第一章纤维结构基础知识

本章介绍了纺织材料的分类、纤维的分子结构，大分子结构，及各层级结构的测试方法及手段。

●1.1绪论

1.纺织材料2.纺织纤维3.纱线4.织物5.纤维的分类6.纱线的分类7.织物的分类

●1.2纤维结构基础知识

纤维结构基础知识，大分子柔曲性、大分子的聚集态、结晶度、取向度、纤维的原纤结构，液晶结构和织态结构。

●1.3纤维结构测试分析方法

人们对纤维结构的逐步深入认识，建立在纤维结构测试方法和技术不断发展的基础上，目前在研究大分子链组成方面，已广泛采用色谱法、质谱法、紫外和红外吸收光谱发、拉曼光谱发、离子或电子探针能谱法等；在研究聚集态结构、形态结构等方面，已广泛采用（光学、电子、原子力）显微镜，各种射线（X射线、中子射线，电子射线）衍射和散射分析、固体小角激光散射分析、核磁共振分析、热分析等各种测试方法。

第二章纺织纤维的形态及基本性质

本章的重点是：纤维的细度、长度及长度分布。
纤维的细度、长度指标与可纺性及纺织产品性能的关系，纤维吸湿机理，吸湿滞后性，纤维的拉伸强度及指标换算。

纤维的表面形态是以纤维轮廓为主的特征，主要包括纤维的长短、粗细、截面形状与结构，卷曲和转曲等几何外观形态，纤维形态结构不仅与纤维的物理性能、纺织工艺性能有着密切关系，而且对纺织制品的使用性能有着直接影响。

●2.1纤维细度与长度

一、 纤维的细度指标 二、 纤维细度对纤维、纱线、织物的影响 三、纤维长度分布与指标 四、纺织纤维长度与工艺的关系

●2.2纤维吸湿性

一、 纤维的吸湿平衡
纤维材料的含湿量随所处的大气条件而变化，在一定的大气条件下，纤维材料会吸收或放出水分，随着时间的推移逐渐达到一种平衡状态，其含湿量趋于一个稳定值，这时，单位时间内纤维材料吸收大气中的水分等于放出或蒸发出的水分，这种现象称为吸湿平衡。如图P77
二、 纤维的吸湿指标
1.回潮率：W=［（G-G0）/G0］×100%
2.含水率：M= ［（G-G0）/G］×100%
3.换算：
W=100M/(100-M) M=100W/(100+W )
上式中：Ｗ－纺织材料的回潮率　Ｍ－纺织材料的含水率　Ｇ－纺织材料的湿重　，Ｇ0－纺织材料的干重

 4.平衡回潮率
在一定的大气条件下，吸、放湿作用达到平衡时的回潮率。
 5.标准回潮率
在标准状态：
温度:(20 ±2)℃；相对湿度：（65 ± ３）%
将材料放在这样的标准状态下，让其回潮率达到稳定值，此回潮率即是标准状态下的回潮率。
 6.公定回潮率
为了计重与核价的需要，国家对各种纺织材料分别统一规定的回潮率Ｗk％ 。
 7.公定重量
纺织材料在公定回潮率下的重量Gk .
Gk= G0(100+ Wk)/100
Gk= Ga(100+ Wk)/(100+Wa) 其中，Ga：实际重量，Wa：实际回潮率 ，G0：干重。

●2.3纤维吸湿滞后性

同样的材料在同样的大气条件下，从放湿达到的平衡回潮率大于从吸湿达到的平衡回潮率，这一性能称为材料的吸湿滞后性。

同一种纤维的吸湿等温线与放湿等温线并不重合，而形成吸湿滞后圈，滞后值与纤维的吸湿能力有关，一般是吸湿性好的纤维差值比较大，而涤纶等吸湿性差的合成纤维，吸湿等温线与放湿等温线基本重合。
纤维因吸湿滞后性造成的差值并非常数，其值还与纤维吸湿或放湿前原有的回潮率有关，如图2-13所示，如果纤维并未完全润湿，而是在某一回潮率a时，放入相对湿度较低的大气中，纤维进入放湿过程，这时纤维的平衡回潮率和相对湿度的关系曲线如ab所示，这段曲线在吸湿等温线与放湿等温线之间，当纤维具有某一回潮率c时，由放湿状态重新吸湿时，它的平衡回潮率和相对湿度的关系曲线如cd,也位于吸湿等温线和放湿等温线之间，由此可见，在同样的相对湿度下，纤维的实际平衡回潮率是在吸湿等温线和放湿等温线之间的某已数值，这一数值与纤维在放湿或吸湿的历史有关。

吸湿滞后性产生的原因是：在吸湿或放湿过程中，纤维表面到内部存在着水分子蒸汽压力的势能差，当吸湿时，水汽压力的势能外高内低，当放湿时，水汽压力的势能内高外低。在纤维的非结晶区或晶区的界面间，纤维大分子链上的亲水基团如羟基，相互形成横向结合键-氢键，及带有较多的横向联结键。当大气的相对湿度增加时，大气中水分子进入纤维时需要克服这些纤维分子间的氢键力，才能被纤维吸收，由于水分子的挤入，纤维分子间微结构单元间的距离会被拉开。在此基础上，当蒸汽压力减小时，由于已经有较多的极性基团与水分子结合，水分子离开要赋予更多的能量，故同一种纤维尽管在相同的温湿度下，但处于吸湿中的纤维与处于放湿中的纤维内部结构并不相同，其无定型区大分子的交键数不同，前者大于后者，同时吸湿后水分子的进入使纤维内的孔隙和内表面增大，这种变形通常是塑性变形，在应力去除后，回复也不可能是完全的，因而导致吸湿条件的改善，纤维能保持更多的水，阻碍水分的离去，所以纤维从放湿达到的平衡比吸湿达到的平衡具有较高的回潮率。

