模块二:纺织纤维性能与检验 课题六 化学纤维性能与检验

任务一 化学纤维概述

目录 任务引入 任务分析 相关知识 任务实施 考核评价 思考与练习 知识能力拓展

学习目标 熟悉常见化学纤维的种类； 了解化学纤维的制造概述； 感官区分和判别化学纤维种类；

任务引入 客户送某企业化学纤维原料需要快速识别，以做进一步性能检验或使用。如图所示 芳纶 短纤涤纶 粘胶

任务分析 客户需要的是运用简洁方法鉴别化学纤维，对纤维原料通过外观感观鉴别纤维大类，初步获悉纤维种类。

相关知识 涤纶长丝 抗菌防螨纤维 分割型超細纖維切面圖

一、 化学纤维的分类 1）按高聚物的来源分  ：    ① 再生纤维：是以天然聚合物为原料，经过化学和机械方法制成的，化学组成与原高聚物基本相同的化学纤维。   ② 合成纤维：以石油、煤、天然气及一些农副产品等低分子作为原料制成的单体后，经人工合成获得的聚合物纺制成的化学纤维。

按内部组成分 ② 聚酰胺纤维（PA）(锦纶)(尼龙) ③ 聚丙烯腈纤维（PAN）(腈纶) ④ 聚乙烯醇缩甲醛纤维（PVA）(维纶)   ① 聚酯纤维 （PET） 聚对苯二甲酸乙二酯纤维 (涤纶)(大可纶)   ② 聚酰胺纤维（PA）(锦纶)(尼龙)   ③ 聚丙烯腈纤维（PAN）(腈纶)   ④ 聚乙烯醇缩甲醛纤维（PVA）(维纶)   ⑤ 聚丙烯纤维（PP）(丙纶)   ⑥ 聚氯乙烯纤维(氯纶)   ⑦ 聚氨酯纤维(氨纶)

按形态结构分 ① 长丝：化学纤维加工的连续丝条，不经过切断工序。又分为单丝、复丝与变形丝。 ① 长丝：化学纤维加工的连续丝条，不经过切断工序。又分为单丝、复丝与变形丝。 ② 短纤维：化纤在后加工中切断成为各种长度规格的短纤维。(30-40棉)(70-150毛)(51-65中长)  ③ 异形纤维：是指经一定几何形状（非圆形）喷丝孔纺制的具有特殊截面形状的化学纤维。 ④ 复合纤维：由两种及两种以上聚合物，或具有不同性质的同一聚合物，经复合纺丝法纺制成的化学纤维。分并列型、皮芯型和海岛芯等。 ⑤ 超细纤维：指单丝线密度较小的纤维，又称微细纤维。

根据线密度范围又可划分为： 细特纤维(0.44～1.11dtex)；超细特纤维（0.011～0.44dtex） 复合超细纤维截面

按用途分： ① 普通纤维： ② 特种纤维：是指具有特殊的物理化学结构、功能或用途的化学纤维，其某些技术指标显著高于常规纤维。   ① 普通纤维：   ② 特种纤维：是指具有特殊的物理化学结构、功能或用途的化学纤维，其某些技术指标显著高于常规纤维。       包括： 1、具有特殊力学性能的纤维               2、具有特殊热学性能的纤维               3、具有化学稳定性的纤维               4、具有特殊物理性能的纤维               5、具有特殊物化性能的纤维               6、具有特殊生物性能的纤维 　如：耐高温纤维、耐辐射纤维、高湿高模纤维等。

二、 化学纤维的制造 一般经历三个过程：纺丝液的制备——纺丝——后加工 （1）纺丝液的制备 熔体法：将高聚物加热到熔点以上，使其熔融成较稳定的粘性流动的纺丝熔体。 如：涤纶、锦纶、丙纶、乙纶。  原因：熔融温度＜分解温度  溶液法：用适当的溶剂将高聚物溶解成具有一定粘度的纺丝液。  如：粘胶纤维、醋酯纤维、腈纶、氯纶、维纶。  原因：熔融温度＞分解温度

