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第一章纤维的分类及发展
纤维是纺织材料的基本单元，纤维的来源、组成、制备、形态、性能极其丰富与复杂，并直接影响着其构成物——纤维集合体的性质，以及纤维的实用价值和商业价值。
认识和了解纤维应该从纤维的名称、分类、命名及其纤维的基本特征、现状与发展着手，形成客观、清晰和较为准确的认知判断及归类命名的概念与规则。
本章通过对现有纤维的分类与命名，常用纤维和对应的初加工或成形方法以及纤维的应用与未来的描述，达到对纤维的基本认识与了解。
纤维的分类及发展
纤维及其分类
纤维定义与要求 纤维的分类与命名
各类常用纤维简介
天然纤维素纤维再生纤维
天然蛋白质纤维差别化纤维
功能性纤维
高性能纤维
普通合成纤维
纤维的加工
天然纤维的初加工 化学纤维制造概述
纤维的应用与未来
纤维的应用 纤维的未来
一、纤维定义与要求
纤维是指长径比在103 倍以上，粗细在微米甚至达纳米尺度的柔软细长体，有连续长丝和短纤之分。
纤维大都用来制造纺织品，称纺织纤维。纤维不仅可以纺织加工, 而且可作为填充料、增强基体, 或直接形成多孔材料，或组合构 成刚性或柔性复合材料。
纤维状物质广泛存在于动物毛皮、植物和矿物中。从人类诞生到19世纪末，主要认知和使用的纤维是天然纤维。19世纪末，出现了粘胶纤维， 1935年出现了尼龙（nylon）纤维，1938年又出现了涤纶纤维，这些人工纤维的出现丰富了纤维的种类与用途。
第一节 纤维及其分类
纺织纤维须具有一定的物理、化学和生理性质，以满足工艺和人类使用时的要求。
纤维的基本性能
一定的长度和细度；
有必要的强度及变形能力；
合适的吸湿性和耐久性及弹性；
对热、光、化学和生物作用的稳定性；
一定的抱合力和摩擦力；
一定的吸湿性和染色性；
对穿着用和家用纤维要有良好的染色性能且无毒、无害、无过敏的生理友好物质；对产业用纤维则要求环境友好及性能与功能的可靠，但都应考虑循环利用。
第一节 纤维及其分类
纺织纤维种类繁多，按来源和习惯分为天然纤维和化学纤维两大类。按英美方式将化学纤维再分为人造（再生）和合成纤维两类，则纺织纤维分为三类，但遗漏了无机纤维。此均为来源或组成的“质”分类与命名。其实还有与纤维成形更为贴切的“形”分类方式，纳米、复合纤维等。
凡用天然的或合成的高聚物，或无机物为原料，经过人工加工制成的纤维状物体，统称为人工纤维(Artificial fiber)。
1．天然纤维
凡是自然界里原有的或从经人工种植的植物中、人工饲养的动物中直接获取的纤维统称为天然纤维。根据纤维的物质来源属性将天然纤维分为植物纤维、动物纤维和矿物纤维。并依据动、植物的名称加丝、毛，或加纤维命名，甚至简化统称为棉、毛、丝、麻这四大类大宗纤维。纺织加工业也因此分类得名，如棉、毛、麻、丝、绢纺织业。
二、纤维的分类与命名
分类 定义 组成物质 纤维来源
