纺织品染整工艺学教案服装与纺织工程系勇金华常用纺织纤维的结构和主要性能教学目标：知识目标：1、理解并掌握棉纤维的生长、制取及形态结构特点。

2、棉纤维的制取及初加工。

3、麻纤维的生长、制取及形态结构特点。

能力目标：培养学生提出问题、解决问题的能力。

情感目标：培养学生坚持不懈的学习态度。

教学重点：棉、麻的结构特点教学难点：结构特点教学方法：讲授法教学过程：一、组织教学二、复习导入上一学期，大家已经学习了纺织材料学，已经对纺织纤维的生长、结构特点有了一个初步的了解，这学期我们进一步学习纺织品染整加工。

首先进一步学习一下各种常用的纤维材料的生长及结构特点、性能特点。

三、新授常用纤维：天然纤维：棉、麻（纤维素纤维）、丝、毛（蛋白质纤维）化学纤维：粘胶（再生纤维）涤纶、锦纶、（合成纤维）（一）棉纤维的生长、制取及形态结构特点1、棉纤维：由胚珠的表皮细胞经过伸长和加厚而形成单细胞纤维。

上端尖而封闭，下端粗而敞口，整根纤维为细长的扁平带状（ribbon like shaped），纵向有螺旋形天然扭曲（convolution），横截面呈腰圆形（kidney shaped）。

（1）长度：23~45 mm；细度：0.15~0.2tex ；扭曲数：60~120个/cm.（2）单细胞纤维的化学成分：纤维素94% wt.,蜡状物0.6%wt.,灰分1.2%wt.,果胶物0.9%,含氮物等。

（3）结构与性质：*初生胞壁（primary wall）---层厚0.1~0.2 µm，决定棉纤维表面性质。

外层由果胶物质和蜡状物组成（角皮层），内二层是纤维素网状结构，横缠竖绕。

拒水性，影响染整，前处理的去除对象。

*次生胞壁（second wall） ---层厚约4µm ，占90%wt.，共生杂质少，决定棉纤维性质。

层中很多同心日轮，同心轮按走向 S、Z、S分三层，纤维走向与轴向夹角20~30度，走向变化，内层直。

*胞腔（medulla，lumen) ---中空，占横截面1/10，含蛋白质和色素，决定棉纤维颜色。

染料和化学处理剂通道。

空腔的大小及纤维细胞壁的厚薄视棉花的品种及成熟度(maturity)而定。

2、棉纤维的制取及初加工：籽棉→轧制（轧棉—皮辊轧棉、锯齿轧棉）→（皮棉）原棉。

含糖棉（糖污棉）的处理。

（二）、麻纤维的生长、制取及形态结构特点1、麻纤维：韧皮纤维 (bast fiber，stem fiber, phloem fiber)、叶纤维(leaf fiber)、果壳纤维(nut husk fiber)的总称。

韧皮植物茎结构：青皮、韧皮部、木质部、髓腔。

♦苎麻 (ramie)：中国草苎麻麻茎→剥皮（扯剥、砍剥）→麻皮→刮青→原麻→脱胶→精干麻（degummed ramie)。

（单纤维纺纱）♦亚麻(flax)：亚麻麻茎（原茎）→浸渍(retting)→干茎→碎茎、打麻（breaking and scutching)→打成麻。

（工艺（束）纤维纺纱）♦黄洋麻(jute, kenaf)：黄麻、洋麻麻茎→沤麻（清洗retting ）→熟麻。

（束纤维纺纱）2、麻纤维形态结构特点苎麻、亚麻、黄麻等韧皮纤维：厚壁、端闭、狭腔单细胞。

长短、外形、成分各异。

纤维素含量不高（伴生物含量高）。

特点：纵向：竖纹和横节，端头多样：锤头、分支形（苎麻），细尖（亚麻）、钝角形（黄麻、大麻）。

横截面：腰圆形、椭圆形或多角形。

长径：苎麻—20~250mm(长),30-40µm(径)；亚麻—17~25mm(长),12-17 µm(径)；洋麻— 2~6mm (长),14~33 µm(径)黄麻—2~4mm (长), 15~18 µm(径) 。

