麻、羅

4、布麻、苘麻等；葉纖維：取自植物葉子的纖維，羅布麻、苘麻等；葉纖維：取自植物葉子的纖維，如劍麻、蕉麻、菠蘿葉纖維、香蕉莖纖維等；果實如劍麻、蕉麻、菠蘿葉纖維、香蕉莖纖維等；果實纖維：取自植物果實的纖維，如木棉、椰子纖維；纖維：取自植物果實的纖維，如木棉、椰子纖維；竹纖維：取自竹類莖桿的纖維，如竹子纖維。竹纖維：取自竹類莖桿的纖維，如竹子纖維。動物動物纖維纖維取自于動物的毛取自于動物的毛發或分泌液的纖發或分泌液的纖維維主要組成物質為主要組成物質為蛋蛋白質白質，但蛋白質的，但蛋白質的化學組成有較大差化學組成有較大差異異毛纖維：取自動物的毛發，由角蛋白組成的多細胞毛纖維：取自動物的毛發，由角蛋白組成的

5、多細胞結構的纖維，如綿羊毛、山羊毛、駱駝毛、駝羊毛、結構的纖維，如綿羊毛、山羊毛、駱駝毛、駝羊毛、兔毛、牦牛毛、馬海毛、羽絨、野生駱馬毛、變性羊兔毛、牦牛毛、馬海毛、羽絨、野生駱馬毛、變性羊毛、細化羊毛等；絲纖維：指由昆蟲的絲腺分泌物毛、細化羊毛等；絲纖維：指由昆蟲的絲腺分泌物形成的纖維，如桑蠶絲、柞蠶絲、蓖麻蠶絲、木署蠶形成的纖維，如桑蠶絲、柞蠶絲、蓖麻蠶絲、木署蠶絲、天蠶絲、樗蠶絲、柳蠶絲、蜘蛛絲等。絲、天蠶絲、樗蠶絲、柳蠶絲、蜘蛛絲等。礦物礦物纖維纖維從纖維狀結構的從纖維狀結構的礦物巖石獲得的礦物巖石獲得的纖維纖維二氧化硅、氧化鋁、二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鎂等氧化鐵、氧化鎂等各類石

6、棉，如溫石棉、青石棉、蛇紋石棉等各類石棉，如溫石棉、青石棉、蛇紋石棉等分類分類定義定義纖維纖維再生再生纖維纖維以天然高聚物為原以天然高聚物為原料制成漿液其化學料制成漿液其化學組成基本不變并高組成基本不變并高純凈化后制成的纖純凈化后制成的纖維維再生纖維素纖推再生纖維素纖推：指用木材、棉短絨、蔗渣、麻、竹類、海藻等：指用木材、棉短絨、蔗渣、麻、竹類、海藻等天然纖維素物質制成的纖維，如天然纖維素物質制成的纖維，如粘膠纖維粘膠纖維、Modal纖維、銅氨纖維、纖維、銅氨纖維、竹漿纖維、醋酯纖維、竹漿纖維、醋酯纖維、Lyocell纖維、富強纖維等；再生蛋白質纖纖維、富強纖維等；再生蛋白質纖維：指用酪素、大

7、豆、花生、毛發類、絲素、絲膠等天然蛋白質制維：指用酪素、大豆、花生、毛發類、絲素、絲膠等天然蛋白質制成的，絕大部分組成仍為蛋白質的纖維，如酪素纖維、大豆纖維、成的，絕大部分組成仍為蛋白質的纖維，如酪素纖維、大豆纖維、花生纖維、再生角朊纖維、再生絲素纖維等；再生淀粉纖維：指花生纖維、再生角朊纖維、再生絲素纖維等；再生淀粉纖維：指用玉米、谷類淀粉物質制取的纖維，如聚乳酸纖維（用玉米、谷類淀粉物質制取的纖維，如聚乳酸纖維（PLA）；再）；再生合成纖維：指用廢棄的合成纖維原料熔融或溶解再加工成的纖維。生合成纖維：指用廢棄的合成纖維原料熔融或溶解再加工成的纖維。合成合成纖維纖維以石油、煤、天燃以石油、煤

