天然纖維素纖維的結構和主要化學效能

天然纖維素纖維是由植物體中自然形成的纖維形式，這類纖維也稱為植物纖維，由於其化學組成是纖維素，所以一般稱為纖維素纖維。纖維素纖維通常分為四種類型；種子纖維（棉花和木棉）、韌皮纖維（古麻、亞麻和黃麻）、葉纖維（劍麻和菠蘿纖維）和果實纖維（椰殼纖維）。

1。 棉纖維的結構和主要化學效能

棉纖維，是迄今為止最重要和使用最廣泛的單一細胞的種子纖維，是從棉籽表皮上細胞突起生長而成的。一個成熟的棉桃內含 5~6室，每室有6~8粒種子，每粒種子長10000~15000 根纖維，每根纖維就是一個細胞，其成熱期約需 80 天。從棉籽上軋脫下來的棉纖維是一個上端封閉、下端敞開的千癟的管狀細胞，在顯微鏡下觀察，成熟棉纖維縱向呈扁平帶狀，並具有天然扭曲；橫截面呈腰子形或耳形，是由較薄的管狀的初生胞壁、較厚的螺旋狀的次生胞壁、較小的疼縮的中空胞腔所構成，見圖 1-1 和圖1-2。

初生胞壁內含 有纖維素、蠟狀物、果膠質、有機酸、蛋白質（含氮物）、非纖維素多糖物和灰分等；次生胞壁主要含有纖維素；胞腔內主要為蛋白質（含氮物）。未成熟的棉纖維，次生胞墜較薄，胞腔較大，縱向缺少正常的天然扭曲，機械效能和染色效能均比成熟棉纖維差。

棉纖維的化學組成中，90%左右為纖維素，是棉纖維的主體。此外，還含有一定量的非纖維素物質，稱為纖維素共生物或纖維素衍生物。成熟棉纖維的化學組成見表 1-1（以乾燥纖維的質量百分比計）。

上述除纖維素外的非纖維素物質產生物理性的疏水的阻擋層，能減輕纖維在生長期間

由於外界環境的影響而受到的損害，並在紡織加工期問起潤滑作用，保證纖維具有良好的紡紗效能；但蠟狀物質、果膠質對水的潤溼性不利。會妨礙隨後的水的進一步潤溼和化學加工。所以，在染整加工工藝中，第一步總是先對棉織物進行儘可能的、徹底的除雜潔淨。

纖維素是一種多糖物質，分子式可寫成（C

6

H

10

O

5

。），，由許多 B-d-葡萄糖剩基透過

1，4-甙鍵連線而成的線形大分子，相鄰的葡萄糖剩基相互倒置，剩基中的氫原子和羥基分佈在剩基所處的平面的兩側，結構式可表示如下：

從結構式可以看出，每個葡萄糖剩基上，2，3，6位碳原子上各有一個自由羥基，具有一般羥基的性質；大分子左端的衛萄糖剩基上。2。3，4，6位碳原子上各有一個自由羥基；右端的葡萄糖剩基上，2，3，6 位碳原子上各有一個自由經基，1位碳原子上有一個潛在醛基，具有一定的還原性。棉纖維的聚合度（DP）比較大，大約為 10 000。