（三）粘胶纤维形态结构特点粘胶（Rayon,viscose)纤维经典的生产方法：取之于木材等的天然纤维素→碱纤维素→老化→纤维素磺酸酯→溶于氢氧化钠→纺丝液→喷丝头→凝固浴→纤维素（纤维状）。

★特点：*人造纤维，形态与纺丝成形方法有关。

常规粘胶纤维纵向为平直的圆柱体。

*横截面：不规则的锯齿形，有皮芯(sheath-core)结构，皮层较芯层结构，结晶度、取向度高。

*纤维较纯净，在纺丝生产中已除杂。

小结：主要讲了棉、麻、粘胶的生长及结构特点。

作业：比较一下棉、麻在结构上的异同点。

板书设计：常用纺织纤维的生长及结构（一）棉纤维的生长、制取及形态结构特点（二）、麻纤维的生长、制取及形态结构特点（三）粘胶纤维形态结构特点（四）小结（五）作业课后记：上一学期，大家已经学习了纺织材料学，已经对纺织纤维的生长、结构特点有了一个初步的了解，在此基础之上，进一步讲解生长及结构特点，同学们接受起来较为容易。

无迟到、旷课的现象。

参考资料：染整概论张洵栓中国纺织出版社纤维素纤维的化学结构教学目标：知识目标：1、理解并掌握纤维素纤维的化学结构。

2、了解纤维素纤维的超分子结构。

3、了解纤维素纤维超分子结构与性能之间的关系。

能力目标：培养独立思考问题的能力。

情感目标：培养学生养成正确的学习态度。

教学重点：化学结构提点教学难点：与酸、碱的反应教学方法：讲授法教学过程：一、组织教学二、复习导入上一次课我们学习了常用纤维（棉、麻、粘胶）的生长、制取及形态结构特点，对这几种纤维有了一个更加深入的了解。

在此基础上，我们进一步学习其化学结构。

三、新授（一）纤维素纤维基本结构：来源不同，形态结构不同，但其化学分子的单元结构和链接方式都一样——由β-D-葡萄糖残基（剩基）（glucose residue）彼此以1，4苷键联结而成。

*纤维素分子化学式：(C6H10O5)n式中n：聚合度dp（degree of polymerization)不同种纤维，葡萄糖剩基单元数不同，即平均分子链长不同。

n：10000~15000(棉、麻)；n：250~500（粘胶）； n：500-600（富强纤维）； n：450-550（Modal纤维）； n：500~550（Tencel纤维）（二）纤维素化学结构特点：1) 每个环上有三个—OH，反应活性点2) 环间—O—（苷键）连接3) 链端：有一个半缩醛羟基（潜在醛基），具还原性4) 链刚性，氢键（hydrogen bond）多，强度高。

（三）纤维素纤维的化学性质由纤维素分子化学结构所决定，受超分子结构、形态结构影响。

根据纤维素的化学结构，纤维素的化学反应主要通过两方面表现出来：（1）.与苷键有关的反应。

大分子截断的反应（水解剂与苷键相互作用，在一定条件下引起苷键的断裂）（2）.与羟基有关的反应。

很多试剂都能与葡萄糖基环中的羟基发生反应，生成不同的纤维素衍生物。

1、与酸(acid)作用酸促使苷键水解(hydrolysis)：酸做为催化剂（catalyst)酸的作用：酸使纤维素纤维织物初始手感变硬，然后强度严重下降。

酸的种类、作用时间、温度、纤维结构影响水解反应速率。

生产上应用：含氯漂白剂漂白后，稀酸处理，起进一步漂白作用；中和过剩碱；烂花、蝉翼等新颖印花处理。

用酸注意：稀酸、低温、洗净，避免带酸干燥。

2、与碱作用常温稀碱中稳定，浓碱溶胀，高温稀碱有氧气易氧化、断裂苷键，强力下降。

浓碱溶胀：各向异性、不可逆。

结晶度下降，无定形区增加——棉织物丝光、碱缩处理理论根据。

反应：酸性纤维素分子与碱拟醇钠反应C2H5OH + NaOH C2H5ONa + H2OCell-OH + NaOH Cell-ONa+ H2O + 热; or以分之间力结合Cell-OH﹡NaOH +热反应可逆，水洗除碱，恢复纤维素分子。