8、、天燃氣及一些農副產品氣及一些農副產品為原料制成單體，為原料制成單體，經化學合成為高聚經化學合成為高聚物，紡制的纖維物，紡制的纖維滌綸滌綸：指大分子鏈中的各鏈節通過酯基相連的成纖聚合物紡制的：指大分子鏈中的各鏈節通過酯基相連的成纖聚合物紡制的合成纖維；合成纖維；錦綸錦綸：指其分子主鏈由酰胺鍵連接起來的一類合成纖：指其分子主鏈由酰胺鍵連接起來的一類合成纖維；維；腈綸腈綸：通常指含丙烯腈在：通常指含丙烯腈在85%以上的丙烯腈共聚物或均聚物以上的丙烯腈共聚物或均聚物纖維；纖維；丙綸丙綸：分子組成為聚丙烯的合成纖維；維綸：聚乙烯醇：分子組成為聚丙烯的合成纖維；維綸：聚乙烯醇在后加工中經縮甲醛處理所得的

9、纖維；氯綸：分子組成為聚氯乙在后加工中經縮甲醛處理所得的纖維；氯綸：分子組成為聚氯乙烯的合成纖維；其他的還有乙綸、氨綸、乙氯綸及混合高聚物纖烯的合成纖維；其他的還有乙綸、氨綸、乙氯綸及混合高聚物纖維等。維等。無機無機纖維纖維以天然無機物或含以天然無機物或含碳高聚物纖維為原碳高聚物纖維為原料，經人工抽絲或料，經人工抽絲或直接炭化制成的無直接炭化制成的無機纖維機纖維玻璃纖維：以玻璃為原料，拉絲成形的纖維；金屬纖維：以金玻璃纖維：以玻璃為原料，拉絲成形的纖維；金屬纖維：以金屬物質制成的纖維，包括外涂塑料的金屬纖維、外涂金屬的高聚物屬物質制成的纖維，包括外涂塑料的金屬纖維、外涂金屬的高聚物纖維以及包覆

10、金屬的芯線；陶瓷纖維：以陶瓷類物質制得的纖維。纖維以及包覆金屬的芯線；陶瓷纖維：以陶瓷類物質制得的纖維。如如氧化鋁纖維，碳化硅纖維、多晶氧化物；氧化鋁纖維，碳化硅纖維、多晶氧化物；碳纖維：是指以高聚碳纖維：是指以高聚物合成纖維為原料經碳化加工制取的，纖維化學組成中碳元素占總物合成纖維為原料經碳化加工制取的，纖維化學組成中碳元素占總質量質量90%以上的纖維，是無機化的高聚物纖維。以上的纖維，是無機化的高聚物纖維。2 2其他分類其他分類（1 1）按纖維的外觀形態分類）按纖維的外觀形態分類按長度分：棉型、毛型、中長型、絲型；按長度分：棉型、毛型、中長型、絲型；按截面形態分：普通圓形、中空和異形纖維；

11、按截面形態分：普通圓形、中空和異形纖維；按組分分布分：環狀或皮芯等復合纖維；按組分分布分：環狀或皮芯等復合纖維；按卷曲狀態分：高卷曲、低卷曲、異卷曲、無卷曲等；按卷曲狀態分：高卷曲、低卷曲、異卷曲、無卷曲等；（2 2）按纖維的性能和功能分類）按纖維的性能和功能分類差別化纖維差別化纖維：在原來纖維組成的基礎上，通過物或化學改性處：在原來纖維組成的基礎上，通過物或化學改性處理，使纖維性狀獲得一定程度改善的纖維理，使纖維性狀獲得一定程度改善的纖維高性能纖維高性能纖維：具有高強、高模量、耐高溫或耐化學作用：具有高強、高模量、耐高溫或耐化學作用功能或智能纖維功能或智能纖維：具有特殊功能，甚至具有智能或自

12、適應作用：具有特殊功能，甚至具有智能或自適應作用（3 3）按加工方式分）按加工方式分天然纖維：不同初加工和改性的纖維，如絲光棉、精干麻、天然纖維：不同初加工和改性的纖維，如絲光棉、精干麻、洗凈毛、拉細羊毛和生絲等；洗凈毛、拉細羊毛和生絲等；化學纖維：高速紡絲、牽伸絲（化學纖維：高速紡絲、牽伸絲（DTYDTY）、預取向絲（）、預取向絲（POYPOY）或全取向絲（或全取向絲（FOY)FOY)、變形絲等；、變形絲等；（4 4）按纖維資源狀態（一般指天然纖維）按纖維資源狀態（一般指天然纖維）大宗纖維：棉花、綿羊毛、麻類纖維和桑蠶絲等；大宗纖維：棉花、綿羊毛、麻類纖維和桑蠶絲等；特種纖維：產量稀少、經濟