植物纤维 取自于植物种子、茎、韧皮、叶或果实上获得的纤维 主要组成物质为纤维素，并含有少量木质素、半纤维素等，含量比随纤维的不同而不同 ①种子纤维：取自植物种子表面的单细胞纤维，如棉及彩色棉和转基因棉等纤维； ②韧皮纤维：取自植物韧皮中的纤维，如苎麻、亚麻、大麻、黄麻、红麻、罗布麻、苘麻等； ③叶纤维：取自植物叶子的纤维，如剑麻、蕉麻、菠萝叶纤维、香蕉茎纤维等；④果实纤维：取自植物果实的纤维，如木棉、椰子纤维； ⑤竹纤维：取自竹类茎杆的纤维，如竹子纤维。
动物纤维 取自于动物的毛发或分泌液的纤维 主要组成物质为蛋白质，但蛋白质的化学组成有较大差异 ①毛纤维：取自动物的毛发，由角蛋白组成的多细胞结 构的纤维，如绵羊毛、山羊毛、骆驼毛、驼羊毛、兔毛、牦牛毛、马海毛、羽绒、野生骆马毛、变性羊毛、细化羊毛等；②丝纤维：指由昆虫的丝腺分泌物形成的纤维，如桑蚕丝、柞蚕丝、蓖麻蚕丝、木署蚕丝、天蚕丝、樗蚕丝、柳蚕丝、蜘蛛丝等。
矿物纤维 从纤维状结构的矿物岩石获得的纤维 二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化镁等
各类石棉，如温石棉、青石棉、蛇纹石棉等
2.主要天然纤维的来源分类与名称
分类 定义 纤维
依据原料 再生纤维 以高聚物溶解或熔融纺丝而成的纤维为再生纤维。 再生对象有纤维的必须加“再生”，天然聚合物间的共混仍属再生纤维。 天然与合成高聚 物共混或共聚的纤维，划出再生、归入合成纤维。 ①再生纤维素纤推：指用木材、棉短绒、蔗渣、麻、竹类、海藻等天然纤维素物质制成的纤维，如粘胶纤维、Modal纤维、铜氨纤维、竹浆纤维、醋酯纤维、Lyocell纤维、富强纤维等；
②再生蛋白质纤维：指用酪素、大豆、花生、毛发类、丝素、丝胶
等天然蛋白质制成的，绝大部分组成仍为蛋白质的纤维，如酪素纤
维、大豆纤维、花生纤维、再生角朊纤维、再生丝素纤维等；
③再生甲壳质：甲壳素纤维和壳聚糖纤维；
④再生合成纤维：指用废弃的合成纤维原料熔融或溶解再加工成的
纤维；
⑤再生淀粉纤维：指用玉米、谷类淀粉物质制取的纤维，如聚乳酸纤维（PLA）。
无机纤维 =
以无机物熔融、溶解纺丝或用高聚物纺丝后碳化、烧结成形的纤维。 ②金属纤维：以金属物质制成的纤维，包括外涂塑料的金属纤维、
外涂金属的高聚物纤维以及包覆金属的芯线；
③陶瓷纤维：以陶瓷类物质制得的纤维。如氧化铝纤维，碳化硅纤维、多晶氧化物；
④碳纤维：是指以高聚物合成纤维为原料经碳化加工制取的，化学
组成中碳元素占总质量90%以上的纤维，是无机化的高聚物纤维。
3.主要人工纤维的分类及名称
分类 定义 纤维
合成纤维是以有机低分子单体均聚或共聚、或聚合物的共混或复合得到的高聚物，经溶液或熔体的纺丝而成的纤维 ①涤纶：指大分子链中的各链节通过酯基相连的成纤聚合物纺制
依据原料 合成纤维 的合成纤维；②锦纶：指其分子主链由酰胺键连接起来的一类合
成纤维；③腈纶：通常指含丙烯腈在85%以上的丙烯腈共聚物或均聚物纤维；④丙纶：分子组成为聚丙烯的合成纤维；⑤维纶：聚乙烯醇在后加工中经缩甲醛处理所得的纤维；⑥氯纶：分子组成为聚氯乙烯的合成纤维；⑦其他的还有乙纶、氨纶、乙氯纶及混
合高聚物纤维等。
