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Chapter1-第1节-纺织纤维知识回顾


纺织品染整工艺学
绍兴文理学院纺织服装学院
Liu Yue

绪言
一、染整加工特点和目的 二、染整加工的主要内容 三、本课程的任务和要求

一、染整加工特点和目的
染整是棉花和其它纤维材料经过纺织加工以后的加工工艺。 染整是棉花和其它纤维材料经过纺织加工以后的加工工艺。 它是借助各种机械设备,通

过化学的或物理化学(指染料、 它是借助各种机械设备,通过化学的或物理化学(指染料、药 剂或助剂与纺织纤维之间)的方法, 剂或助剂与纺织纤维之间)的方法,在一定的工艺条件下对纺 织品进行加工处理的过程。 织品进行加工处理的过程。 1.特点 属加工工业(在纺织工业中担任承上启下的重要角色) (1)属加工工业(在纺织工业中担任承上启下的重要角色); 一种化妆术(增白、上颜色、加图案、赋予功能等); (2)一种化妆术(增白、上颜色、加图案、赋予功能等); 综合的工艺技术,涉及面广; (3)综合的工艺技术,涉及面广; 能耗大( ),有污染 废水、 有污染( (4)能耗大(水、热、电),有污染(废水、气、渣)需重视 节能和环保。 节能和环保。

一、染整加工特点和目的
2、 染整加工目的 改善织物的服用性能(舒适、保暖、 改善织物的服用性能(舒适、保暖、抗皱 ),赋予功能性 防霉、防蛀、拒水、阻燃、 赋予功能性( 等),赋予功能性(防霉、防蛀、拒水、阻燃、 抗菌等),提高身价。 ),提高身价 抗菌等),提高身价。 去除杂质; (1)去除杂质; 提高白度; (2)提高白度; 染着颜色; (3)染着颜色; 改善风格。 (4)改善风格。

二、染整加工的主要内容
主要内容包括前处理、染色、印花和整理四个过程。 主要内容包括前处理、染色、印花和整理四个过程。 前处理 主要是采用化学方法去除纺织纤维特别是天然纤 维上的各种杂质,改善纺织品的服用性能,并为染色、 维上的各种杂质,改善纺织品的服用性能,并为染色、印花和 整理等后续加工提供合格的半成品。 整理等后续加工提供合格的半成品。 是通过染料和纤维发生物理的或化学的结合, 染色 是通过染料和纤维发生物理的或化学的结合,使纺 织品获得鲜艳、均匀和坚牢的色泽。 织品获得鲜艳、均匀和坚牢的色泽。 是用染料或颜料在纺织品上获得各色花纹图案。 印花 是用染料或颜料在纺织品上获得各色花纹图案。 是根据纤维的特性, 整理 是根据纤维的特性,通过化学或物理的作用改进纺 织品的外观和形态稳定性, 织品的外观和形态稳定性,提高纺织品的服用性能或赋予纺织 品阻燃、拒水抗油、抗静电、抗菌等特殊功能。 品阻燃、拒水抗油、抗静电、抗菌等特殊功能。

三、本课程的任务和要求
掌握不同类型纺织品的前处理、染色、 1.掌握不同类型纺织品的前处理、染色、整理加 工的基本原理及所用助剂、染料的相关知识。 工的基本原理及所用助剂、染料的相关知识。 了解不同类型纺织品的前处理、染色、 2.了解不同类型纺织品的前处理、染色、整理加 工工艺及方法。 工工艺及方法。 了解各类纺织品前处理、染色、 3.了解各类纺织品前处理、染色、整理加工的质 量检测方法。 量检测方法。 了解前处理、染色、 4.了解前处理、染色、整理加工技术进展和发展 方向。 方向。 查阅染整专业的有关文献。 5.查阅染整专业的有关文献。

Chapter 1
常用纺织纤维结构和主要化学性能

第一节 纺织纤维知识回顾
一、纺织纤维必须具备的性质
纺织纤维(Textile Fibers)是提供制做纱线 的原材料,而纱线是提供制做面料的原材料。纤维的 种类很多,但并不是所有的纤维都可以作为服装材 料,只有符合下列条件的纤维,才能作为服装用原 料。 1、强度 ; 2、长度 ; 3、粗细(纤度、细 度); 4、延展性及弹性 ;5、卷曲性 ;6、保温 性 ;7、耐久性 ; 8、化学稳定性 。