●2.4纤维的拉伸强度

一、纤维拉伸断裂性能的基本指标
（一）拉伸断裂强力：即纤维受外力直接拉伸到断裂时所需要的力。
（二）相对强度：
1.断裂应力：纤维单位截面积上所能承受的最大拉伸力。
　　
（N/m2 帕，N/mm2 ，兆帕）
2.比强度（Ptex）：每特纤维所能承受的拉伸力。
　　Ptex= Pb /Ntex （cN/dtex, N/tex）
3.断裂长度： 单根纤维悬挂重力等于其断裂强力时的长度，Lb (km)

式中：σb为纤维的断裂应力(N/mm2或MPa)；Pb为纤维的断裂强力(N)；A为纤维的横截面积(mm2)；ptex为特数制断裂比强度(N/tex)；pden为旦数制断裂比强度(N/den)；Lb为纤维断裂长度(km)；g为重力加速度(9.80665m/s2)；Ntex、Nden和 Nm分别为纤维的特数、旦数和公制支数。


（三） 断裂伸长率

（四） 拉伸曲线及指标

应力应变曲线是以被测试样的伸长率即应变为横坐标、试样每单位细度所承受的拉伸力即应力为纵坐标所作的曲线，它可由负荷伸长曲线、被测试样拉伸前长度、细度计算后得到。
负荷伸长曲线是以被测试样的伸长长度为横坐标、拉伸力为纵坐标所作的曲线，它可由带有绘图装置的强力仪直接得到。
由拉伸曲线可以得到如下指标：
1.断裂应力（σa ）：断裂点对应的拉伸应力为断裂应力
2.断裂伸长率（εa）：纤维和纱线拉伸到断裂时的伸长率
3.初始模量（E=tgα=σ/ε）：拉伸伸长率1%时应力的100倍　
物理意义：反映了材料在受拉伸力很小时抵抗变形的能力
（也即弹性或刚性）
4.屈服点：材料由弹性变形向塑性变形的转折点
5.断裂功：纤维或纱线拉伸至断裂时外力对它所做的功，曲线下面包围的面积表示纤维耐磨性的大小。
6.断裂比功：单位体积的纤维或纱线所具有的断裂功

●2.5计算题

纤维强度指标之间的换算关系，纤维细度指标的换算关系

第三章植物纤维

主要介绍棉纤维、韧皮纤维、香蕉纤维，麻纤维、维管束纤维的分类，轧工方法，结构，性能及测试方法。

●3.1种子纤维

棉纤维的分类，轧工方法，形态结构，分子结构，物理化学性能及指标的测试方法。
棉纤维的主要性能指标
1.长度、中段线密度 Tt
2.成熟度
（1）成熟度比 Km
（2）成熟度系数K3

（3）马克隆值Mic

其中，D：纤维中段复圆成圆形截面时的外直径，μm,
D:纤维中段复圆时中腔的直径，μm,
Tt:纤维中段线密度，
f(D),棉纤维中段直径的函数，
由以上公式可知：成熟度比Km越大，表示棉纤维越成熟；
成熟度系数K3越大，表示纤维越成熟；
Mic马克隆值是成熟度和细度的综合指标，值越大，表示纤维越粗，也越成熟。
3.断裂比强度与断裂伸长如表3-3.
4.初始模量：60~82cN/dtex。
5.弹性：伸长3%时弹性回复率64%，伸长5%时的弹性回复率是45%。
6.密度：棉纤维细胞壁的密度是1.53g/cm3，外轮廓中的密度为1.25-1.31g/cm3
7.天然转曲：正常成熟的陆地棉 ：39~65个/cm，未成熟和过成熟的转曲少。
8.吸湿性：公定回潮率：8.5%
9.耐酸性：
对无机酸非常敏感，酸可以使纤维素大分子的苷键水解，大分子链变 短，有机酸作用缓和，酸的浓度越高作用越剧烈。
10.耐碱性：
浓碱和高温下，纤维素发生碱性降解，稀碱常温下可使纤维膨化。
11.耐热性：150℃时，纤维素热分解，强度下降。且在热分解时生成水、二氧化碳和一氧化碳。超过240°C时纤维素苷键断裂，并产生挥发性物质。加热到370°时，结晶区破坏，质量损失可达40-60%。
12.染色性：棉纤维染色性很好，可以采用直接染料、还原染料、活性染料、碱性染料、硫化染料等进行染色。
13.防霉变性：棉纤维有较好的吸湿性，潮湿环境下，受到细菌和霉菌的侵蚀，霉变后棉织物强力下降，还有难以出去的色迹。