（2）纺丝-熔体纺丝 熔体纺丝：使熔融的成纤高聚物熔体从喷丝头细孔中喷出在周围空气中（或水中）冷却凝固成丝的方法 。 熔体纺丝：使熔融的成纤高聚物熔体从喷丝头细孔中喷出在周围空气中（或水中）冷却凝固成丝的方法 。 优点：过程简单、纺丝速度高。  Melt spinning

（2）纺丝-溶液纺丝 溶液纺丝有： a.湿法纺丝： 纺丝液从喷丝头喷出后在液体凝固剂中固化成丝方法。例：粘胶、腈纶。   纺丝液从喷丝头喷出后在液体凝固剂中固化成丝方法。例：粘胶、腈纶。 特点：喷丝孔数多、速度慢。  b.干法纺丝：   纺丝液从喷丝头喷出后，在热空气因溶剂迅速挥发而凝固成丝的方法。 例：维纶、醋酯纤维 。 特点：质量好、成本高、易污染环境（较少采用）。

（3）后加工 目的： 使纤维具有一定物理机械性能（强力、伸长、抗静电、抱合力等）。 因为初生纤维(刚从纺丝机上下来的纤维) 未经过拉伸、热定型等后加工过程，内部结构不稳定。所以强度低、伸长大、弹性差，不具有纺纱价值。

任务实施 手感目测法鉴别化纤 显微镜观察法鉴别化纤 荧光法鉴别化纤 燃烧法鉴别化纤 密度梯度法鉴别化纤 熔点法鉴别化纤 双折射法鉴别化纤 红外光谱法鉴别化纤

（一）、手感目测法 所谓手感目测法就是用眼看手摸来鉴别纤维的方法。 原理： 是根据各种纤维的外观形态、颜色、光泽、长短、粗细、强力、弹性、手感和含杂情况等，依靠人的感觉器官来定性鉴别纺织纤维的方法。此法适合鉴别呈散纤维状态的单一品种纺织原料,特别适应于鉴别各类天然纤维感观检验。这是纤维鉴别最简单、快捷、成本最低的方法，不受场地和资源条件的影响，但需要检验者有一定的实际经验。

天然纤维与化学纤维手感目测特征 观察内容 天然纤维 化学纤维 长度、细度 差异很大 相同品种比较均匀 含 杂 附有各种杂质 几乎没有 色 泽 含 杂 附有各种杂质 几乎没有 色 泽 柔和但欠均一 近似雪白，均匀，有的有金属般光泽

各种天然纤维手感目测比较 观察内容 棉 苎麻 羊毛 蚕丝 手 感 柔 软 粗 硬 弹性好，有暖感 柔软、光滑，有冷感 长度/mm 离散大 手 感 柔 软 粗 硬 弹性好，有暖感 柔软、光滑，有冷感 长度/mm 离散大 很 长 细度/ 10～25 20~80 10~40 10~30 含杂类型 碎叶、硬籽、僵片、软籽等 麻屑、枝叶 草屑、粪尿、汗渍、油脂等 清洁、发亮

（二）、显微镜观察法 原理： 通过显微镜观察纤维特征形态： 是根据不同纤维（尤其是天然纤维或有明显形态特征的化学纤维）外观形态不同，利用显微镜放大原理，观察各种纤维的纵向外形和截面形状，或配合染色等方法，有效的区分纺织纤维种类。 通过显微镜观察纤维特征形态： 区分各种纺织纤维，但对于形态特征相同或相似的纤维无法识别。因此，显微镜法既适合于鉴别单一成分有特殊形态结构的纤维，也可用于鉴别多种形态不同的纤维混合而成的混纺产品。