13、和應用價值高的天然纖維，一般特種纖維：產量稀少、經濟和應用價值高的天然纖維，一般為動物類纖維，如極細羊毛、山羊絨、牦牛絨、蜘蛛絲等。為動物類纖維，如極細羊毛、山羊絨、牦牛絨、蜘蛛絲等。一、天然纖維素纖維一、天然纖維素纖維1 1棉纖維棉纖維(1) (1) 棉纖維的組成與特性棉纖維的組成與特性 截面呈腰圓形，帶中腔結構截面呈腰圓形，帶中腔結構; ;縱向呈縱向呈扁平帶狀，有天然轉曲。扁平帶狀，有天然轉曲。 棉纖維長于棉籽上，是由棉籽表皮棉纖維長于棉籽上，是由棉籽表皮細胞先伸長后加厚而成的，一個細胞細胞先伸長后加厚而成的，一個細胞長成一根纖維。長成一根纖維。（a a）棉纖維的組成）棉纖維的組成表皮初生

14、層：果膠和蠟質，含量隨纖維產地和品種而不同；表皮初生層：果膠和蠟質，含量隨纖維產地和品種而不同；主體層（次生層）：基本成分為主體層（次生層）：基本成分為纖維素纖維素9494-95-95和其他和其他物質物質5 5-6-6；中腔內層：微量的色素、灰分和蛋白質。中腔內層：微量的色素、灰分和蛋白質。（b b）棉纖維的特性棉纖維的特性優點：優點：細長柔軟，吸濕性好細長柔軟，吸濕性好，耐強堿，耐有機溶劑，耐，耐強堿，耐有機溶劑，耐漂白劑以及隔熱耐熱；漂白劑以及隔熱耐熱；缺點：缺點：彈性和彈性恢復性較差彈性和彈性恢復性較差，不耐強無機酸、易發霉、，不耐強無機酸、易發霉、易燃。易燃。 按品種分：細絨棉按品種分

15、：細絨棉 、長絨棉、長絨棉 、粗絨棉、粗絨棉 ( (陸地棉陸地棉) () (海島棉海島棉) () (亞洲棉亞洲棉) )(2) (2) 棉纖維的分類棉纖維的分類長絨棉細絨棉粗絨棉圖圖1-1 1-1 不同來源（品種）棉纖維的截面示意圖不同來源（品種）棉纖維的截面示意圖 按棉纖維的成熟度分：成熟棉、未成熟棉、完全按棉纖維的成熟度分：成熟棉、未成熟棉、完全未成熟棉、過成熟棉、完全成熟棉。未成熟棉、過成熟棉、完全成熟棉。 棉纖維的成熟度棉纖維的成熟度：即棉纖維胞壁的增厚程度。：即棉纖維胞壁的增厚程度。 （除纖維長度外，棉纖維的強度、模量、色澤、抗彎和彈（除纖維長度外，棉纖維的強度、模量、色澤、抗彎和彈性

16、、轉曲程度都與成熟度有關）性、轉曲程度都與成熟度有關） 未成熟 成熟 過成熟 實際形狀圖1-2 棉纖維成熟度的理論幾何圖示成熟度系數：成熟度系數：31220)D/(M纖維種類纖維種類成熟度系數成熟度系數細絨棉1.5-2.0長絨棉1.7-2.5一般紡紗用棉1.7-1.8理想的紡紗用棉2.0左右未成熟棉2.0死纖維600600）無機物）無機物定義定義：主要是指高強、高模、耐高溫和耐化學作：主要是指高強、高模、耐高溫和耐化學作用的纖維，是高承載能力和高耐久性的功能纖維。用的纖維，是高承載能力和高耐久性的功能纖維。1 1對位芳綸（芳綸對位芳綸（芳綸14141414）和間位芳綸（芳綸）和間位芳綸（芳綸1