●3.2韧皮纤维

韧皮纤维来源于麻类植物茎干的韧皮部分，纤维束相对柔软，又称为软质纤维。韧皮纤维多属于双子叶草本植物，主要有苎麻、亚麻、黄麻、汉（大）麻，槿麻，青麻，红麻，罗布麻等。亚麻纤维在8000年前的古埃及就被人类发现并使用，是人类最早开发利用的天然纤维之一，大麻布和苎麻布在中国秦汉时期已是人们主要的服装材料，制作精细的苎麻夏布可以与丝绸媲美，由宋朝到明朝麻布才逐渐被棉布取代。
一、韧皮纤维种类
（一） 苎麻
又称中国草，是中国特有的麻类资源，我国苎麻产量占世界总产量的90%以上，主要产地有湖南、四川、湖北、江西、安徽、贵州和广西等地。
苎麻纤维形态结构：
苎麻纤维是由单细胞发育而成，纤维细长，两端封闭，有中腔，胞壁厚度与麻的品种和成熟度有关。苎麻纤维的纵向外观为圆筒形或扁平形，没有转曲，纤维外表面有的光滑，有的有明显条纹，纤维头端钝圆。苎麻纤维的横截面为椭圆形，且有椭圆形或腰圆形中腔，胞壁厚度均匀，有辐射状裂纹。如图 所示。
（二） 亚麻
亚麻属亚麻科，一年生草本植物，适合种植在北纬45°~55°，主要产地在俄罗斯、波兰、法国、比利时、德国、中国，我国主要在黑龙江、吉林、甘肃、宁夏、河北等地。目前我国亚麻产量居世界第二。
亚麻的形态结构：
亚麻单纤维包括初生韧皮纤维细胞和次生韧皮纤维细胞，纵向中间粗，两端尖细，中空、两端封闭无转曲。纤维截面结构随麻茎部位不同而存在差异，麻茎根部纤维截面为圆形或扁圆形，细胞壁薄，中腔大而层次多，麻茎中部纤维截面为多角形，纤维细胞厚，麻茎梢部纤维束松散，细胞细。
（三） 黄麻
中国有近千年的黄麻种植历史，是圆果种黄麻的起源地之一，黄麻适宜在高温多雨的气候生长，我国的产量仅次于印度和孟加拉国。
黄麻的形态结构：
黄麻纤维，纵向光滑，无转曲，富有光泽，截面一般为五角形或六角形，中腔为圆形或椭圆形，且中腔大小不一。
（四） 汉（大）麻
又称工业用大麻，适应环境能力强，耐贫瘠具有喜光照、光合作用效率较高等生物学特征。我国从20世纪80年代开始逐步培育出无毒大麻。
大麻的形态结构：
截面为不规则的三角形、四边形、六边形、扁圆形、腰圆形或多角形。中腔为椭圆形，中腔较大，纤维纵向有许多裂纹和微孔，并与中腔相连。
（五） 罗布麻
属夹竹桃科罗布麻属，多年生宿生草本植物。罗布麻含有黄酮类化合物、强心苷、花色素、酚类、芳香油。
二、韧皮纤维的性能如表PPT126。

●3.3维管束纤维

维管束纤维取自植物的维管束细胞，目前对维管束纤维的开发和利用主要是各种性能优良、风格独特的竹纤维。竹子是一种常绿植物，速生丰产，种植成活率高，生长周期短，2-3年即可成林砍伐，且还具有生长过程中不需要撒药、施肥、不怕旱涝，不会对生态造成不利影响等优点。
中国是世界上竹类品种最多的国家，我国早在5000年前就开始了对竹的开发利用，制造箭矢、书简、笔管、编制竹器以及造纸等。我国的竹资源非常丰富，种植面积达420万公顷，位居世界第一。对竹资源在纺织领域的开发和利用我国已走在了世界的前列，现在用于纺织工业的有竹纤维和竹纤维素加工的黏胶纤维，另外还有可以用于环境情节的竹炭纤维。
竹纤维是一种原生竹纤维，也称竹原纤维。它是利用特种材料将竹材中的木质素、果胶、糖类等物质除去，再经过机械、蒸煮等物理方法，从竹竿中直接分离出来的纯天然的竹纤维。竹纤维是我国自主研发的新型天然植物纤维，它可以在棉纺设备上纺制竹纤维纱线、并应用于建筑材料、汽车制造、环境保护等领域。

一、主要分类
（1）天然竹纤维
天然竹纤维主要是竹原纤维。竹原纤维是采用物理、化学相结合的方法制取的天然竹纤维。
（2）化学竹纤维
化学竹纤维又可以分类：竹浆纤维、竹炭纤维。
竹浆纤维：竹浆纤维是一种将竹片做成浆，然后将浆做成浆粕再湿法纺丝制成纤维其制作加工过程基本与粘胶相似。
竹炭纤维：是选用纳米级竹香炭微粉，经过特殊工艺加入粘胶纺丝液中再经近似常规纺丝工艺加工出的纤维产品。
二、 结构
（1）化学结构
竹原纤维的化学成分主要是纤维素、半纤维素和木质素，三者同属高聚糖，总量占纤维干质量的90%以上，其次是蛋白质、脂肪、果胶、单宁、色素、灰分等，大多数存在于细胞内腔或特殊的细胞器内，纤维素是组成竹原纤维细胞的主要物质，也是它能作为纺织纤维的意义所在。由于竹龄的不同，其纤维素含量也不同，见表3-12
（2）形态结构 P138
利用扫描电子显微镜对竹原纤的形态特征进行了分析，纵向，竹原纤维的纵向表面有许多微细的凹槽，伴有少许裂纹，并且横向有明显的横节，没有天然转曲。正是因为这些凹槽和裂纹，使得竹纤维可以在瞬间吸收或蒸发水份，具有良好的透气性。

横截面的SEM结果，竹纤维的截面呈扁平的多边形，内有中腔，在中腔内分布有分裂。
主要用途
竹纤维纱线用于服装面料、凉席、床单、窗帘、围巾等，如采用与维纶混纺的方法可生产轻薄服。

第四章动物纤维

天然动物毛的种类很多，主要有绵羊毛，山羊绒，马海毛，兔毛、骆驼绒，牦牛毛等，毛纤维是纺织工业的重要原料，它具有许多优良的特性，如弹性好、吸湿性好，保暖性好，不易沾污，光泽柔和等。
本章的难点是：
1.羊毛缩绒性
2.羊毛天然卷曲内
3.蚕丝特性 
4.其他动物纤维特性

●4.1毛纤维及分类

一、毛纤维分类：
1.按纤维粗细和组织结构分类
2．按动物品种分类
3.按取毛后原毛的形状分类
4.按纤维类型分类
5.按剪毛季节分类
二、毛纤维分子机构及超分子结构