常用纺织纤维结构和主要化学性能

二、纺织纤维的分类

三、高聚物的基本概念
1.单体、高聚物:由许多结构和组成相同的单 元相互键连而成的大分子称为高分子或聚合物、高 聚物(Macromolecules, High Polymer, Polymer )。 如聚苯乙烯 :

缩写成

合成聚合物的起 始原料称为单体 (Monomer)
常用纺织纤维结构和主要化学性能

2.结构单元、重复单元、单体单元: 在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团 称为结构单元(Structure unit)。结构单元有时也称 为单体单元(Monomer unit)、重复单元(Repeating unit)。 在线型链式高分子里,还常把一个重复结构单元称 为链节(Chain element) 。人们习惯的把—CH2CH2— ,—CF2CF2—分别看成聚乙烯和聚四氟乙烯的链节,而 不是把和—CH2—,—CF2—作为它们的重复单元。
常用纺织纤维结构和主要化学性能

尼龙66是由六个碳原子的已二胺和含有六个碳原 子的已二酸缩聚而成的聚酰胺纤维。

结构单元

结构单元

重复结构单元

此时 ,两种结构单元构成一个重复结构单元。

常用纺织纤维结构和主要化学性能

3.高分子的分类
: : :
以合成或天然聚合物为主要成分,辅以填充剂、 以合成或天然聚合物为主要成分,辅以填充剂、增塑剂和 其他助剂在一定温度和压力下加工成型的材料或制品。 其他助剂在一定温度和压力下加工成型的材料或制品。 线型柔顺高分子聚合物,具有典型的高弹性,在很小的作用力下, 线型柔顺高分子聚合物,具有典型的高弹性,在很小的作用力下, 能产生很大的形变(500%~ %~1000%),外力除去后,能恢复原状。 能产生很大的形变 %~ % ,外力除去后,能恢复原状。 线性结晶聚合物,平均分子量较橡胶和塑料低, 线性结晶聚合物,平均分子量较橡胶和塑料低,纤维不易形 伸长率小(<10%~ %),弹性模量和抗张强度都很高。 %~50% ,弹性模量和抗张强度都很高。 变,伸长率小 %~

聚 合 物
碳链高分子:主链上全由碳原子组成的高分子。 杂链高分子:主链上除碳原子外,还有氧,氮,硫等其它元 素的高分子。 元素有机高分子:大分子主链中没有碳原子,而由硅、 氧、氮、铝、钛、硼等元素组成,侧基为有机基团。 无机高分子:聚合物的主链及侧链均无碳原子。

通用高分子 功能高分子 特殊功能高分子 仿生高分子
常用纺织纤维结构和主要化学性能

四、高聚物结构的分类与特点

近程结构 高分子链内结构 远程结构 晶态结构 非晶结构 取向结构 织态结构

高聚物结构

高分子链间结构

常用纺织纤维结构和主要化学性能

1、纺织纤维的大分子结构 、
(1)纺织纤维大分子的基本特点(近程结构) 高聚物大分子都是由许多相同或相似的原子团 彼此以共价键多次反复连接而成,这些相同或相似 的原子团称为大分子的基本链节 基本链节。一条高分子链所 基本链节 含有的重复单元的数目称为聚合度聚合度(DP) 聚合度(DP) 聚合度 (Degree of polymerization )。

常用纺织纤维结构和主要化学性能

160 140 120

机械性能

100 80 60 40 20 0 0

DP = 30

DP = 400

100

200

300

400

500

600

700

聚合度

高分子聚合度与机械性能之间的关系

常用纺织纤维结构和主要化学性能

(2) 键的内旋转,大分子的柔曲性(远程结构) 纤维大分子的特点为线性大分子。大分子链的单 键能绕着它相邻的键按照一定的角度旋转,这称为键 键 的内旋转。由于键的内旋转,使大分子可以在空间行 的内旋转 程各种不同的分布方式,称为构象 构象,实际上并不存在 构象 完全自由的内旋转。 长链分子在一定条件下(外力或热运动)下发生 内旋转的难易程度叫大分子的柔曲性 大分子的柔曲性。 大分子的柔曲性