17、3131313）芳綸芳綸14141414強度高、模量高、密度小、柔性好，化強度高、模量高、密度小、柔性好，化學穩定性好，除無機強酸、強堿外，能耐多種酸、學穩定性好，除無機強酸、強堿外，能耐多種酸、堿及有機溶劑的侵蝕；堿及有機溶劑的侵蝕；芳綸芳綸13131313耐熱性能好，阻燃性好，能耐大多數酸耐熱性能好，阻燃性好，能耐大多數酸的作用，除不能與強堿長期接觸外，對堿的穩定的作用，除不能與強堿長期接觸外，對堿的穩定性也很好；還具有良好的抗輻射性能。性也很好；還具有良好的抗輻射性能。表表1-10 1-10 幾種高性能纖維的物理指標幾種高性能纖維的物理指標纖維名稱纖維名稱密度密度g/cm3強度強度cN/

18、dtex模量模量cN/dtexGPa伸長率伸長率TmoCTgoCTsoCTdoCLOI回潮率回潮率Kevlar291.4420.34903.6-250550303.9Kevlar491.4520.87802.4-250550304.5Kevlar1291.4423.97003.3-250550303.9Nomex1.464.857535-22041528-324.5Twaron10001.4419.84953.6-250550294.5Twaron20001.4423.06403.3-250550294.5Technora1.39225004.4-500253.9Terlon1.4623.07

19、732.8-35022047027-3023PBOAS1.544213003.5-360650682.0PBOHM1.564220002.5-650680.6PBI1.42.42828.5-2505504115DyneemaSK600.97289103.5144-80-200DyneemaSK650.97319703.6-200DyneemaSK750.973511003.8-200Spectra10000.973211003.3155-100-200Spectra20000.973412002.9-200高模碳纖維高模碳纖維1.8312.325600.8-6003700-高強碳纖維高強碳纖維

20、1.7819.113401.4-5003700-E玻纖玻纖2.587.82804.8-350825-S玻纖玻纖2.518.53405.2-300800-鋼絲鋼絲7.854.026511.2-1600-圖圖1- 8芳綸纖維的應用領域示意圖芳綸纖維的應用領域示意圖2 2PBOPBO纖維纖維 PBO PBO是聚是聚P P亞苯丙二亞苯丙二噁噁唑，簡稱聚苯丙唑，簡稱聚苯丙噁噁唑。唑。 耐燃性好；熱穩定性比芳綸耐燃性好；熱穩定性比芳綸13131313更高；抗蠕變、更高；抗蠕變、耐化學和耐磨性能非常好；耐壓縮破壞性能好；耐化學和耐磨性能非常好；耐壓縮破壞性能好；耐光或耐光熱復合作用的性能較差。耐光或耐光熱復

21、合作用的性能較差。3 3PEEKPEEK纖維纖維 PEEK PEEK統稱為聚醚酮醚，是半結晶的芳香族熱塑統稱為聚醚酮醚，是半結晶的芳香族熱塑性聚合物，屬聚醚酮類。性聚合物，屬聚醚酮類。溫度（溫度（）PEEKPEEK芳綸芳綸13131313滌綸滌綸10010010010010010090901501501001001001000 020020010010090900 025025095950 00 03003008080降解降解降解降解表表1-11 PEEK1-11 PEEK纖維的強度保持率及比較纖維的強度保持率及比較表表1-12 1-12 不同物質對不同物質對PEEKPEEK的化學作用的化學作

22、用化合物23100200醋酸（10%）碳酸檸檬酸甲酸鹽酸（10%）硝酸磷酸（50%）硫酸（40%）乙醇乙二醇丙酮甲醛氨水氫氧化鈉（50%）CO（氣）氯化鐵硫化氫（氣）碘臭氧二甲基甲酸胺吡啶二甲基亞砜（DMSO）二苯砜（DPS）4 4聚四氟乙烯纖維聚四氟乙烯纖維表表1-13 1-13 聚四氟乙烯纖維的基本特征值聚四氟乙烯纖維的基本特征值纖維纖維TeflonTeflonPTFEPTFEPTFEPTFE制造商制造商DupontDupontLenzingLenzingAlbanyAlbany強度強度/cN/cNdtexdtex-1-11.41.40.80.81.31.31.31.3斷裂伸長率斷裂伸長率

23、/%/%202025255050熔融溫度熔融溫度/347347327327375375軟化溫度軟化溫度/1771772002009393最高使用溫度最高使用溫度/290290280280260260極限氧指數極限氧指數/ /O O2 2989898989898是已知的最為穩定的耐化學作用和耐熱的纖維材料。是已知的最為穩定的耐化學作用和耐熱的纖維材料。5 5碳纖維碳纖維圖1-9 常用碳纖維的力學特征值范圍是指纖維化學組成中碳元素占總質量是指纖維化學組成中碳元素占總質量9090以上的纖維。以上的纖維。一、天然纖維的初加工一、天然纖維的初加工 指有效提取纖維的加工指有效提取纖維的加工/去除非纖維類物