●4.2毛纤维形态

一、毛纤维的形态 
1.纵向形态如图
   具有天然卷曲，且表面有方向性排列的鳞片
2.横向形态如图
    圆形或椭圆形（细羊毛接近圆形，粗羊毛呈椭圆形）。
二、毛纤维的截面结构 
从外向里：鳞片层、皮质层、髓质层（仅粗羊毛中有）。如图
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。 
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。皮质细胞由大分子、、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，形成了羊毛的卷曲。
   皮质层的比例越大，羊毛的性能越好。
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。 
三、羊毛纤维的特性
　1. 弹性好
　2. 吸湿性强
　3. 保暖性好 
　4. 不易沾污（藏垢现象）
　5. 光泽柔和
　6. 缩水

●4.3其他动物毛纤维

其他动物毛纤维
1.山羊绒（开司米）
从绒山羊和能抓绒的山羊身上取得的绒毛。山羊绒又叫“开司米”或克什米尔（Cashmere）。我国、伊朗、蒙古、阿富汗为山羊绒的主要产地。我国年产山羊绒约1.4-1.5万吨，占世界产量的70%，且品质最优。 每头羊每年可产50-80克左右的绒，但美国、欧洲（英国）和日本为主消费国。
山羊绒具有细而轻柔、手感滑糯，保暖性好等特性，是品质极优的毛纤维。国外称其为“纤维的钻石”、“软黄金”。可制成各种高档名贵纺织品。
山羊绒无髓质，强伸性、弹性都优于相同细度的绵羊毛；平均细度大多在14-16μm，长度35-45mm。山羊绒不宜纯纺，易起球、毡缩，最好与80-90支细羊毛混纺使用。
2.马海毛（Mohair）
马海毛是安哥拉（土耳其安哥拉省）山羊毛。南非、土耳其和美国为马海毛的三大产地。“马海”一词来源于阿拉伯文，意为“似蚕丝的山羊毛”。马海毛长度12-26cm，直、光泽好，强度好，耐磨，且不易毡缩，容易洗涤。是一种多用型纤维，可纯纺、混纺，制作西服面料，提花毛毡，长毛绒，银枪大衣呢，雪花呢等高档纺织品。
（1）光泽强（环状鳞片几乎贴在表面上）
（2）无卷曲
（3）不易缩水
（4）强度高
（5）弹性优良
马海毛的用途：
1．主要制作提花毛毯，马海毛提花毛毯以坚牢耐磨、如丝般的光泽和图案美丽著称。
2．与绵羊毛、棉、化纤混纺制作衣料，如顺毛大衣呢、长毛绒、银枪大衣呢等。
3.兔毛
纺织用的兔毛产自家兔（普通兔）和安哥拉兔，野兔毛因品质低仅供制笔和填料用。安哥拉兔毛为长毛兔毛。我国的兔毛产量占世界产量的90%。兔毛绒毛与粗毛都有毛髓，形成多腔气孔，所以比重轻、通气及吸湿性好，但强度低。兔毛细软，保暖性好，兔毛织物手感特别轻滑，弹性也好，外观很美，重量轻是很好的高级毛织品。
由于兔毛表面比较光滑，卷曲少，纤维间抱合力小，加之强度较低，纺织加工难度比较大。兔毛产品易掉毛。
兔毛含脂率低，通常不用洗毛 。

兔毛特点：
（1）软、细、短，强力低；
（2）平波卷曲、抱合力差、兔毛多掉毛，一般与羊毛混纺；
（3）髓腔大，易脆断。
4.牦牛绒（yak wool）
牦牛主要分布在中国、阿富汗、尼泊尔等9个亚洲国家。我国牦牛总头数及其毛、绒产量。

●4.4天然丝

蚕丝是天然蛋白质类纤维，是自然界唯一可供纺织用的天然长丝，其长度可直接提供织造。我国是蚕丝的发源地（苏、浙等）。通过“丝绸之路”传向世界各国。
目前我国是世界上最主要的天然丝产地。
蚕丝是高档的纺织原料，被誉为“纤维皇后”，蚕丝具有较好的强力和伸长，纤维细而柔软，富有弹性，吸湿性好，特别是光泽优雅美丽。可作服用、装饰用、填充物用原料（被子）。
一、 蚕丝的分类
（一）按饲养方式分
1.家蚕丝：也叫桑蚕丝，质量最好。
2.野蚕丝：如柞蚕丝、蓖麻蚕丝、天蚕丝等。
（二）按产地分
中国种、日本种、欧洲种三个系统。
（三）按饲养季节分
春蚕丝、夏蚕丝、秋蚕丝。
天蚕是自然界中一个十分珍稀的物种，在世界范围内天蚕是可以巢制翠绿丝的野蚕 ，天蚕在光的照射下能闪烁出绿色的光彩 ，天蚕丝是无价之宝，被称之为赛过黄金的绿色软宝石。天蚕生长在靠近江河湖泽林子里的柞树上。
天蚕传说乃是王母蟠桃园中之物，百年成虫，百年产卵。后来王母的七公主私自下界，这天蚕也被她偷下一只。
天然蚕丝不是“天丝”，“天丝”是一种人造纤维素纤维。

