纤维素是什么 纤维素纤维是什么面料

纤维素是由葡萄糖单元共价连接的长链所组成的结构多糖。纤维素大分子的基环是D-葡萄糖分子通过β-1，4糖苷键连接而形成的大分子多糖。

由于来源的不同，纤维素分子中葡萄糖残基的数目，即聚合度（DP）在很宽的范围。纤维素的分子式(C6H10O5)n，通常n含数千个葡萄糖单位，相当于300～15000个葡萄糖基，分子量50000～2500000。其化学组成含碳44.44%、氢6.17%、氧49.39%。

一、纤维素的存在

纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，是维管束植物、地衣植物以及一部分藻类细胞壁的主要组成成分，占植物界碳含量的50%以上。

醋酸菌的荚膜，以及尾索类动物的被囊中也发现有纤维素的存在。

棉花的纤维素含量接近100%，为天然的最纯纤维素来源。

一般木材中，纤维素占40～50%，还有10～30%的半纤维素和20～30%的木质素。

麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源。

二、纤维素的制法

纤维素是世界上蕴藏量最丰富的天然高分子化合物，生产原料来源于木材、棉花、棉短绒、麦草、稻草、芦苇、麻、桑皮、楮皮和甘蔗渣等。我国由于森林资源不足，纤维素的原料有70%来源于非木材资源。我国针叶材、阔叶材的纤维素平均含量约43-45%；草类茎秆的纤维素平均含量在40%左右。

实验室制法

先用水、有机溶剂处理植物原料，再用氯、亚氯酸盐、二氧化氯、过乙酸去除其中所含的木素，得到纤维素和半纤维素，然后采用各种方法除去半纤维素，制得纯纤维素。

工业制法

方法一:用亚硫酸盐溶液或碱溶液蒸煮植物原料，主要是除去木素，分别称为亚硫酸盐法和碱法。得到的物料称为亚硫酸盐浆和碱法浆。然后经过漂白进一步除去残留木素，所得漂白浆可用于造纸。再进一步除去半纤维素，就可用作纤维素衍生物的原料。

方法二:用纤维植物原料与无机酸捣成浆状，制成α-纤维素，再经处理使纤维素作部分解聚，然后再除去非结晶部分并提纯而得。

方法三:将选好的工业木浆板疏解，然后送入已加1%～10%的盐酸(用量为5%～10%)的反应釜进行升温水解，温度为90～100℃，水解时间0.5～2小时，反应结束后经冷却送入中和槽，用液碱调至中性，过滤后滤饼在80～100℃下干燥，最后经粉碎得产品。

方法四:由木浆或棉花浆制成的纤维素。经漂白处理和机械分散后精制而成。

三、纤维素的性质

1．溶解性

常温下，纤维素既不溶于水，又不溶于一般的有机溶剂，如酒精、乙醚、丙酮、苯等。它也不溶于稀碱溶液中。因此，在常温下，它是比较稳定的，这是因为纤维素分子之间存在氢键。

纤维素能溶于铜氨Cu(NH3)4(OH)2溶液和铜乙二胺[NH2CH2CH2NH2]Cu(OH)2溶液等。水可使纤维素发生有限溶胀，某些酸、碱和盐的水溶液可渗入纤维结晶区，产生无限溶胀，使纤维素溶解。纤维素加热到约150℃时不发生显著变化，超过这温度会由于脱水而逐渐焦化。

2．纤维素的水解

在一定条件下，纤维素与水发生反应。反应时氧桥断裂，同时水分子加入，纤维素由长链分子变成短链分子，直至氧桥全部断裂，变成葡萄糖。

纤维素能溶于Schwitzer试剂或浓硫酸。虽然不易用酸水解，但是稀酸或纤维素酶可使纤维素生成D-葡萄糖、纤维二糖和寡糖。与较浓的无机酸起水解作用生成葡萄糖等，与较浓的苛性碱溶液作用生成碱纤维素。

3．纤维素的氧化

纤维素与氧化剂发生化学反应，生成一系列与原来纤维素结构不同的物质，这样的反应过程，称为纤维素的氧化。与强氧化剂作用生成氧化纤维素。

4． 柔顺性

纤维素柔顺性很差，是刚性的，因为：

（1） 纤维素分子有极性，分子链之间相互作用力很强；

（2） 纤维素中的六元吡喃环结构致使内旋转困难；

（3） 纤维素分子内和分子间都能形成氢键，特别是分子内氢键致使糖苷键不能旋转，从而使其刚性大大增加。

四、纤维的分类

㈠ 天然纤维

天然纤维是自然界存在的，可以直接取得纤维，根据其来源分成植物纤维、动物纤维和矿物纤维三类。

⒈ 植物纤维

植物纤维，是植物失去生长机能的细胞，其组成的主要成分是葡萄糖大分子链构成的纤维素，分子式为(C6H10O5)n，而其他纤维不属于此类。植物纤维的主要化学成分是纤维素，故也称纤维素纤维。

