第三章纤维素纤维.pptVIP

第三章 纤维素纤维的结构和性能;本章主要内容;第一节 纤维素纤维的形态结构;本节主要内容 一、棉纤维的形态结构 二、麻纤维的形态结构 ;一、棉纤维的形态结构 棉纤维是从棉籽表皮上细胞突起生长而成的。每根棉纤维就是一个细胞 。 成熟棉纤维的外形可描述为：上端尖而封闭，下端粗而敞口，整根纤维为细长的扁平带子状，有螺旋状扭曲，纤维截面呈腰子形，中间有干瘪的空腔，成熟棉纤维的形态如图3－1所示。;一、棉纤维的形态结构 棉纤维从外到里分成三层，最外层称为初生胞壁，中间为次生胞壁，内部为胞腔。 图3-2为棉纤维形态结构模型示意图。 ;二、麻纤维的形态结构 苎麻单纤维两端呈锤头形或分支； 亚麻两端稍细，呈纺锤形。 见图3－4。 ;二、麻纤维的形态结构 电子显微镜观察苎麻纤维结构，有交叉和扭曲现象，扭曲主要是在近端部，中部较少。见图3－5和图3－6。 麻纤维上有竖纹和横节。;二、麻纤维的形态结构 几种麻纤维的长度和截径见表3－3。;二、麻纤维的形态结构 麻纤维的主要化学成分和棉纤维一样也是纤维素，但含量较低，此外还有蜡状物、木质素、果胶物质、含氮物质和灰分等。 我国苎麻化学成分见表3-4。 ;第二节 纤维素大分子的分子结构;纤维素大分子的化学结构是由β—D- 葡萄糖剩基彼此以1-4苷键联结而成，结构如下：;纤维素分子中的葡萄糖剩基（不包括两端）上有三个自由存在的羟基，2、3位上是两个仲羟基，6位上是一个伯羟基，它们具有一般醇的特性； 右端的剩基中含有一个潜在的醛基，使纤维素具有还原性。 ;第三节 纤维素纤维的超分子结构;本节主要内容 一、X射线研究 二、电子显微镜和扫描隧道显微镜(STM )研究;一、X射线研究 （一）棉纤维的X射线图像 当用X射线对棉纤维及丝光棉纤维进行衍射实验时，发现它们的衍射图像并非完全模糊的阴影，也不是明暗相间的同心圆，而是有干涉弧或点存在，说明这两个纤维的超分子结构不是完全无定形的，而是有晶体存在，并且它们的长轴虽非完全与纤维轴相平行，但也非完全杂乱无序，而是具有一定的取向度。如图3-7所示。 ;一、X射线研究 （一）棉纤维的X??线图像;一、X射线研究 （二）棉纤维中纤维素的单元晶格 根据丝光前后棉纤维的X衍射图中干涉点与弧的位置、间距，以及纤维素的分子结构推算出其单元晶格属于单斜晶系，天然纤维素被称为纤维素Ⅰ，它的单元晶格及其投影如图3-8。;一、X射线研究 （二）棉纤维中纤维素的单元晶格;一、X射线研究 （三）纤维的结晶度与取向度 棉纤维的结晶度约为70%，麻纤维约为90%，无张力丝光棉纤维约为50%，黏胶纤维约为40%。 棉纤维次生胞壁外层的螺旋角在30°～35°，麻纤维的螺旋角为6°左右。;二、电子显微镜和扫描隧道显微镜(STM )研究 （一）棉纤维的扫描隧道显微镜(STM )图 用扫描电镜(SEM)可以直接观察到棉纤维中的原纤组织（图3－9）。 电子显微镜的分辨率较低，现在可用更为先进的扫描隧道显微镜(STM )对微晶纤维素的超显微结构进行直接观察（图3－10和图3－11）。 ;图3－9棉纤维的SEM图（SEM p hotograp h of dewaxed cotton fiber (2860X ， bar : 10μm) ;图3－10　棉花纤维超显微结构的STM 图像　(隧道电流0.28nA ， 偏压420mV ，扫描范围 128nm ×128nm ;图3－11　棉花纤维超显微结构的STM 图像　(隧道电流0.28nA ， 偏压420mV ，扫描范围 32nm ×32nm ;图3－12棉花纤维的结晶区与无定形区结构的STM图像(隧道电流0.31nA ， 偏压508mV， 扫描范围40nm×40nm ) ;图3－13 棉花纤维的分叉结构的STM图道电流0.31nA ， 偏压506mV，扫描范围40nm×40nm ;（二）麻纤维电子显微镜图 苎麻韧皮纤维的巨原纤是由纤维素大分子经基原纤、微原纤、原纤逐级大体平行排列构成大分子束，半纤维素、木质素等伴生物分布于各级原纤之间及其内部的缝隙和孔洞中。 纤维刚性强、弹性差、抱合力较小，是由于纤维素大分子结晶度和取向度较高的缘故。 ; ;第四节 纤维素纤维的主要物理—机械性能;一、纤维素纤维的断裂强度和断裂伸长率 纤维的断裂强度是指纤维在拉伸至断裂时所能承受的最大外力。 ; 1.断裂强度（相对强度） 是指单位线密度纤维或纱线所能承受的最大应力，单位为N/tex(或N/旦)，其计算式为： Ptex —特数制断裂强度； Pden—旦数制断裂强度； P—绝对强力,N； Ntex—纤维的特数； Nden — 纤维的线密度，旦数。;各种纤维的断裂强度如表3－5所示; 2.纤维的断裂延伸度 纤维断裂时的长度LR与原长L之差称断