●4.5蜘蛛丝

科学家们早就注意到蜘蛛丝非同一般的性能并将它利用了起来。 早在1709年就出现了人类利用蜘蛛丝的记载， 而且在第二次世界大战时， 蜘蛛丝曾被广泛用作显微镜、 望远镜、 枪炮的瞄准系统等光学装置的十字准线。进入20世纪80年代,蜘蛛丝， 尤其是牵引丝， 以高强度、 高弹性、 高断裂功、低密度、 良好的耐温及耐紫外线性能、良好的生物相容性等优异性能引起了各国材料、 生物和化学等众多领域研究人员的极大兴趣。 科技的进步， 亦使得破解蜘蛛丝的生物奥秘成为了可能。1996年， 美国Science杂志连载3篇文章， 揭示了蜘蛛丝性质与结构的关系以及蜘蛛丝的奥秘， 近几年， 又连续发表了10多篇关于蜘蛛丝研究的文章。美国、 瑞士、 加拿大、 日本、 德国、 丹麦等国的一些实验室先后对蜘蛛丝做了深入的研究,在利用基因和蛋白质测定技术解开蜘蛛丝奥妙的同时,在蜘蛛丝人工生产方面也取得了突破性进展。
一、蜘蛛丝结构特性
蜘蛛丝主要由甘氨酸，丙氨酸及小部分的丝氨酸加上其它氨基酸单体分子聚合而成。其分子链中有晶区和无定形区。晶区分子高度取向，结晶区被无 定形区分开并占一定体积 ，是其具有高强度 、高 韧 度 、高 粘 弹 性 的 基 础 ；无定形区结构分子链能形成伸展的聚合玻 璃 态 ，这是蛛丝具有高弹性 、高平衡 阻滞能力的原 因 。
二、蜘蛛丝的应用
蜘蛛丝的结构特点决定了其理化性质与蚕丝相比，具有非常明显的优势，在力学强度方面，蜘蛛丝纤维与强度最高的碳纤维及高强合纤Aramid、Kelve，等强度相接近，但它的韧性明显优于上述几种纤维。因此，蜘蛛丝纤维在国防、军事（防弹衣）、医疗、建筑、纺织等领域具有广阔应用前景
1.在军事方面：
人造基因蜘蛛丝，也称生物钢，它比普通钢强4至5倍，而且具有如蚕丝般的柔软和光泽，可用于制造高级防弹衣，让我们对比一下，军队目前的防弹衣是用13层Kevlar Ⅱ制成的，令人吃惊的是，蛛丝的坚韧性是Kevlar Ⅱ织品的3倍!其超级伸长能力使它断裂时需要吸收更多的能量，理论上可以使射弹更有效地减速。把它用于防弹衣，会起到极好的消力作用，对破碎作用是一种很大的障碍。 生物钢的用途广泛，还能制造战斗飞行器、坦克、雷达、卫星等装备的防护罩等。
2.用于航天材料
目前，科学家表示，蜘蛛丝喷涂石墨烯和碳纳米管微粒将具有超强韧性。

第五章化学纤维

本章内容：
1.化学纤维分类
2.再生纤维的定义以及主要品种的结构和性能特点
3.半合成纤维的定义以及主要品种的结构和性能特点
4.合成纤维的定义以及主要品种的结构和性能特点

●5.1化学纤维的分类

化学纤维的定义；化学纤维按高聚物来源、纤维内部组成、形态结构、用途进行的分类；化学纤维的用途。

●5.2再生纤维之：黏胶纤维

黏胶纤维（viscose rayon）是再生纤维中的一个主要品种，也是最早研制和生产的化学纤维，其化学组成与棉纤维相同。因制成的液体很粘，称为粘胶。具体介绍：黏胶纤维的制备、形态结构特征、皮芯结构和锯齿形边缘形成的原因、纤维性质、用途；及强力粘胶丝、高湿模量粘胶纤维、新溶剂粘胶纤维的简介。

●5.3再生纤维之：铜氨纤维

铜氨纤维的制备、结构特征、性能和应用。

●5.4再生纤维之：再生甲壳质纤维与壳聚糖纤维、海藻纤维

再生甲壳质纤维与壳聚糖纤维、海藻纤维的原料来源、制备、性能和应用。

●5.5半合成纤维之：醋酯纤维、聚乳酸纤维

醋酯纤维、聚乳酸纤维的原料来源、制备、性能和应用。

●5.6合成纤维的种类

合成纤维是由低分子物质经化学合成为高分子聚合物，再经纺丝而成的纤维。可按分子结构（碳链合成纤维、杂链合成纤维）、纤维的纵向形态（长丝、短纤维）、纤维的截面形态（异形截面、复合纤维）、加工和性能特点（普通合纤、差别化纤维、功能纤维）等进行分类。

●5.7纺丝成型法

成纤高聚物必须具备的三个条件；化学纤维的一般制造流程；纺丝成型方法的简介。

●5.8聚酰胺纤维

聚酰胺纤维是世界上最早实现工业化生产的合成纤维，也是化学纤维的主要品种之一。杜邦公司于1935年首次合成了聚酰胺66。本知识点将介绍：聚酰胺纤维的命名、分子结构、聚集态结构、结构性能特点和用途；此外，对比聚酰胺66和聚酰胺6在结构和性能上的差异；对比聚酰胺与涤纶、蚕丝等纤维的性能差异。

●5.9聚酯纤维

聚酯纤维的命名、分子结构特征、聚集态结构、性能和用途；涤纶仿真丝的途径；其它聚酯纤维的简介，如PTT、PBT、PEN。

●5.10聚氨酯弹性纤维

氨纶一般作为长丝与其它纤维纺成包芯纱，赋予纱线较好的弹性。本知识点将介绍聚氨酯弹性纤维的分子结构特征与优良的回弹性之间的关系。

●5.11UHMWPE纤维、聚丙烯纤维

聚烯烃类纤维指聚乙烯纤维和聚丙烯纤维。本知识点将介绍：聚丙烯纤维的结构特征和性质、用途；超高分子量聚乙烯纤维的性质和用途。

●5.12聚丙烯腈纤维

聚丙烯腈纤维也称“合成羊毛”，本知识点将介绍其结构特征、为什么丙烯腈与第二、第三单体共聚、其准晶结构、性能和用途；改性聚丙烯腈纤维。

●5.13聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚氯乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维

聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚氯乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维的性能特点和用途。

●5.14高性能纤维

高性能纤维（对位芳纶、间位芳纶、芳纶14、芳砜纶、聚对苯硫醚纤维、碳纤维）的性能和用途。

●5.15聚杂环纤维

聚杂环纤维（PBO、PBI、PEEK）的性能和用途。

●5.16化学纤维小结（性能比较、纤维鉴别）

1. 对一些所学纤维的性能进行一下简单比较，包括：吸湿性、湿干强度比、耐磨性、回弹性、柔韧性、抗弯刚度、耐光性、耐热性和可燃性。2. 鉴别纤维常用的方法：手感目测法、显微镜观察法、燃烧法、化学溶解法、着色法和红外吸收光谱法等。

第六章无机纤维

本章内容：
无机纤维的分类
石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、新型无机纤维的性能特点及其应用

●6.1玻璃纤维

玻璃纤维的组成、结构和种类、主要用途、

●6.2碳纤维

碳纤维的种类、结构、性能、主要用途。

●6.3石棉纤维、金属纤维

石棉纤维、金属纤维的性能特点和用途。

●6.4新型无机纤维

新型无机纤维的性能特点和用途。

第七章纱线的分类与结构

本章主要对纱线的分类、纱线的结构、理想纱线的加捻和常用纱线的结构特征进行介绍。

●7.1纱线的分类

本节介绍纱线的不同分类方法及其特点。

●7.2纱线的结构

本节介绍纱线的基本结构特征及参数。

●7.3理想纱线的加捻

本节针对理想纱线的加捻进行介绍。

●7.4常用纱线与长丝纱的结构特征

本节对常用纱线的特征进行介绍。

第八章纱线的结构参数与性能指标

本章针对纱线的细度、细度均匀度、加捻及其疵点和毛羽进行介绍。

●8.1纱线的回潮率

介绍纱线的回潮率

●8.2纱线的细度

介绍纱线的几种细度指标及计算方法

●8.3常用纱线的规格与品质特征

介绍纱线的不同规格表达方法及其品质特征

●8.4纱线的细度均匀度

对纱线的细度均匀度、不匀率指标及分析方法进行介绍

●8.5纱线的加捻指标

对纱线加捻的不同表示指标及测试方法进行介绍

●8.6纤维的径向转移

对纤维在纱线中的径向转移进行介绍

●8.7纱线的疵点

纱线疵点的定义和分类

●8.8纱线的毛羽

纱线毛羽的简介与测量方法

第九章织物的组成、分类与结构

本章认识和了解织物如何分类，各类织物的结构有什么特点，用哪些参数来描述这些特点。

●9.1织物组成、形成方法及分类

织物按不同方法分类，重点是按照形成方法的分类及定义

●9.2机织物的结构、结构参数和特点

机织物结构参数及表征方法和概念

●9.3针织物的结构、结构参数和特点

针织物分经编和纬编，两种针织物的结构参数及计算和特点

●9.4非织造物的结构、结构参数和特点

非织造物的分类和特点以及结构参数

●9.5编结物

编结物的概念及编结方法和特点

第十章纺织材料的基本力学性质

重点学习和讨论对于纤维、纱线以及织物，如何表征他们的力学性能，不同材料在承受外力时发生的微观或宏观变化是什么，为什么会有这样的变化？

●10.1拉伸断裂性能及表征指标

纺织材料的拉伸断裂性能及表征指标

●10.2纤维拉伸断裂机理及影响因素

纤维拉伸断裂机理及影响其外因和内因

●10.3纱线拉伸断裂机理及影响因素

纱线拉伸断裂机理及不同类型纱线的断裂特征和影响因素

●10.4织物拉伸断裂机理及影响因素

织物拉伸断裂机理及影响因素

●10.5蠕变、松弛及变形种类和机理

纺织材料的蠕变和应力松弛现象、伸长变形种类及蠕变松弛机理

●10.6纺织材料拉伸力学模型

纺织材料的粘弹性特征及描述，拉伸力学模型的推导及应用

●10.7纺织材料的压缩、弯曲、扭转

压缩、弯曲、扭转的破坏形式及表征指标

●10.8表面摩擦性质

纺织材料的表面摩擦性质和表征，注意和经典摩擦理论的区分

●10.9力学疲劳性质

力学疲劳的概念和对纺织材料的损坏，表征方法和指标

第十一章纺织材料的热学性质

纺织材料的热学性质

●11.1纺织材料热学性能指标

纺织材料热学性能指标

●11.2导热系数

导热系数

●11.3纺织材料的热力学转变

纺织材料的热力学转变

●11.4纺织材料阻燃性指标

纺织材料的阻燃性指标

●11.5纺织材料阻燃机理

纺织材料的阻燃机理

●11.6纺织材料热变形性

纺织材料的热变形性

第十二章电学及磁学性能

纺织材料的电学及磁学性能

●12.1介电性能

介电性能

●12.2导电性能

导电性能

●12.3纺织材料的静电

纺织材料的静电

●12.4磁学性质

磁学性质

●12.5纺织材料防电磁辐射

纺织材料的防电磁辐射

第十三章纺织材料的光学性质