各种纤维的截面与纵面形态如下（1） 纤维名称 横截面形态 纵面形态 棉 有中腔，呈不规则腰圆形。 扁平带状，稍有有天然转曲。 丝光棉 有中腔，近似圆形或不规则腰圆型。 近似圆柱状，有光泽和缝隙。 苎麻 腰圆形，有中腔，胞壁有裂纹。 纤维较粗，有长形条纹及竹状横节。 亚麻 多边形，有中腔。 纤维较细，有竹状横节。 大麻 多边形，扁圆形，腰圆型等，有中腔。 纤维形态及直径差异很大，横节不明显。 罗布麻 多边形，腰圆型等。 有光泽，横节不明显。 黄麻 有长形条纹，横节不明显。 竹纤维 腰圆型，有中腔。 纤维粗细不匀，有长形条纹及竹状横节。

各种纤维的截面与纵面形态如下 （2） 纤维名称 横截面形态 纵面形态 桑蚕丝 不规则三角形或多边形，角是圆的。 有光泽，纤维直径及形态有差异。 柞蚕丝 细长三角形，内部有毛细孔。 扁平带状，有微细条纹。 羊毛 圆形或近似圆形（椭圆形）。 表面粗糙，有大多呈环状或瓦状鳞片。 白羊绒 圆形或近似圆形。 表面光滑，鳞片较薄且包覆较完整，鳞片大多呈环状，边缘光滑，间距较大，张角较小。 紫羊绒 圆形或近似圆形，有色斑。 除具有白羊绒形态特征外，有色斑。

各种纤维的截面与纵面形态如下 （3） 纤维名称 横截面形态 纵面形态 兔毛 圆形、近似圆形或不规则四边形，有毛随有一个中腔；粗毛为腰圆形，有多个中腔。 鳞片较小与纤维纵向呈倾斜状，髓腔有单列、双列多列。 羊驼毛 圆形或近似于圆形，有髓腔。 髓片有光泽，有的有通体或间断髓腔。 马海毛 圆形或近似圆形，有的有髓腔。 鳞片较大有光泽，直径较粗，有的有斑痕。 驼绒 圆形或近似圆形，有色斑。 鳞片与纤维纵向呈倾斜状，有色斑。 牦牛绒 椭圆形或近似圆形，有色斑。 表面光泽，鳞片较薄，有条纹褐色色斑。

各种纤维的截面与纵面形态如下（4） 纤维名称 横截面形态 纵面形态 粘胶 锯齿形，有皮芯结构 表面平滑，有清晰条纹。 富强纤维 较少锯齿，或原型，椭圆形。 表面平滑。 莫代尔纤维 哑铃形， 表面平滑，有沟槽。 莱赛尔纤维 圆形或近似圆形。 表面平滑，有光泽。 铜氨纤维 醋纤 三叶形或不规则锯齿形。 牛奶蛋白改性聚丙烯腈纤维 圆形 表面平滑，有沟槽或微细条纹。 大豆蛋白纤维 腰子形（或哑铃形）。 扁平带状，有沟槽或疤痕。 聚乳酸纤维 表面平滑，有的有小黑点。

各种纤维的截面与纵面形态如下（5） 纤维名称 横截面形态 纵面形态 涤纶 圆形或近似圆形及各种 异型截面。 表面平滑，有的有小黑点。 腈纶 圆形，哑铃形或叶状 表面平滑，有沟槽或有条纹。 变性腈纶 不规则哑铃形、蚕茧形、土豆形等。 表面有条纹。 锦纶 圆形或近似圆形及各种异型截面。 维纶 腰子形（或哑铃形）。 扁平带状，有沟槽或疤痕。 氯纶 圆形、蚕茧形。 表面平滑。 偏氯纶 圆形或近似圆形及各种异形截面。 氨纶 圆形或近似圆形。 表面平滑，有些呈骨形条纹。 芳纶1414 表面平滑，有的带有疤痕。 乙纶 丙纶 聚四氟乙烯纤维 长方形