粗细在纳米(1~ 100nm）尺度的纤维称纳米纤维，是典型的再生功能类纤维。 纳米纤维与组成无关，可以是无机、有机物，低分子和高聚物，。 ①自生长纤维：在一定介质条件下由无机或有机分子自组装生长
的纳米晶须，多为陶瓷和金属等无机物；
依 纳 ②静电纺丝：溶液或熔体在高压电场下牵伸或分劈拉细而成的纳
据 米 米、亚微米纤维，几乎所有纤维的聚合物和无机物都可用于静电
尺 纤 纺丝，但纤维强度偏低，粗细实际为亚微米又称为亚微米纤维；
度 维 ③天然原纤：从具有多级原纤结构的天然纤维中溶解分离提取的
纳米或亚微米原纤（或称晶须），如天然纤维的毛、棉、麻等的各级原纤。
可循环利用 回用纤维 回用纤维是加工中或使用后废弃纤维的总称 ①加工回用纤维：纺纱加工中废弃的废纺纤维和废品与边角料中的废品纤维，其损伤小、安全卫生，多被回用；
②用弃回用纤维：用后纺织品中的纤维，其损伤大、且多色、多组分混杂，回用难度大。
4.主要人工纤维的分类及名称
纳米纤维或纳米晶须
碳(a)(b) (c)、
铜(d)
(e)、
镍(f)纳米晶须
棉(a)、亚麻 (b)、羊毛(c)纳米原纤体
天然原纤
角蛋白 (a)(b)膜醋菌纤维素 (c)(d)晶须
自生长纤维
纤维的分类因习惯叫法还可以按纤维的外观形态、性能或功能、加工方式、资源状态等进行分类。
按纤维外观形态分类的主要依据是纤维的长度、细度、截面形态与组成分布、弯曲特征等。
按纤维的性能和功能分类的依据是纤维力学、热学、光学、电学、染色性能有差异，属性能差别化纤维；或具有高强、高模、耐高温或耐化学作用、特殊功能（抗菌、导电、屏蔽、过滤、吸湿排汗、阻燃等）的高性能纤维，甚至具有智能作用的纤维，属功能或智能纤维。
按加工方式对天然纤维有不同初加工和改性的纤维，如丝光棉、精干麻、洗净毛、拉细羊毛和生丝等。对化学纤维有高速纺丝、牵伸丝
（DTY）、、预取向丝（POY）或全取向丝（FOY）、变形纱或弹力丝等。
按纤维资源状态可分为大宗纤维和特种纤维，一般指天然纤维。
5.其他分类方法
一、植物类纤维
命名式：植物名+纤维
1．棉
棉纤维从出现至今是天然纤维的主体，目前仍占天然纤维的 3/4以上。是农业主产品粮、棉、油、蔬菜中唯一解决人类穿、用需求的产品。
（1）棉纤维的组成与特征
棉纤维长于棉籽上，先长长度（增长期），后沉积生长变厚至成熟（加厚期）的单细胞物质。
第二节 各类常用纤维简介
棉纤维细长柔软，吸湿性好、耐强碱、耐有机溶剂、耐漂白剂以及耐热隔温，是最大宗的天然纤维。其不仅可以方便地进行各种染色和纺织加工，而且可进行丝光处理，或其他改性处理，以增加纤维的光泽、可染性及抗皱性等。棉纤维的缺点是弹性较差、不耐强酸、易发霉、易燃。
（2）棉的分类
棉纤维的分类应该是按发现地命名与分类的。
长绒棉
细绒棉
粗绒棉
棉纤维为多层状带中腔结构，稍端尖而封闭，中段较粗，尾端稍细而敞口，呈扁平带状，有天然的扭转，称“转曲”。截面常态腰圆形，中腔呈干瘪状。棉纤维基本成份为纤维素；带有果胶和蜡质；在中腔内层还附有微量的色素、灰分和蛋白质，色素决定纤维的颜色、影响其白度。
按棉花色泽可分为白棉、黄棉和灰棉。
白棉为正常成熟及吐絮的棉花，不管原棉呈洁白、乳白或淡黄色，都称白棉，为棉纺厂最主要的原料。