纺织材料的光学性质

●13.1折射率和双折射率

折射率和双折射率

●13.2纺织材料的吸收光谱

纺织材料的吸收光谱

第十四章纺织品服用性能

纺织品的服用性能包括耐老化性、保形性、抗起毛起球性、悬垂性、舒适性、织物风格等，本章会介绍以上这些性能的影响因素，衡量指标等。

●14.1织物的耐老化性

一、织物的耐老化性
织物在加工、储存和使用中，受光热、辐照、氧化、水解、温湿度等各种环境作用的影响，并随时间性能下降和最终丧失使用价值的过程称为老化。老化是物理、化学、生物作用频数和时间的自然规律，直接影响织物的使用寿命。织物抵抗老化的特性称为耐老化性。
（一） 织物老化现象及作用
1. 现象
织物老化主要表现在：织物的变脆、弹性下降等力学性质的劣化；织物褪色、泛黄、光泽暗淡、出现霉斑、破损等外观特征的退化；织物原有的电绝缘、导电、导光、变色、耐高温、高强高模、高弹性、高吸湿或拒水、吸油或抗污、抗降解或生物相容、阻燃或导热等功能的衰减或失效，均为老化现象。
2.作用形式
造成老化的作用形式有：物理作用，如力、热、光、电、水及其复合作用；化学作用，如酸、碱、有机溶剂、染料等气液化学物质及其复合化学作用；生物作用，如菌、酶、微生物、昆虫的分解、吞食作用，以及它们间的或综合的复合作用，俗称日晒、雨淋、风化的侵蚀作用。这些作用叠加上时间或作用次数，构成了老化作用的两个基本要素：作用与时间。
老化是一个性能逐渐衰退、形状逐渐变化的过程，按照物质质量衰退的规律，性能的老化一般符合指数衰减规律，
（二） 单一作用的老化
1. 基本作用机理
单一作用的老化是指在物理、化学或生物作用的单一作用因素下，织物性能随时间或作用次数的增加而衰退的过程。
(1) 物理作用的老化
力作用：主要是织物的塑性变形积累，织物中纤维的断裂、滑移、解体的过程。
热作用：是纤维大分子热运动而聚集态结构变化，即结晶度和取向度降低、无序区增加，以及大分子的热降解、滑移流变增加的过程。
光作用：主要是织物中纤维分子的光降解、光氧化和光热转换的热老化的作用过程。
电磁作用：主要是电击穿、电热转换的热击穿、放电的刻蚀和电解的作用过程。
水作用：主要是膨胀改变分子间作用力和形态与结构，甚至水解大分子。

●14.2织物的保形性

织物的保形性
织物的保形性即外观稳定性是指织物在使用和保养中保持原有外观特征的性能。
保形性包括抗皱防缩，易洗快干、免熨烫或洗可穿，不易起毛起球等性能，不易掉色、变色和不易沾污，洗涤和使用中的缩水或机可洗与收缩变形、甚至熔孔，均属于易护理（Easy-Care）范畴。

●14.3织物的褶裥保持性

抗皱性与褶裥保持性：
折皱与抗皱性
　织物被搓揉挤压时发生塑性弯曲变形而形成皱痕的性能，称为折皱性。织物抵抗此类折皱的能力称为抗皱性。抗皱性通常是指在力作用下产生折痕后的回复程度，称为折痕（折皱）回复性。折痕回复性影响织物的外观及平整性。
影响织物抗皱性的原因及主要因素
　 折皱是织物高曲率的弯曲，故影响织物弯曲性的因素就是影响织物抗皱性的因素。而抗皱性的表征主要是织物弯曲后的回复性。因此导致纤维本身的塑变和纤维间、纱线间不易（或高能耗）滑移的机制就是织物折皱回复性差的本质因素。因为前者反映纤维在大变形后是否可以保持弹性并回复；后者表明纤维间是否能存在无或低能耗的往复移动，以减少纤维的塑变、大变形和回复移动阻力。
　　这两个本质特征具体表现在织物的表观厚度尺寸、织物密度或体积分数（可压缩性），纱线及纤维间的可移动性、可压缩性及其可回复性，纤维和纱线的弯曲、拉伸性能，以及环境条件。具体分析可从纤维、纱线、织物及环境条件几个方面进行。
（1）纤维性状
　　从纤维几何形态上说，纤维愈粗，折皱回复性愈好；圆形截面比异形截面纤维的折皱回复性要好，因为异形截面纤维集合体易于在变形后形成纤维间的“自锁”，而不易回复；纵向光滑的纤维要比纵向粗糙的纤维抗皱性要好。
　　纤维弹性，即纤维变形后可以回复的特性，对织物抗皱性是根本性的积极因素，其值越大，织物折皱回复性越高。如氨纶的高弹性回复率可改善织物的抗皱性；羊毛纤维虽然表面粗糙，但其弹性回复率较大，织物的抗皱性亦佳。
　　纤维的摩擦性质是抗皱的第二要素，理论上要么纤维间不发生滑移，即无能耗，也就不存在滑移的回复，但会使纤维大变形。若纤维间无或低阻力地滑移，即无或低能耗，则有利于纤维变形能释放时的回复。故前者要求摩擦系数μ→∞，即机械锁结；后者μ= 0，回复无阻碍。显然若要抗皱性好,纤维间要么无滑移的机械锁结，而纤维变形储能；要么无阻力滑移而无阻力地回复。如此纤维间大变形则摩擦系数应小；小变形则应个机械锁结。这也是交联涂层处理增加机械锁结；柔软化处理减小μ的组合抗皱机理。
（2）纱线结构
　　纱线的捻度适中时，织物抗皱性好。这是因为捻度过低时，纱线中纤维易发生滑移耗能，纤维的变形能不足，故织物的折皱不易回复；捻度过高时，纤维已有变形，再加折痕弯曲变形，将导致引起塑性变形，且纤维一旦滑移，回复阻力又大。