纤维素纤维是指所有由纤维素聚合物得到的纤维，可以分为天然纤维素纤维、天然再生纤维素纤维和再生纤维素改性纤维。

天然纤维素纤维主要有棉、苎麻、亚麻等纤维。植物纤维是由植物的种籽、果实、茎、叶等处得到的纤维，是天然纤维素纤维。

植物纤维包括：种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、果实纤维。

种子纤维：是指一些植物种子表皮细 胞生长成的单细胞纤维。如棉、木棉。

韧皮纤维：是从一些植物韧皮部取得的单纤维或工艺纤维。如：亚麻、苎麻、黄麻、竹纤维。

叶纤维：是从一些植物的叶子或叶鞘取得的工艺纤维。如：剑麻、蕉麻。

果实纤维：是从一些植物的果实取得的纤维。如：椰子纤维。

由于耕地的减少和石油资源的日益枯竭，天然纤维、合成纤维的产量将会受到越来越多的制约；人们在重视纺织品消费过程中环保性能的同时，对再生纤维素纤维的价值进行了重新认识和发掘。如今再生纤维素纤维的应用已获得了一个空前的发展机遇。

再生纤维素纤维的发展总体上可以分为三个阶段，形成了三代产品。

第一代是20世纪初为解决棉花短缺而面世的普通粘胶纤维。

第二代是20世纪50年代开始实现工业化生产的高湿模量粘胶纤维，其主要产品包括日本研发的虎木棉和美国研发的变化型高湿模量纤维HWM以及兰精公司80年代后期采用新工艺生产的Modal纤维。60年代后期开始，由于合纤生产技术的迅速发展，原料来源充足和成本低廉，合成纤维极大地冲击了再生纤维素纤维的市场地位。许多研究机构和企业更多地关注了新合纤的开发和应用。

第三代产品是以20世纪90年代推出的短纤(天丝)、长丝为代表。受健康环保意识、崇尚自然等因素的影响，人们对再生纤维素纤维有了新的认识，新一代再生纤维素纤维的理化性能也有了充分的改进，因此，再生纤维素纤维的应用重新出现了迅猛的增长。

纤维素纤维具有良好的皮肤接触性、穿着舒适性、生理安全性、吸湿性和易整理性以及其制品易生物分解等一系列合成纤维所无法完全具备的特性，因而以纤维素纤维为原料的非织造布在医疗、护理、卫生用品、化妆用品以及其它工业领域有着独特的用途。在欧、美、日发达国家，纤维素纤维已作为一种重要的非织造布原料，得到广泛应用。生物可降解的纤维素纤维有棉纤维、粘胶纤维、醋酸纤维素纤维和 Lyocell纤维、 WEYTHIN 纯纤维素纤维。

