化学与生活第六章.docx

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化学与生活第六章

第六章纺织品化学

学时数：

6学时

教学形式：

多媒体教学

第一节纤维与其织物

一、纤维的分类

各种纺织品所有的纤维通常分为两大类：

一类为天然纤维，另一类为化学纤维。

棉花

天然纤维羊毛

蚕丝

纤维

人造纤维

化学纤维

合成纤维

棉、麻、丝毛这些天然纤维物质都是来自于动、植物的有机化合物，它们的主要成分为纤维素。

植物纤维如棉、麻都是由多个葡萄糖分子通过苷键而连结起来的高分子化合物，分子量为几百万，葡萄糖分子少说也有几万个，多个纤维素束又像绳索状扭在一起成为植物的支柱及躯干。

动物纤维则是由多个氨基酸分子以肽链连结起来的角蛋白分子，分子量也很大，它们的区别在于棉麻纤维只含C、H、O三种元素，燃烧起来无异味、无灰烬，而丝、毛会在火焰中会卷曲起来（吱吱作响），还会发出一种臭味（因它除含C、H、O还含N、S）那臭味就是SO2的味道。

棉、麻制品怕酸，因酸能破坏植物纤维，稀酸使它水解，浓酸使它脱水碳化。

棉、麻可用稀碱处理，稀碱处理后的棉、麻制品会生成一层丝光物质，大大增强纤维的着色能力，并能使织物光滑、柔软及耐折皱，丝光毛巾及床单就经碱处理过。

从纺纱、织布的观点看，并不是所有的天然纤维和化学纤维都能适合于制作衣料和织物，它们必须有一定的条件：

1.要有一定的强度（韧性）；

2.柔软富有弹性；

3.易染色；

4.有一定的长度；

由于纤维是细而长的，它们纺成纱，织成布以后表面呈波浪形，许多股纤维相互纠缠在一起，使纺织品变得比较牢固，做成衣物以后能伸长自如不折断。

纤维经纺纱后就产生了一定的强度，适合于做衣料。

到目前为止，只有少数天然纤维（棉、麻、蚕丝、羊毛）可以满足上面的条件，而很多其它纤维，如：

木材、芦苇、甘蔗渣、棉花秆、麦秆等，因为纤维太短，不能用于纺纱织布。

如何利用这一部份资源呢？

后来（40-50年代）想到方法，就是先将这些短纤维溶解在化学溶剂中（铜氨、醋酸），再通过喷丝的方法使它产生细而长的丝，这是化学纤维中的一种，人称人造纤维，它们的性质与棉纤维类似。

化学纤维中的另一类为合成纤维（如的纶、棉纶等），它们的组成及来源与天然纤维完全不一样，不是由纤维素所构成的，而是由一些小分子化合物利用人工合成方法制出来的高分子化合物，然后再抽丝织成布的。

它的花色、品种及性能大大超过了天然纤维。

二、天然纤维

1.棉和麻

组成：

属于植物性纤维，它们的化学组成只有C、H、O三种元素，是由多个葡萄糖分子经苷链而连结起来的高分子化合物，分子量有几百万，一般葡萄糖分子有2~5万个。

特点：

葡萄糖又称碳水化合物，上面有多个羟基，故棉、麻易吸湿。

棉、麻纤维不耐高温，且易燃（脱水、分解）。

不耐酸，遇酸

严重腐蚀，可耐弱碱处理，现在的丝毛床单、毛巾就有碱处理

这一步。

优点：

透气性好、吸湿性强、有较好的保暖作用、不刺激皮肤、适合

于做汗衫、衬衫、内裤、棉被。

麻制品是天然纤维中的上乘佳

品，穿着舒适、挺括、光滑。

缺点：

易缩水、易折皱、耐磨性差。

2.蚕丝

组成：

属于动物性纤维，是由C、H、O、N元素组成，即由多个氨

基酸分子彼此连结起来的高分子化合物。

特点：

丝纤维特别长（几百米）及细，外界有胶，有美丽的光

泽，轻薄柔软，精致的质地及外观。

特点：

衣料轻软、凉爽、透气又不粘身，是任何纺织品不可比的，

做棉衣及被子轻盈而暖和。

缺点：

不够挺括、易皱、会被虫蛀。

3.羊毛

特性：

与人的头发、指甲的组成相同，是一种蛋白质，组成除C、

H、O、N外，还含有S。

羊毛纤维表面的皮质细胞是鳞片状的，很象鱼身上的鳞片，在鳞片的外面，还有胶和结实的角膜层，使羊毛特别的耐磨、光滑、不透水及保暖。

优点：

（1）比重小、轻盈、有较好的保暖性；

（2）耐磨，因表面是鳞片状角质细胞，故磨檫力小，不易损破；

（3）有适度的透气性及很好的吸湿性；

（4）纤维表面较光滑，污垢不容易沾染在上面，故毛制品不需经常

洗涤；

（5）弹性好，分子中有－Ｓ－Ｓ－键，像小弹簧一样，故衣物较挺

括，不易折皱，纺成线比较精神自如，热塑性能好，经熨烫

以后，可以保持一段时间。

缺点；

（1）易受碱的损伤，40%NaOH能溶解羊毛纤维，洗涤时，注意不要

用带碱性的洗涤剂，要用中性或酸性；

（2）怕高温，加热到130－140℃以后，就会分解，纤维会燃烧，着

火后放出一种SO2的臭味；

（3）对光敏感，阳光曝晒后，纤维变脆，应避免曝晒；

（4）易被虫蛀，注意收藏在干燥地方，并放上卫生球；

（5）不怕H2SO4及HCl，但怕HNO3；

三、人造纤维

人造纤维的品种不太多，主要有粘胶纤维、醋酸纤维和铜氨纤维。

市场上的人造棉、人造丝、人造毛及富纤纺都属于人造纤维。

人造纤维的原料都是含有纤维素的木材、芦苇、棉短绒、棉花杆、小麦杆。

将这些纤维素与CS2、NaOH放在一起，就生成了纤维素黄酸酯，把它溶于NaOH的水溶液中，成为一种粘稠状的液体，很象胶水，把这种粘稠液从喷丝头中压出，让它进入H2SO4或硫酸盐的溶液中，纤维素黄酸酯就会凝固，变成细长的人造丝。