●14.4织物悬垂性

定义
　　静态悬垂性是指织物在自然状态下的悬垂度和悬垂形态。
美的静态悬垂性，是指织物悬置不动时，无衣架感，不缠身，能形成流畅的曲面，各部分悬垂比例均匀、和谐，产生协调、优雅的美感。
2．测量方法及指标
　悬垂系数U与硬挺系数F
　　织物静态悬垂性的测试方法有多种。最常用的是伞式法或称圆盘法。该法是将面积为AR的圆形试样同心放于面积为Ar的小圆盘上，实测伞状悬垂织物的投影面积AF，求得悬垂度U：
影响织物静态悬垂性的主要因素
　　织物的悬垂主要为弯曲柔软特征。织物悬垂属弯曲、剪切、拉伸等复合力作用的复杂曲面造型，是织物结构和其所影响的弯曲性能，以及纱线间尤其是交织点或握持点的滑动、转动和剪切作用的综合作用。
　　由于悬垂性主要表达织物的弯曲和剪切性质，故影响因素为织物弯曲和剪切的影响因素。关于织物弯曲的影响因素，详见相关章节；关于织物剪切性质的影响，因悬垂形态指标较多地反映织物剪切特征，故多以造型和变形来表达悬垂中的剪切与弯曲复合特征。织物的剪切性质受织物交织点数rN、固定系数ζ、交织阻力F，纱线间包围角θ、压扁度e、模量Ey、接触压力p、捻向配合，纤维形态、模量 Ef 及摩擦系数μ等的影响。一般, rN、ζ、F，θ、e、Ey、p、纱线间嵌合，纤维截面异形、Ef 及μ等小，织物的剪切刚度小，易剪切变形，而使织物的悬垂性大。

●14.5织物风格

织物风格概念源于“手感”，即英国学者Binns (1926)的对词定义和Peirce (1930)的积木块上织物悬臂梁的弯曲模型。
目前以客观手感评价为主的织物风格评价已被普遍接受。本章以手感评价为主，兼顾织物的光学风格和成形性。
一、织物风格的定义与评价
1. 基本定义
　　广义上说，织物风格是织物本身所固有的性状作用于人感官所产生的综合效应。人类感官由视觉、触觉、听觉、嗅觉和味觉等构成，而表达织物风格的感观主要为触觉、视觉和听觉。织物风格是客观现象，但与人主观意识发生作用并表达，则变为复杂的物理、生理、心理和人文诸因素的综合反映。而织物风格本身为物理属性。
2．一般评价
　　手感 (力学风格)评价：以手触摸、抓捏织物时产生的主观生理感觉来衡量织物的物理特征，俗称手感或手感风格。现已转化为织物力学的客观评价，为织物的狭义风格。使手感定量化表达的主要是英国(Peirce)、日本(KES)、澳大利亚(FAST)、中国(CHES)等。
触觉是通过皮肤与织物接触产生的生理感觉，包括手感、唇感、前臂感、颈感、项背感等触感。而手感因灵敏性则较多地感受宏观力学作用。
 视觉(形态与色泽风格) 评价：视觉评价涉及织物的形态、色泽和图像等感觉。
形态感主要是指织物的线条和造型上的视觉效果，如织物的悬垂和款式效果，属织物的形态风格。
色泽感是由织物颜色和光泽构成的视觉效果，与织物色谱、色调、反射光强弱及分布有关，如极光、肥光、膘光、丝光、柔和光、金属光和电光等定性描述。图像感主要是指织物纹理和细腻表面所产生的视觉效果，如毛型感、绒面感、织纹和组织效应、粗犷、细腻等定性描述。随图像处理与分析技术的应用，将变得定量化。

　 声觉评价：声觉评价是指织物内或间、或与它物间因摩擦产生的特征声谱，称声学风格，其具有指纹性。如丝绸的“丝鸣”；棉、麻、毛、化纤织物；织物结构组织不同，组成与混纺比不同，表面或化学处理与否等，各自的声谱均不同，可用于表征。

●14.6织物舒适性

舒适性是人体对织物的生理感觉，往往以人体对织物的不适或不愉悦感作评价。涉及织物的透通性、热湿舒适性、刺痒作用、静电及湿冷刺激等内容。前两项主要属热湿舒适性范畴；后两项属于接触舒适性范畴。因生理感觉的复杂性，且涉及大脑感知，故人们多以简单的物理作用或刺激来间接地定量描述织物织物舒适性。尽管已有出汗量、毛细血流图、心脑电图、面部肌肉运动、磁共振成像等生理表征，本章仍作传统的简介。

●14.7织物的热湿舒适性

织物热湿舒适性内涵
　　织物的热湿舒适性是指织物在人体与环境间热湿传递上维持人体体温与肤感稳定和调节微环境温度与湿度适宜的性能。属生理学范畴。决定热湿舒适感觉的因素
　　热与湿对人体来说是很难分开的，因为热，人体会通过出汗的水份蒸发而调节体表温度；因为冷而紧缩汗腺，以减少热量耗散。而当外部环境高湿、高温时，人体的汗液无法适时、有效地蒸发而降温，人体会感到闷热；当低温、高湿时，又因为热量会更快地被导散，而使人体感觉湿冷。这显然是人体 — 织物 — 环境三者间所形成的微气候所致。

人体舒适，这里确指人体的热湿舒适，其取决于此微环境的气候，如温度、湿度、流速、气压等；边界条件，如人体湿度、汗液及其蒸发量，织物内外侧温差，环境温度、湿度、风速，微环境的边界尺寸，即空气层，织物层的厚度与连通面积；以及相关的影响因素，如人的生理反应与变化，人的运动，织物的热、湿传递性能、透气性能和织物因环境条件变化产生的变化等。