棉纤维的结构一般包括大分子结构、超分子结构和形态结构,前两者合称微观结构。。。棉纤维的特征基本上由这些结构决议,因此,相识棉纤维结构可为磨练棉纤维品质提供理论基础。。。
1.大分子结构
棉纤维中含有纤维素、多缩戊糖、卵白质、脂肪和蜡质、水溶性物质、灰分等多种化合物。。。棉纤维在生长历程中,其化学组成是一直转变的,见表1-2。。。
成熟的棉纤维大部分由纤维素组成,纤维素是一种碳水化合物,在棉花生长历程中由二氧化碳和水经完相助用而形成。。。纤维素由碳44.4%、氢6.2%、氧49.4%组成。。。分子式为(C8 H 10 O5 ) n ,大分子结构式为:
纤维素是一种多糖物质,每个纤维素大分子由n个葡萄糖�；；嗷ヒ�1,4-苷键(氧桥)联络而成。。。n为大分子的聚合度。。。棉纤维素的聚合度为10000～15000,即它由10000～15000个葡萄糖�；；梢桓龃蠓肿�。。。
纤维素大分子的基本链节(基本单位或单基)是葡萄糖�；；�,结构式为六元环形结构,也称氧六环。。。每两个氧六环反向对称,一反一正通过氧桥(—O—)连成一个重复单位,即大分子单位结构是纤维素双糖。。。但每一氧六环的21个原子并不在一个平面上,相邻两个氧六环的中心平面也不在一个平面上。。。氧六环的空间结构属于椅式结构。。。每个氧六环上有三个羟基,其中一个伯醇羟基(—CH2 OH),两个仲醇羟基(CHOH),它们都具有一般羟基的特征,但在化学性子上略有差别。。。
纤维素大分子的官能团是羟基(—OH)和甙键(—O—)。。。羟基是亲水性基团,使棉纤维具有肯定的吸湿能力;而苷键对酸敏感,以是棉纤维较量耐碱而不耐酸。。。别的,棉纤维素大分子的氧六环之间距离较短,大分子间羟基的作用较多,故纤维素大分子的柔曲性较差,属于较僵硬的大分子,棉纤维较量刚硬,初始模量很高,回弹性有限。。。
2.超分子结构
超分子结构是指大于分子规模的结构,又称群集态结构。。。大分子之间依赖分子结协力能形成多级的超分子结构。。。
一般线型大分子直径约为1nm,几根直线链状大分子相互平行,按肯定距离、肯定位相、肯定相对形状较量稳固地连系在一起,成为结晶态很细的大分子束,即直径为1～3nm的基原纤,若干基来源纤平行排列连系成直径为4～10nm的微原纤,若干根微原纤基本平行地排列,连系成更粗些的大分子束,即直径为10～30nm的原纤,原纤基本平行地堆砌成更粗的大分子束,即直径为0.1～1.5μm的巨原纤,由巨原纤堆砌成纤维。。。差别的面料纤维从大分子最先连系成纤维,所具有的结构条理也差别。。。棉纤维的微观结构是由数十个纤维素大分子群集形成横向尺寸约6nm的微原纤,再由微元纤群集成横向尺寸为10～25nm的原纤;由原纤排列成日轮层,然后形成棉纤维。。。
纤维素大分子之间依赖范德华力和氢键连系。。。其结构较量规整,大分子排列偏向和纤维轴向有肯定关系。。。一般把纤维内大分子链主轴和纤维轴平行的水平叫取向度。。。通常情形下,细绒棉的倾斜角为30°左右,长绒棉在25°左右,粗绒棉在35°左右。。。倾斜角度越小,取向度越高,纤维强度越高,断裂强度越高,断裂伸长率越低。。。纤维的力学性子、完学性子、溶胀性等都因取向差别而差别。。。
