纺织材料学第三章动物纤维.ppt
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1、第三章 动物纤维,2,动物纤维主要有: 毛和蚕丝两大类,这两类纤维因性能独特品质优良,属高档纺织原料(如各种毛料,丝绸衣料) 内容提要: 羊毛的品种及分类;羊毛的结构;羊毛物理机械性质和化学性质。特种动物毛的种类、特性及一般用途。蚕丝性能简介。 重点难点: 羊毛的结构特点及因此而具备的特性,羊毛的品质核心。难点在于羊毛结构及性能的复杂性。,3,第一节 毛纤维,毛,动物(禽兽)身上长出的细长覆盖物,可用于纺织的我们叫它毛纤维,有发毛和绒毛两种。发毛:粗、硬、长;绒毛:细而柔很适合衣用。其中用量最大的毛纤维是羊毛在纺织上狭义常专指绵羊毛。其它的动物毛则统称为特种动物毛,如山羊毛(绒)、骆驼毛(绒)
2、、兔毛(绒)、驼羊毛等。,4,一、毛纤维的分类 1.按动物品种分 (1)绵羊:绵羊毛、绵羊绒 (2)山羊: 山羊毛、山羊绒 (3)骆驼:骆驼毛、骆驼绒 (4)驼羊:驼羊毛、骆马毛、秘鲁羊毛 (5)兔:兔毛、安哥拉兔毛、其它兔毛 (6)貂:貂绒、貂毛 (7)其它动物:牛毛、马毛、禽类的羽绒或羽毛,5,2. 按取毛后原毛的形状分 (1)被毛 剪下的毛粘连在一起形成一毛被(封闭式毛被,根梢都连;开放式毛被,根连梢不连)。 (2)散毛 剪下的毛是散乱的。 (3)抓毛 在脱毛季节用铁梳抓下的毛。,6,7,8,3.按纤维粗细和组织结构分 (1)绒毛(无髓毛) 细绒毛(830m)、粗绒毛(3052.5m)
3、(2)粗毛 52.575m,有髓质,卷曲少,粗,光泽强。 (3)发毛 75m,粗长,无卷曲,突出毛丛顶端。 (4)两型毛 兼有无髓毛和有髓毛的特征,即不连续的髓质。 (5)死毛 除鳞片层外几乎全是髓质。脆、无光泽、不易染色、无纺用价值。,9,10,4. 按纤维类型分 (1)同质毛 毛被中只含有一种粗细类型的毛 (2)异质毛 毛被中含有不同粗细类型的毛(死毛、粗毛、绒毛) 5. 按剪毛季节分 (1)春毛 品质最好 (2)秋毛 短、绒少,品质较差 (3)伏毛 品质最差 6. 按加工程度分 (1)污毛 原毛或原绒 (2)洗净毛 洗净后的毛,11,二、羊毛纤维的特性 1. 弹性好 2. 吸湿性强 3.