各种纤维的截面与纵面形态如下（6） 纤维名称 横截面形态 纵面形态 碳纤维 不规则碳末状 黑而匀的长杆状。 金属纤维 不规则长方形或圆形。 边线不直，黑色长杆状。 石棉 不均匀的灰黑糊状。 粗细不匀。 玻璃纤维 透明圆球形。 表面平滑，透明。 酚醛纤维 马蹄形。 表面有条纹，类似中腔。 聚砜酰胺纤维 似土豆形。 表面似树叶装。 复合纤维 一根纤维由两种高聚物组成，其截面呈皮芯形、双边形或海岛形等 中空纤维 根据需要可制成单孔、四孔、七孔或九孔等 异形纤维 可根据需要制成各种异形截面，如三角形、扁平形、哑铃形、L形等

（三）荧光法 原理： 是由于不同纤维其组成物质的原子基团不同。在紫外线照射时，形成受激发射产生可见光的颜色。当紫外线照射停止，荧光颜色即消失。因此，不同纤维会显示出不同的荧光颜色。达到快速方便地鉴别纤维的目的。该法主要应用于荧光颜色不同的纤维、纱线或纺织制品的鉴别。此法设备简单，使用方便、快速，在实际生产中有十分广泛实用价值。

几种纤维的荧光颜色 纤维种类 荧光颜色 棉 棉（丝光） 黄麻（生） 黄麻 羊毛 桑蚕丝 醋酯纤维 淡黄色 淡红色 紫褐色 淡蓝色 浅青白色 浅青色 深紫蓝色-青色 粘胶纤维 粘胶纤维（有光） 锦纶 涤纶 丙纶 维纶（有光） 腈纶 白色紫阴影 淡蓝色紫阴影 白色青光很亮 深青白色 淡黄色紫阴影 浅紫色-浅青白色

考核评价 项目 化学纤维概述与认识 得分 手感目测或荧光法检验 20（按照要求从纤维的外观特征上手感目测纤维，错一认一种纤维扣1分） 显微镜观察鉴别 30（按照规范制取纤维观察试样并正确操作显微镜，错一步扣2分） 燃烧法检验 20（按照纤维燃烧特征识别纤维，错一认一种纤维扣1分） 其它几种检验方法选择 30（按照纤维鉴别要求，借用以上三种方法不能鉴别时，能至少正确选择其它几种鉴别方法中的一种方法鉴别纤维，错一步扣2分） 姓名 班级 学号 总得分

思考与练习 1、什么是化学纤维？纺织纤维纺丝的方法有哪些种？ 2、按照来源和组成分将化学纤维分成哪几类？ 3、如何借助手感目测、荧光法、显微镜观察、燃烧法鉴别区分常见化学纤维？

知识能力拓展

一、密度梯度法 原理： 是大多纺织纤维，其品种不同纤维品种，具有不同的密度，根据纤维密度集合体会在密度梯度液中等密度液位面悬浮，这样不同的纤维在梯度液中有不同的悬浮高度，由悬浮高度间接判断纤维品种，以区分和鉴别纤维品种。适用于纤维密度已知，且有明显差异的纤维。但不适用于中空纤维。对纤维密度相同或相近的纤维也很难用此法来区分。

一、密度梯度法 方法： 是将两种密度不同而能互相溶混的液体(例如二甲苯、四氯化碳)，经过混合然后按一定流速连续注入梯度管内。 由于液体分子的扩散作用，液体最终形成一个密度自上而下递增并呈连续性分布的梯度密度液柱。 用标准密度玻璃小球标定液柱的密度梯度，并作出小球密度-液柱高度的关系曲线(应符合线性分布)。随后将被测纤维小球投入密度梯度管内，待其平衡静止后，根据其所在高度查密度-高度曲线图即可求得纤维的密度。