纤维中大分子的排列较量重大。。。纤维内某些区域由于大分子的侧吸引力而排列得较量整齐、密实,误差、孔洞较少,这称为结晶区。。。相反,另一些区域大分子排列较量杂乱,堆砌较量松散,其中有较多的误差和孔洞,密度较低,这称为非结晶区。。。因此,棉纤维微观内部是一种多孔性的结构,并同时保存着结晶区和非结晶区。。。结晶部分占整根纤维的百分比称为结晶度。。。棉纤维的结晶度约为70%,其结晶结构的小单位,即单位晶格(或称晶胞)是由五个平行排列的纤维素大分子在两个氧六环链节长的一段上组成,中心的一个大分子和棱边的 四个大分子是倒向的。。。其晶胞属单斜晶系,如图1-2所示。。。差别种类的纤维素纤维,其晶胞尺寸是不相同的。。。棉纤维和麻纤维单位晶格的a=0.835nm,b=1103nm,c=0.795nm,β=84°,称为纤维素Ⅰ晶胞。。。粘胶纤维及丝完处理后的棉纤维其单位晶格的a=01814nm,b=1.03nm,c=0.914nm,β=62°,称为纤维素Ⅱ晶胞。。。
棉纤维取向度、结晶度的巨细对纤维强度、伸长以及吸湿、上色等性能均有影响。。。
3.形态结构
形态结构一般是指测试手段能寓目识别的详细结构,其尺寸随测试手段的希望一直变小。。。
形态结构分微观形态结构和宏观形态结构。。。微观形态结构是由电子显微镜能寓目到的结构,如微纤、微孔和裂痕等;宏观形态结构是指完学显微镜能寓目到的结构,如纤维外观和截面形态等。。。形态结构对纤维的力学性子、完泽、手感、保暖性、吸湿性等均有影响。。。
棉纤维细而长,每根成熟的棉纤维,大致可分为基部、中部和顶端三部分。。。一般顶端关闭,中部略粗,两头略细,纤维长度和宽度之比为1000～3000。。。正常成熟的棉纤维,外观上具有自然转曲,即它的纵面呈不规则的并且沿纤维长度一直改变转向的螺旋型扭曲。。。自然转曲是棉纤维所特有的纵向形态特征,在纤维判别中可以从自然转曲这一特征将棉和其他纤维区别开来。。。
自然转曲一般以棉纤维单位长度(1cm)中扭转半周的个数体现。。。细绒棉的转曲数为39～65个/cm,比正常成熟的长绒棉少。。。不可熟的薄壁纤维外观呈扁带状,转曲很少。。。过成熟纤维的外观呈棒状,转曲少。。。自然转曲使棉纤维具有肯定的抱协力,有利于纺纱工艺历程的正常举行和成纱质量的提高。。。但转曲反向次数多的棉纤维强度较低。。。
棉纤维的横截面由许多同心层组成,主要有初生层、次生层、中腔三个部分,如图1-3所示。。。
初生层是在棉纤维伸恒久形成的,它的外皮是一层极薄的蜡质和果胶,外貌有螺旋状条纹,螺旋角约莫30°,条纹的深度和间距约为0.5μm,长度在10μm以上。。。在表皮层之下才是纤维的初生胞壁,由网状的原纤组成,其厚度为0.1～0.2μm,初生层和棉纤维外貌性子细密相关。。。例如棉蜡使棉纤维具有优异的适于纺纱的外貌性能,但在棉花纱线、棉布漂染前要经由煮练,以除去棉蜡,包管上色匀称。。。
次生层是棉纤维在加厚期沉积而成的部分,险些都是纤维素,是棉纤维的主体层,又可分为三个条理,如图1-3所示的S1 、S2 、S3 层。。。纤维素在次生层中沉积并不匀称,以束状小纤维的形态和纤维轴倾斜呈螺旋形,螺旋角为20°～30°,沿纤维长度偏向时左时右转向。。。次生层决议了棉纤维的主要物理性子。。。
棉纤维生长阻止后遗留下来的内部逍遥就是中腔。。。统一品种的棉纤维外周长大致相等,次生层厚时中腔就小,次生层薄时中腔就大。。。中腔内留有少数原生质和细胞核剩余,对棉纤维颜色有影响。。。
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