4、 保暖性好 4. 不易沾污(藏垢现象) 5. 光泽柔和 6. 缩水 热水、碱性、机械外力强时缩水很大 7. 不耐晒、不耐热,12,羊毛标志,澳大利亚羊毛产量占世界总产量的三分之一; 澳大利亚美利奴绵羊毛产量高,品质好。,13,三、羊毛的分子结构,(一)化学组成 -氨基酸(羊毛有20多种)形成的多缩氨酸链。组成元素C、H、O、N、S 。 -氨基酸的通式:,(R大,复杂),羊毛的主要组成为蛋白质。,14,(二)大分子的空间形态 两种:直线型的曲折链(-型 )和螺旋链(-型)两种。羊毛的稳定结构是-螺旋链,称为-角蛋白(力的作用下二者可相互转换)。,15,分子间力:范德华力、盐式键、氢键、二硫键 结
5、晶、取向:羊毛侧基R大、复杂,稳定的分子链为螺旋链(型),因此分子不易排列整齐,故比蚕丝的取向度、结晶度低。,(三)超分子结构,16,羊毛纤维大分子结构图,17,四、毛纤维的形态结构,(一)毛被的形态,毛丛:多根羊毛呈簇状密集在一起(包括导向毛和簇生毛)。毛丛,有平顶毛丛和尖顶毛丛,前者品质好。各毛丛之间互相粘连在一起成为毛被。,绵羊皮肤上的导向毛和毛丛,18,1.纵向形态 具有天然卷曲,且表面有方向性排列的鳞片。,羊毛纵向形态,(二)毛纤维的形态,19,2.横向形态 圆形或椭圆形(细羊毛接近圆形,粗羊毛呈椭圆形)。,横向形态,棉,20,从外向里:鳞片层、皮质层、髓质层(仅粗羊毛中有)。,细羊
6、毛结构图,(三)毛纤维的截面结构,21,1.鳞片层 根部附着于毛干,梢部张开并指向毛尖。 覆盖形式有:环状、瓦状、龟裂状。 鳞片保护毛干,影响羊毛的光泽、手感和缩绒性。细羊毛鳞片密度大,鳞片张角大,多呈环状,光泽柔和;粗羊毛鳞片较稀,呈瓦片状或龟裂状,易紧贴于毛干,光泽强。,细羊毛结构图,22,2.皮质层 是羊毛的主要组成部分,决定物理化学性质。 皮质细胞组成:正皮质、偏皮质、间皮质细胞。皮质细胞由单分子、基原纤、微原纤、原纤、巨原纤各层次结构堆砌而成。 偏皮质细胞由湿到干收缩率大于正皮质细胞。 当正、偏皮质分居于纤维的两侧,并在长度方向上不断转换位置,由于两种皮质层的物理性质不同引起的不平衡
7、,形成了羊毛的卷曲。 皮质层的比例越大,羊毛的性能越好。,23,根据羊毛皮质层的结构试推断: a.正偏皮质细胞各位于卷曲的哪侧,偏皮质细胞,正皮质细胞,b.马海毛的形态 马海毛正皮质细胞分布位于中心,偏皮质细胞分布在周围,呈皮芯分布,则马海毛的卷曲 。,24,3.髓质层 结构松散、含有色素和较大的气孔,几乎无强度和弹性。 羊毛越粗,髓腔越大,质量也越差。 粗羊毛有髓质层,细羊毛没有。兔毛无论粗细均有髓质,且呈颗粒状分布,此特征可用于鉴别兔毛。,兔毛,25,五、羊毛的品质特征,(一)物理特征 长度、长度 密度、卷曲 吸湿性 强伸性、摩擦性等 (二)化学性质 酸、碱等的作用,26,(一)物理特征,
8、1、长度 自然长度(毛丛长度):纤维束在自然卷曲下,两端间的直线距离。羊毛收购和选毛后搭配时使用(商业习惯叫羊毛高度)。 伸直长度:把天然卷曲拉直,用尺测出的长度。生产中,用于评价羊毛的品质。 细羊毛:612cm;半细毛:718cm;长毛种羊毛:1530cm。,27,2.细度,截面近似圆形,一般用直径来表示。 (1)平均直径: (m) 羊毛的平均直径1170m,平均直径越粗,粗细越不匀,可用均方差和变异系数表示羊毛的粗细不匀,变异系数一般在20%30%。,28,(2)品质支数 毛纺业长期延用下来的表示羊毛细度的指标, 指的是实际可纺精梳毛纱的英制支数,现在则表示平均直径在某一范围内的羊毛细度。