⒉ 动物纤维

动物纤维是由动物的毛或昆虫的腺分泌物中得到的纤维。动物纤维的主要化学成分是蛋白质，故也称蛋白质纤维。

动物纤维 (天然蛋白质纤维) 包括：毛发纤维和腺体纤维。

毛发纤维: 动物毛囊生长具有多细胞结构由角蛋白组成的纤维。如：绵羊毛、山羊绒、 牦牛绒、骆驼毛、兔毛等。

丝纤维: 由一些昆虫丝腺所分泌的，特别是由鳞翅目幼虫所分泌的物质形成的纤维，此外还有由一些软体动物的分泌物形成的纤维。如：蚕丝。

⒊ 矿物纤维

矿物纤维是从纤维状结构的矿物岩石中获得的纤维，主要组成物质为各种氧化物，如二氧化硅、氧化铝、氧化镁等，其主要来源为各类石棉，如温石棉，青石棉等。

㈡ 再生纤维

再生纤维是指将天然高聚物制成的浆液高度纯净化后制成的纤维，如再生纤维素纤维、 再生蛋白纤维、再生淀粉纤维以及再生合成纤维。

用天然聚合物为原料、经化学方法制成的、与原聚合物在化学组成上基本相同的化学纤维。同时又可用纤维素为原料制成的、结构为纤维素II的再生纤维。

具有天然纤维素、蛋白质相同化学组成的人造纤维。有再生纤维素纤维和再生蛋白质纤维两类。

再生纤维素纤维主要为粘胶、醋脂、竹纤维、铜铵纤维，粘胶纤维，皂化醋酯纤维。

铜铵纤维是将浆粕溶解于氢氧化四铵铜溶液中制成粘稠的溶液，经喷丝头小孔挤压入凝固浴中，再生为纤维素纤维。

粘胶纤维是先将植物纤维素制成纤维素黄酸酯，溶解于稀碱液中制成粘胶，从喷丝孔挤压入凝固浴，经过凝固和分解成为再生纤维素纤维。

皂化醋酯纤维是先由纤维素制成醋酯纤维素，经皂化再生为纤维素。

再生纤维素的化学组成和性能与棉纤维相仿，吸湿性比棉纤维高，制品有长丝和短纤维等。再生蛋白质纤维是从乳酪、大豆、玉米、花生等中提取蛋白质，制成粘稠的纺丝溶液，经喷丝头挤压入凝固浴中凝固成的蛋白质纤维。

㈢ 化学纤维

化学纤维是经过化学处理加工而制成的纤维。可分为人造纤维和合成纤维两类。

⒈ 人造纤维

人造纤维是用含有天然纤维或蛋白纤维的物质，如木材、甘蔗、芦苇、大豆蛋白质纤维等及其他失去纺织加工价值的纤维原料，经过化学加工后制成的纺织纤维。

人造纤维也称再生纤维。

主要的用于纺织的人造纤维有：黏胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维。

⒉ 合成纤维

合成纤维的化学组成和天然纤维完全不同，是从一些本身并不含有纤维素或蛋白质的物质如石油、煤、天然气、石灰石或农副产品，先合成单元，再用化学合成与机械加工的方法制成纤维。如聚酯纤维（涤纶）、聚酰胺纤维（锦纶或尼龙）、聚乙烯醇纤维（维纶）、聚丙烯腈纤维（腈纶）、聚丙烯纤维（丙纶）、聚氯乙烯纤维（氯纶）等。

㈣ 其他分类

按细度分：有棉型（38～51mm）、毛型（64～114mm）、丝型（长丝）、中长型（51～76mm）、 超细型（＜0.9dtex）之分。

按面形态分：有普通圆形、中空和异形纤维以及环状或皮芯纤维。

按卷曲分：有高卷曲、低卷曲 、异卷曲、无卷曲之分。

按性能分：有化纤维；高性能纤维；功能或智能纤维。

按对天然纤维不同初加工和改性分：有高速纺丝、牵伸丝（DTY）、预或全取向丝（POY或FOY）、变形丝等。

按纤维资源状态可分为：大宗纤维和特种纤维。

五、纤维的鉴别

纤维素燃烧无味，生成黑烟，用此法可鉴别人造丝和真丝（蛋白质，燃烧有烧焦羽毛气味）。

各种纤维织品的燃烧特性：

1、棉、麻、竹等植物纤维和黏胶纤维（主要成分是纤维素）：容易燃烧，产生黄色及蓝色火焰，有烧纸或草的气味。灰烬呈灰色，易飞扬。

2、羊毛、蚕丝（蛋白质）：燃烧缓慢，徐徐冒烟；燃烧时缩成一团，有特殊的焦臭味；灰烬呈小球状，一压即碎。

3、合成纤维：

⑴ 尼龙：边燃烧边熔化，无烟或略有白烟。火焰小，呈蓝色。有烧焦的芹菜味，灰烬为浅褐色小硬珠，不易捻碎。

⑵ 涤纶：燃烧时边卷缩边熔化边冒烟，火焰为黄白色，有芳香味，灰烬为褐色小珠，可以用手捻碎。

⑶ 腈纶：一边缓慢燃烧，一边熔化火焰为亮白色，有时略有黑烟，有鱼腥味，烬为黑色小珠，脆而易碎。

⑷ 维尼纶：缓慢燃烧并迅速收缩，火焰小，呈红色，有黑烟和特殊气味，灰烬为褐色小珠， 可用手捻碎。

⑸ 氯纶：难于燃烧，当接近火焰时边收缩边燃烧，离火即灭，有氯气的气味，灰烬为黑色硬块。

⑹ 丙纶：燃烧时边卷缩边熔化，火焰明亮，呈蓝色，有燃烧蜡质的气味，灰烬为硬块， 但可以捻碎。

⑺ 玻璃纤维：不燃烧，熔融不变色，灰烬为本色，小玻璃珠状。