溶胀（swelling）：绝大多数的线型高分子物都能在适当的溶剂中发生溶解，但在溶解以前，可以观察到体积显著增大的现象，这是低分子物中所没有的一种现象，通常称之为溶胀。

对于无取向的高分子物来说，这种溶胀是各向同性的，但是对于具有某种取向的线型高分子物，例如纺织纤维，则存在着各向异性。

实际上可以将高分子物在某种溶剂中的溶解看作是一种无限溶胀。

3、与氧化剂作用纤维素分子对不同氧化剂作用有不同的敏感程度。

强氧化剂完全分解纤维素。

中、低强度氧化剂在一定条件下氧化分解纤维素能力弱，可用来漂白织物。

发生氧化的情况：碱性介质条件下，空气中的O2直接氧化；漂白处理。

氧化反应：Cell-OH + [O] Cell-CHO, Cell-C=O, Cell-COOH还原型— -CHO，=C=O，潜在损伤氧化纤维素：酸型— -COOH防止发生氧化的措施：（1）碱性介质条件下加工时，隔绝与氧气的接触（采用较大浴比water bath，bath ratio；加压加工时排净空气）；（2）加还原剂(reductant,reducing agent)；（3）采用合理的漂白工艺参数(parameter)。

4.纤维素对还原剂稳定。

5.纤维素的酯醚化反应酯醚化反应一般以碱纤维素作为中间过程。

利用酯醚化反应，可改变纤维的性质。

(酯醚化程度用DS表示)（四）、纤维素纤维的超分子结构超分子结构：在分子结构基础上、由许多个分子集聚时所形成的分子聚集态结构。

介于纤维形态结构和分子结构之间。

描述纤维中长链分子（高分子）排列状态、排列方向、聚集松紧程度。

（五）超分子结构与性能：超分子结构对纤维的化学、物理或力学性能影响很大。

•结晶度与物理性能：结晶度高，分子间紧密、作用力大，纤维强度大；纤维断裂在于超分子结构缺陷处。

结晶度低，分子间松散，纤维强度也较低，断裂延伸度可能较大。

•取向度与物理性能：取向度高（丝光棉），纤维强度高，断裂延伸度降低，因为分子链、微晶排列轴向平行，分子间作用力大，应力集中点（缺陷）少，分子链不易断裂和滑移。

•超分子结构与化学性能：结晶度高，结构紧密，空隙小又少，化学物质不能进入结晶区，例如染料分子不易进入，只在无定形区，得色深不易（麻）。

(可极度accessibility)小结：主要讲了纤维素纤维的化学结构及超分子结构。

作业：比较一下棉、麻在性能、超分子结构上的异同。

板书设计：纤维素纤维的化学结构（一）纤维素纤维基本结构：（二）化学结构特点（三）纤维素纤维的化学性质（四）纤维素纤维的超分子结构（五）超分子结构与性能（六）小结（七）作业课后记：本次课主要讲解了纤维素纤维的化学结构及超分子结构，理论与实践联系的较为紧密，有一定的难度，希望同学们课后认真复习、巩固。

纪律良好，无迟到、旷课的现象。

参考资料：染整概论张洵栓中国纺织出版社蛋白质纤维的结构和主要性能教学目标：知识目标：1、理解并掌握蛋白质纤维的化学结构。

2、掌握蛋白质纤维分子结构与性能之间的关系。

能力目标：培养独立思考问题的能力。

情感目标：培养学生养成正确的学习态度。

教学重点：化学结构特点教学难点：与酸、碱的反应教学方法：讲授法教学过程：一、组织教学二、复习导入上一次课我们学习了常用纤维（棉、麻、粘胶）的生长、制取及形态结构特点、化学特点，继续对蛋白质纤维。