24、質的加工去除非纖維類物質的加工1. 1. 棉的初加工棉的初加工 將纖維與棉籽分離的加工，也稱軋棉、軋花。所得纖維將纖維與棉籽分離的加工，也稱軋棉、軋花。所得纖維稱為稱為皮棉皮棉或或原棉原棉。鋸齒軋棉鋸齒軋棉皮輥軋棉皮輥軋棉圖圖1-10 1-10 皮輥式與鋸齒式軋棉原理比較圖皮輥式與鋸齒式軋棉原理比較圖“三絲三絲”：頭發、包裝袋絲（丙綸絲）、動物毛發：頭發、包裝袋絲（丙綸絲）、動物毛發 2. 2. 麻的初加工麻的初加工為典型的去除非纖維類物質（膠質）的加工。為典型的去除非纖維類物質（膠質）的加工。苧麻：剝皮苧麻：剝皮刮青刮青脫膠脫膠黃、紅麻：剝皮法、帶桿法黃、紅麻：剝皮法、帶桿法亞麻：脫膠亞麻：

25、脫膠干燥干燥碎莖碎莖打麻打麻 羊毛的初加工是去除非纖維類物質和不適于紡紗羊毛的初加工是去除非纖維類物質和不適于紡紗纖維的過程。纖維的過程。 其工藝過程為：其工藝過程為： 原毛原毛選毛選毛開毛開毛洗毛洗毛烘干烘干洗凈毛。洗凈毛。3.3.毛的初加工毛的初加工邊坎毛,若有短毛去除背毛若很臟和弱節毛時去除若有很多雜質與草籽去除頸項毛若有污染毛和短毛去除尾部（a a）套毛及去除部位）套毛及去除部位(b) (b) 纖維直徑的分布纖維直徑的分布 (c) (c) 毛叢平均長度分布毛叢平均長度分布圖圖1-11 1-11 羊毛剪下套毛及纖維品質分布羊毛剪下套毛及纖維品質分布4. 4. 蠶絲的初加工蠶絲的初加工 指

26、蠶繭的分選與繅絲加工。指蠶繭的分選與繅絲加工。工藝包括：剝繭工藝包括：剝繭選繭選繭煮繭煮繭繅絲繅絲復整復整 蠶繭由外向內分為：繭衣、繭層、蛹襯蠶繭由外向內分為：繭衣、繭層、蛹襯繅絲：找出繭子的正緒，將幾根繭絲合并成一束，借繅絲：找出繭子的正緒，將幾根繭絲合并成一束，借 絲膠粘著形成絲膠粘著形成生絲生絲。生絲：生絲：絲織原料絲織原料下腳料：絹紡原料下腳料：絹紡原料1 1紡絲熔體或紡絲液的制備紡絲熔體或紡絲液的制備分解溫度高于熔點的高聚物，可直接將聚合物熔化成分解溫度高于熔點的高聚物，可直接將聚合物熔化成熔體或溶解在適當的溶劑中，制成紡絲液；熔體或溶解在適當的溶劑中，制成紡絲液；分解溫度低于熔點的

27、高聚物，必須將聚合物溶解在適分解溫度低于熔點的高聚物，必須將聚合物溶解在適當的溶劑中，或先將聚合物制成可溶性中間體，再溶當的溶劑中，或先將聚合物制成可溶性中間體，再溶解成紡絲液。解成紡絲液。二、化學纖維制造概述二、化學纖維制造概述2 2化學纖維的紡絲成形化學纖維的紡絲成形 模仿蠶吐絲的過程，將紡絲熔體或紡絲液提高噴絲模仿蠶吐絲的過程，將紡絲熔體或紡絲液提高噴絲孔擠出后凝固成絲的過程，稱為紡絲。紡絲可分為熔融孔擠出后凝固成絲的過程，稱為紡絲。紡絲可分為熔融紡絲法（紡絲法（熔體紡絲熔體紡絲）和）和溶液紡絲溶液紡絲法。法。 熔體紡絲：熔體紡絲：紡絲速度高，污染低、成本低，纖維截面紡絲速度高，污染低、成本低，纖維