天然棉纖維的長度為 22～50 mm，直徑為 18~25μm； 結晶度約為 70％；千強度為

26。46~44。 10 cN tex

-1

，溼強度為 29。11~52。92 cN tex

-1

，彈性回覆率（2%伸長）為75%；密度為 1。54~1。56 gcm

-3

，回潮率為8。5%~10。3%。由於纖維大分子中含有大量的羥基，所以具有良好的吸溼性，但不溶於水只在水中溶脹。，它不溶於有機溶劑，可溶於銅氨或銅乙二胺溶液。對酸較敏感，在酸的作用下，纖維素中的甙鍵水解斷裂，使纖維的強度大大下降，甚至全部炭化。一般情況下，對鹼是穩定的，在鹼中只發生膨化，不產生水解，常溫下不會對強力造成影響，因此染整加工中常用鹼對棉進行練漂加工，如退漿、煮練、絲光、鹼縮等。但這種穩定性是有條件的，是相對的。在有空氣存在時，鹼對纖維素的氧化起催化作用，會加速纖維素纖維降解，所以棉織物的高溫煮練常採用隔絕空氣或減少鹼與棉的作用時間的措施，以減少對纖維的損傷。纖維素一般不受還原劑的影響，而氧化劑能使纖維素變性，尤其在鹼存在的條件下。溫度過高時，空氣中的氧也能使纖維氧化生成氧化纖維素，從而損傷纖維。當然，在適當條件下，用氧化劑處理棉纖維，既能滿足加工要求，又能保證纖維不受損傷。

2。 麻纖維的結構和主要化學效能

麻的種類很多，主要有苧麻、亞麻、黃麻 大麻、羅布麻等。作為衣用紡織纖維的主要是苧麻、亞麻和羅布麻。苧麻和亞麻是生長在韌皮植物上的纖維，也稱為韌皮纖維，成束地分佈在植物的韌皮層中。纖維束是由多根單纖維在縱向彼此穿插，由中間層相互連線起來，因此纖維束連續縱貫全莖，橫向又繞全莖相互連線。單根纖維是一個厚壁、兩端封閉、內有狹窄胞腔的長細胞，苧麻單纖維兩端呈錘頭形或分支，亞麻兩端稍細、呈紡錘形（圖 1-3）。

麻纖維的主要化學成分與棉一樣，也是纖維素，但含量較低。此外，還含有一定量的半纖維素、木質素和果膠等。苧麻除含有纖維素外，還含有半纖維素、木質素、果膠質、脂蠟質、水溶物、灰分等共生物，統稱原麻膠質。其化學組成見表1-2（以乾燥纖維的質量百分比計）。

原麻脫膠後，成為潔白、富有光澤的纖維。平均長度為 20~250 mm，細度為 4。44~8。89dtex（4~8旦），直徑約 40 μm；纖維結晶度在 90%左石；幹強度為 46。75~65。27 cNtex

-1

，溼強度為 51。16~78。50 CN tex

-1

；彈性回覆率（2%伸長）為 58%；密度為 1。56g cm

-3

；回潮率為7。8%。由於苧麻纖維有很高的結晶度、取向度和聚合度，因而斷裂強度高，剛性大，

斷裂伸長小，彈性稍差；對鹼、微生物和昆蟲有較高的抵抗力，經久耐用；不易被冷酸破壞；吸溼放溼快，舒適涼爽，透氣性好；著色能力比棉低；易折皺，耐磨性差；有刺癢感，經變性處理後可改善其效能。

亞麻的主要成分為纖維素，含量為 70%~80%。另外，還含有半纖維素、果膠、木質素、脂蠟質、氮化合物等。其化學組成見表 1-3（以千燥纖維的質量百分此計）。

這些雜質直接影響纖維的潤溼性，並使其手感粗糙，色澤發黃，染色後色澤不鮮豔，染色牢度差。經脫膠和練漂處理後，亞麻纖維細而短，手感柔軟，近似棉纖維，其涼爽感僅次於苧麻。亞麻的聚合度為 18 000；平均長度為 17~25mm，直徑為 12~17μm；幹強度為 22。93~67。91 CNtex

-1

，溼強度為 27。34~81。14 CN tex

-1

，彈性回覆率（2%伸長）為 65%；密度為 1。5g cm

-3

；回潮率為 12%。纖維的吸溼和散熱性均較好，斷裂強度高，斷裂伸長小，不易吸附灰塵，易洗易燙；耐鹼但易被酸損傷；染色效能較差，上染率和固色率較低，色牢度差；可抗菌抑菌，擾紫外線。經接枝改性，可提高織物的彈性、柔韌性、尺寸穩定性；經酶處理，可使織物表面柔軟光潔，減少刺癢感。

以上內容摘自《染整概論》 作者：宋慧君、劉宏喜、俞顯芳、張偉，如有侵權請聯絡刪除。

——東華大學出版社

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