黄棉为棉花生长晚期，棉铃经霜冻伤后枯死，铃壳上的色素染到纤维上，使原棉颜色发黄。黄棉一般都属低级棉，棉纺厂仅有少量应用。
灰棉为棉花在生长发育过程中或吐絮后，由于雨量过多、日照不足、温度偏低，使纤维成熟受到影响，而棉纤维呈灰白色。灰棉强力低、质 量差，棉纺厂较少使用，但为极好的再生纤维浆粕原料。
按初加工方法可分为锯齿棉和皮辊棉。
锯齿棉采用撕扯分离式的锯齿轧花机加工的棉花（原棉）。其长度偏短0.5 ~ 1mm，存在索丝(纠缠成束纤维)，短绒较少；
皮辊棉采用挤切分离式的皮辊式轧花机加工的棉花（原棉）。
其根部纤维（黄根）和短绒较多，加工速度较慢，但纤维损伤小。
（3）棉的其它品种
棉的其它变化品种有彩棉、转基因棉等。
彩色棉是指天然生长的彩色棉花。因而有天然颜色，可回避染色加工，减少污染和能耗。
转基因棉是以转基因技术得到的棉花新品种。
（4）木棉
木棉可以说是棉花的近亲，其纤维是单细胞纤维。虽然在形态、颜色、生长的蒴果上与棉纤维极为相似，但属果实纤维。
纤维与内壁的附着力很小，易于分离，不需象棉花那样进行轧花 加工。木棉有白、黄和黄棕色，为表面光滑、无转曲，截面为大中腔、圆形的管状物。
中腔的中空率达80 ～ 90％，纤维梢端较细封闭，中段较粗，尾段稍细存在闭合的开口。木棉纤维表面有蜡质，拒水，密度很小强度较低，抱合力差，弹性小。虽不适于单纤维纺纱，但可以混纺，尤其是作为絮填隔热吸声材料和浮力救生材料极佳。纤维集合体在水中可以承受自重20 ～ 36倍的负荷而不下沉，并可以快速的吸附水面上的油类物质。
(a) 开裂木棉果实 (b) 纤维表面木棉纤维果实及纤维形态图
2．麻
但各种麻自身的称谓却多用俗称，且繁杂、多名，主要取决于麻的颜色、来源地名和习惯叫法。
（1）组成与性质
麻纤维由不同比例的纤维素、半纤维素、木质素和其它成分构成，但纤维素占大部分。因此，麻纤维的化学性质与棉相同。除苎麻外，
麻类纤维的单细胞粗细与棉相近，但长度明显偏短1倍（如亚麻、大麻、
罗布麻）到一个数量级（如黄麻、红麻）。因此纺用纤维基本为工艺纤维，即多个单细胞纤维由细胞间质粘合而成纤维束。由此麻类纤维比棉纤维粗硬，易引起穿着中的刺痒。麻纤维的吸湿性好、强度高、变形能力小，纤维以挺爽为特征。
麻的大类分类十分简单，以纤维所在的植物部位分类，如韧皮纤维和叶纤维。
（3）亚麻
亚麻也称鸦麻、胡麻，分纤用、油用、纤油两用三类，均为一年生 草本植物，亚麻截面呈圆形和扁圆形，纵向中段粗两头细，有横节竖纹。亚麻单纤维长度较短，用工艺纤维纺纱。由于吸湿性好、导湿快、细度相对较细，是夏季衣衫的主要纤维原料。
（4）黄麻与红麻
黄麻，又名络麻、绿麻，为一年生草本植物，生长于亚热带和热带。黄麻单纤维很短，必须采用工艺纤维纺纱。单纤维截面呈带有圆形中腔 的多角形，一般为5或6角形，并以细胞间质相粘结。黄麻纤维吸湿后表面仍保持干燥，但吸湿膨胀大并放热。
（2）苎麻
苎麻为中国原产地麻纤维，称为“中国草”，为多年生宿根植物。纤维截面为腰圆或跑道形，有中腔、腔壁有辐射状裂纹; 纵向无明显扭转,表面有不规则的条纹和横节。苎麻纤维素含量较高、木质素含量低，纤维弹性好、质地软。苎麻单纤维较长，可单纤维纺纱。