常用纺织纤维结构和主要化学性能

(3)大分子结构对纤维性质的影响 单基的化学结构、官能团的种类决定了纤维的 耐酸、耐碱、耐光以及染色等化学性质;大分子上 亲水基团的多少及强弱影响纤维的吸湿性;氰基的 存在,有助于提高耐光性------大气稳定性;卤素 侧基的存在,有助于提高难燃性;分子极性的强弱 影响纤维的电学性质;大分子聚合度与纤维的力学 性质,特别是拉伸性质关系密切。聚合度达到一定 数量时,纤维开始具有强力,纤维的强力随着聚合 度的增加而增加。

常用纺织纤维结构和主要化学性能

2、纺织纤维的超分子结构(聚集态结构) 、纺织纤维的超分子结构(聚集态结构)
超分子结构,是指处于平衡状态时组成纤维的高聚物大分 超分子结构 子相互之间的几何排列。 (1)纺织纤维大分子之间的结合 大多数纺织纤维中大分子之间是依靠分子引力(范得华力 范得华力) 范得华力 和氢键 氢键结合的,有些纤维还有盐式键 共价键 盐式键和共价键 氢键 盐式键 共价键。高聚物大分子 聚合度高,分子之间距离较小,大分子排列的整齐紧密时,大 分子间的总的结合量就很大,所以不可能是气态,只有固态和 液态,分子之间作用力是构成各种聚集态的重要基础。 (2)结晶度:纺织纤维中大分子排列具有较为复杂的结构,纤 维中某些区域由于大分子的侧吸引力使大分子相互整齐稳定地 排列具有高度的规则性,称为结晶区 结晶区或有序区。 结晶区
常用纺织纤维结构和主要化学性能

纤维的结晶态和非晶态
(左) 取向度和结晶度较低;(中) 较高;(右)大分子折叠结晶纤维结构

纺织纤维内部的结晶区和无定形区相互混杂配置着,结晶区 的体积占纤维总体积的百分比,或结晶区纤维质量占纤维总质量 的百分比称为结晶度 结晶度。 结晶度 (3)取向度:纤维内大分子链主轴与纤维轴的平行程度,大分子 与纤维轴夹角不会是一律的,因此所谓取向度,只具有平均意义, 其本身成为一个分布。
常用纺织纤维结构和主要化学性能

高聚物的取向态结构
无定形 取向未结晶 结晶未取向 结晶取向

常用纺织纤维结构和主要化学性能

无定型高分子的温度—形变曲线 无定型高分子的温度 形变曲线
Tg ——玻璃化转变温度 Tf ——粘流温度 玻璃化转变温度 粘流温度

常用纺织纤维结构和主要化学性能

高聚物的分子结构与力学状态

高聚 物的 微观 结构

分子运动

高聚物的 宏观性能

常用纺织纤维结构和主要化学性能

重要的碳链聚合物
* CH2 CH2 *

聚乙烯

n
*

*

CH2

CH COOH

*

聚丙烯酸

n
CH *

*

CH2

CH CH3

n

聚丙烯

*

CH2

聚甲基丙烯酸甲酯

n
COOCH3

*

CH2

CH Cl

*

聚氯乙烯

*

n

CH2

CH

*

n
OCOCH3

聚醋酸乙烯酯

*

CH2

H C

*

聚苯乙烯

*

n

CH2

CH

*

n

聚乙烯醇

常用纺织纤维结构和主要化学性能 OH

重要的杂链聚合物

聚对苯二甲酸乙二酯(涤纶树脂)

聚 己 二 酰 己 二 胺 ( 尼 龙 — 66)

聚 ω — 氨 基 己 酸 酯 ( 尼 龙 — 6)

聚氨酯

常用纺织纤维结构和主要化学性能

聚碳酸酯

化学纤维的制造知识
纤 维 纺 丝 方 法

熔体法纺丝 湿法纺丝 溶液法纺丝 干法纺丝

纤维

化学

熔体纺丝——螺杆挤压机 熔体纺丝——螺杆挤压机 ——
常用纺织纤维结构和主要化学性能

常用纺织纤维结构和主要化学性能

熔体纺丝——喷丝头 熔体纺丝——喷丝头 ——
常用纺织纤维结构和主要化学性能

湿 法 纺 丝 各 种 成 型 方 式

常用纺织纤维结构和主要化学性能

干 法 纺 丝 成 型 方 式

常用纺织纤维结构和主要化学性能

常用纺织纤维结构和主要化学性能


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