9、,29,羊毛细度与它的各种性质关系密切。一般绵羊毛越细,细度离散小、相对强度高、卷曲度大、鳞片密、光泽柔和、纤维柔软、但长度偏短。 (3)密度 羊毛的密度约1.32g/cm3,常见天然纤维中最小,髓腔越大,密度越小。,30,3.卷曲 (1)卷曲的形成 正、偏皮质非均匀分布的结果。 (2)表示方法 定量 卷曲度:每厘米内的卷曲数。 定性 弱卷曲、常卷曲、强卷曲。,弱卷曲 卷曲波形浅,卷曲数较少。半细毛和异质毛属此。 常卷曲 卷曲波形近似半圆形。细羊毛属此。用于精梳毛纺,纺制有弹性和表面光洁的纱线和织物。 强卷曲 卷曲的波幅较高,卷曲数较多。细毛羊腹毛属此。用于粗梳毛纺,纺制毛茸丰满、手感好、富有
10、弹性的呢绒。,32,(3) 卷曲与羊毛性质的关系 a. 卷曲整齐,毛丛紧密、外界影响小,羊毛质量好。 b. 卷曲好,抱合力大。 c. 卷曲与织物风格有关,常卷曲宜做精纺,强卷曲宜做粗纺。,33,(1)摩擦性能 定向摩擦效应:羊毛表面的鳞片,根部附着于毛干,尖端指向毛尖,使逆鳞片方向的摩擦系数大于顺鳞片方向的摩擦系数,这一特性称之。,4. 摩擦性能与缩绒性,34,(2)缩绒性 羊毛在湿热及化学试剂作用下,经机械外力反复挤压,纤维集合体逐渐收缩紧密,并相互穿插纠缠,交编毡化,这一性能称之。 a.缩绒的原因 内因: 缩绒是各项性能的综合反映。定向摩擦效应、高度的恢复弹性和天然卷曲是缩绒的内在原因。
11、外因: 温湿度、化学试剂和外力作用是促进羊毛缩绒的外因。,35,b.利与弊 弊使织物的尺寸稳定性变差(洗涤后易收缩、变形);影响穿着的舒适性与美观(起毛起球)。 利可制织丰厚柔软、保暖性好、风格独特的织物,如生产粗纺毛织物、毡帽等。,36,c.防缩方法 氧化法(降解法):使用化学试剂破坏羊毛的鳞片,降低摩擦效应,减少纤维单向运动和纠缠能力。 树脂法(添加法):在羊毛的表面涂以树脂薄膜或加入黏结纤维,限制纤维的移动来减小或消除羊毛纤维间的摩擦效应。,37,5、羊毛纤维的定形,羊毛纤维在一定温度、湿度、外力作用下,经过一段时间,会使其形状稳定下来,称之为羊毛的热定形。 定形机理:毛纤维在外力作用下
12、受到拉伸,大分子也受到拉伸,其中部分螺旋链拉成成链,同时螺旋区中的纵向氢键断裂,并在伸展了的链上形成新的氢键。在大分子之间交联的二硫键、盐式键和氢键等也产生了拆散与重建。水、热水、蒸气等介质对大分子键的伸展,各种交联键的拆散与重建起到了促进作用。外力去除后,分子间化学键因重新建立而使变形得以保持。,38,6、吸湿性,吸湿性常见天然纤维中最强,一般大气条件下的回潮率为1517%,截面吸湿膨胀率较高(18%)。吸湿积分热大,织物淋湿后不会很快有冷感。 7、强伸性 强度天然纤维中最低,伸长天然纤维中最大。弹性恢复能力最好,织物不易起皱。湿强小于干强。 8、保暖性 导热系数小,有卷曲可存储静止空气,故
13、保暖性好。,39,(二)化学性质 1. 水的作用 不溶于冷水,但可使纤维膨化,干燥后复原,但110度以上的热水使羊毛遭破坏,200度羊毛几乎全部溶解。 2. 酸的作用 属耐酸性较好的纤维。稀硫酸中煮几个小时也无大损伤,80的硫酸常温短时间处理,强度损伤不大。 但强酸高温长时间作用对毛纤维也有一定的损伤。如,用1 mol/L盐酸80处理羊毛,1h 后纤维强度降至83%,2h 后纤维强度降至75%,4h 后纤维强度降至51%,8h 后纤维强度降至4%。,40,3. 碱的作用 羊毛对碱的稳定性较差。经碱作用后,变黄、含硫量降低、溶解性增加。在5%的氢氧化钠溶液中煮沸5分钟,羊毛溶解。 4. 氧化剂的
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