（5）大麻
大麻又称火麻、汉麻。生长和放置中极少虫害，十分奇特。大麻单纤维表面粗糙，有纵向缝隙和孔洞及横向枝节，无天然转曲。大麻横截面有多种形态混杂。大麻单纤维的细度和长度与亚麻相当，故亦需工艺纤维纺纱。大麻纤维及制品更为柔软和刺痒感小，有一定的抗霉杀菌功能。
（6）罗布麻
罗布麻又称野麻、茶叶花，是一种野生植物纤维。麻纤维纵向无转曲，截面呈明显不规则的腰圆形，中腔较小。在纤维的表面有许多竖纹、横节。因纤维较短粗，还是需工艺纤维纺纱，主要用于服用纺织品。罗布麻除具 有麻类纤维的一般特点外，还具有一定的医疗保健性能，如罗布麻对降低穿着者的血压有作用。
红麻又称槿麻或洋麻，习性及生长与黄麻十分相近。红麻的单细胞纤维亦很短，截面为多角形或近椭圆形，中腔较大。单细胞有方向性，一端为尖圆角、一端为钝圆端，时而有小分叉或分枝，比黄麻纤维要粗。红麻纺纱用纤维，也必须是工艺纤维。红麻的吸湿性也很强。
名称 化学组成（%） 单纤维细度 （ m）
单纤维长度 (mm)
纤维素 （%） 半纤维素 （%） 果胶 （%） 木质素 （%） 其它 （%） 苎麻 65 ～75 14 ～16 4 ～5 0.8 ～1.5 6.5 ～14 30 ～ 40 20 ～250
亚麻 70 ～ 80 12 ～15 1.4 ～5.7 2.5 ～5 5.5 ～9 12 ～ 17 17 ～ 25
黄麻 57 ～ 60 14 ～17 1.0 ～1.2 10 ～13 1.4 ～ 3.5 15 ～18 1.5 ～5
红麻 52～58 15～18 1.1～1.3 11～19 1.5～3 18 ～ 27 2 ～ 6
大麻 67～78 5.5～16.1 0.8～2.5 2.9～3.3 5.4 15 ～ 17 15 ～ 25
罗布麻 40~50 14.5~16.4 11.2~14.8 11~14 4.8~23.2 17 ～ 23 20 ～ 25
竹纤维 ≤50 20± 0.7± 30 ± 10～19 1.3～3.1
部分麻纤维的化学组成及细度和尺度
竹纤维是来自于竹茎，利用机械轧压粉碎、蒸煮水解和配以化学助剂脱去纤维间质，尤其是木质素，而制得纤维，是原生纤维物质。
竹纤维多用于建筑、内装饰、席垫、篮筐、文具、工艺品等材，近年也有用于纺织品。因纤维柔软和可纺的仅限于某些竹（慈竹）品种。
目前以产于浙江的毛竹为主，其单纤维长度约1.3～3.1mm左右，宽度约 10～19μm，只能为工艺纤维纺纱，纤维素含量约为 50%，木质素 30%左右，聚戊糖 20%左右，灰分 1.5%左右，果胶 0.7%左右，此含量比麻纤维都差。竹纤维在吸湿、导湿性与麻纤维接近，这可能源于竹纤维的多微孔结构。竹纤维的缺陷和仅50%的纤维素含量，人们开始生产竹浆纤维。而由浆液制造粘胶类纤维，如同棉浆、木浆纤维那样，将不再具有原天然纤维的结构特征和组成特征。
两种竹纤维截面形态对比
3．竹纤维
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