表1 常见纤维密度 纤维 密度（g/cm3） 棉 1.54 锦纶 1.14 苎麻 1.51 维纶 1.24 亚麻 1.5 氯纶 1.38 蚕丝 1.36 偏氯纶 1.70 羊毛 1.32 氨纶 1.23 粘胶 乙纶 0.96 铜氨纤维 1.52 丙纶 0.91 醋脂纤维 石棉 2.10 涤纶 玻璃纤维 2.46 腈纶 1.18 酚醛纤维 1.31 变性腈纶 1.28 聚砜酰胺纤维 1.37 芳纶1414 1.46 牛奶蛋白改型 聚丙烯腈纤维 1.26 莫代尔纤维 大豆蛋白纤维 1.29 莱塞尔纤维 聚乳酸纤维 1.27

二、熔点法 原理： 是对于有熔融特性的化学纤维，其纤维不同，熔融温度不同，根据已知纤维熔点及熔融温度间接判定化学纤维的种类。适合于可熔融、有明显熔点的纤维、未经抗熔处理的单一成分的纤维与织物。一般不单独使用，只作为证实辅助手段；不适用于判定非熔融材料。 方法： 是在化纤熔点仪或附有加热和测温装置的偏振光显微镜下观察纤维熔融时的温度来测定纤维的熔点，从而根据表1-11可熔融纤维的熔点温度所示，判别纤维种类。

表2 常见纤维的熔点温度 纤维名称 熔点（℃） 锦纶6 215〜22４ 丙纶 163〜175 锦纶66 250～258 二醋酯 255〜260 腈纶 不明显 三醋酯 280〜300 氯纶 202〜210 氨纶 228～334 涤纶 维纶 224～239 乙纶 130～132 维氯纶 200～231 聚四氟乙烯纤维 329～333 腈氯纶 188 聚乳酸纤维 175～178 聚对苯二甲酸丙二醇酯 纤维（PTT） 228 聚对苯二甲酸丁 二酯纤维（PBT） 226

三、双折射法 原理： 是纺织纤维多为各向异性材料，各向异性材料具有双折射特性，利用纤维种类不同，其双折射率不同来鉴别纤维的方法。适用于鉴别各种各向异性差异较大或各向异性有明显特征的纤维。 方法： 是利用偏振光显微镜分别测出进入纤维内部的两种偏振光—寻常光与异常光的折射率，二者相减即得纤维的双折射率。根据表1-12所示几种纤维的双折射率判别纤维种类。

表3 常见纤维的双折射率值（20±2℃，R.H.65%±2 %） 纤维名称 双折射率 棉 0.050 醋酯纤维 0.005 麻 0.042〜0.062 涤纶 0.188 桑蚕丝 0.053 腈纶 0.000 羊毛 0.008 锦纶 0.052 普通粘纤 0.030 维纶 0.025 富强纤维 0.041 丙纶 0.032 铜氨纤维 0.031 氯纶 0.021

四、红外光谱法 原理： 是纤维大分子上的各种基团都有着自己特有的基团吸收谱带。同一基团对不同波长的红外线具有不同的吸收率，不同的基团对同一波长的红外线有着不同的吸收率，所以红外吸收光谱具有“指纹识别性”，据此原理鉴别纤维种类。可适用于所有纺织纤维，且能准确快速地判定纤维类别，也可以识别出同一类纤维的不同品种。

红外光谱法 方法： 是当样品受到一定频率的红外光照射时，如果样品里纤维分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一致，两者会产生共振，光的能量会被纤维分子吸收。如果用连续不同频率的红外光照射试样，通过试样后，红外光会在不同频率处出现不同程度的被吸收，即出现吸收峰。将此红外光的透射率与波数的关系记录下来并制成曲线，就得到未知纤维的红外吸收光谱图。把它与已知纤维的红外光谱图进行比对，就能鉴别未知纤维。

图4为两种纤维红外光谱图实例 竹纤维红外光谱和大豆蛋白纤维红外光谱图