因为它是从似胶的粘液中来，故称粘胶纤维。

特点：

粘胶纤维质轻、柔软光泽好，吸水性能强，透气、舒适，对酸碱有一定耐受性，染色容易、色泽鲜艳。

但它毕竟是一种再生纤维，所以它的结构比棉纤维疏松、柔软、强度也差，下水后收缩较大，在水中经不起搓洗，也不能用碱性大的肥皂。

人造棉强度差，又不耐磨，弹性差，易折皱，故只适宜缝制不经常受摩檫的用品，如棉袄里、面，裙子、被面或窗帘、门帘等。

人造毛、人造丝、富纤纺，它们都属于人造纤维中的粘纤，只是加工成型的方式不同。

人造棉是短纤维加工成长度（38mm）、粗细与棉花相似的纤维，若加工成60~120mm长、粗细与羊毛差不多的纤维，又经过卷曲加工成毛型，就是人造毛。

富纤纺则是加树脂处理过的人造棉，使其强度提高，增加了回弹及抗皱性能，比普通的粘胶纤维耐洗，缩水也小，做成的服装尺寸稳定性好。

硝酸纤维是用纯纤维素做原料，经过加浓H2SO4、HNO3进行硝化反应而变成的，每个纤维素分子的链节上有3个羟基。

如果三个羟基都作用，产物叫做三硝酸纤维，又称火棉，易爆炸，通常拿来做炸药。

若只是上面的二个羟基作用，就会生成二硝酸纤维。

它溶解后再收丝，也是一种人造丝，但这种丝易着火，不安全，故不宜做衣物，而用在油漆工业中用樟脑做增塑剂还可以把硝酸纤维做成“赛璐珞”，用来做玩具和乒乓球等用具。

改用醋酸来代替硝酸得到的是醋酸纤维素，生成的三醋酸纤维主要用做塑料，水解后得二醋酸纤维，可以溶解在溶剂中，纺成一种丝，这种丝不易着火，强度高，但染色效果差，常用来做胶卷的基片、香烟过滤嘴丝束等。

四、合成纤维

1.什么是合成纤维

是利用化学合成方法制备出来的一种化学纤维，它是一种人造的高分子化合物，以简单有机物小分子为基本原料，经过聚合反应而引起高聚物，经收丝而成的化学纤维。

如：

氯纶原料为聚氯乙烯

绵纶（尼龙）化学名为聚酰胺纤维

绦纶（的确良）化学名为聚酯纤维

维纶（维尼纶）化学名为聚乙烯醇纤维

腈纶化学名为聚丙烯腈纤维

特点：

比重小，强度高，耐磨性好，吸水性低，保暖性好，耐酸碱，不潮解，不虫蛀，经久耐穿，易洗快干。

什么是聚合物？

为什么高聚物能够成性能优良的纤维呢？

低分子化合物分子与分子之间的吸引力不大，没有强度，不能当材料使用，而高分子形状细长“巨大”，分子与分子纠缠在一起，分子与分子间相互作用力很大，不易断裂，不易分开，这就是这些高分子化合物具有弹性、强度等性质的原因。

高分子化合物具有的特点：

1.分子品种多，性能范围广，用途也极其广泛；

制造方便，原料丰富，加工容易，因而生产量极大，广泛用于各个部门及方面。

根据使用的观点高分子化合物又分为塑料、橡胶及合成纤维三大类。

塑料和橡胶今天不介绍，只是着重介绍合成纤维。

例如：

腈纶

化合物为丙烯腈

　　　人们过聚合的方法，把单分子的丙烯腈有规则地连接起来，n=1000多，变成了非常长的聚丙烯腈高分子，分子量可达5~8万。

在高分子化学中，小分子像

、

等化合物称为单体，n为聚合度，

为链节。

2.合成纤维的产生

　　　要把聚合物变为混纺纱和织布的纤维，一般有两种方法。

　　　第一种叫做熔融纺丝法即干法抽丝，先把聚合物加热，使它熔化为粘稠液体，然后将粘液从喷头中的细孔中压出，经过空气与水的冷却，就凝固成合成纤维的细丝。

丙纶、棉纶、的纶都用此法生产。

　　第二种叫湿法纺丝，即把聚合物溶解在适当的溶剂中，配成溶液，再将此溶液从喷头细孔中压出，让此溶液变成细流在热空气中通过，其中溶剂就迅速挥发，聚合物就就凝固成细丝了。

腈纶、维纶、氯纶都用此法生产。

３．合成纤维的特点

　　优点：

强度高、耐磨、弹性好、不会发霉和虫蛀，花色品种多而　　　齐全，价格便宜。

　　缺点：

吸湿性差，不透气。

4.混纺织物

　　　合成纤维与天然纤维或人造纤维混纺，就可以取长补短、各自发挥自己的特长去克服对方的缺点，使混纺织物成为优良的纺织品。

　涤/棉：

　　指的是涤纶纤维与棉纤维混纺的织物各占一半，也　　　　

　　　　　　　有35／６５　

　涤/毛：

　　指的是涤纶纤维与毛纤维混纺的织物55/45

　涤/粘：

　　指的是涤纶纤维与粘胶纤维混纺的织物50-65/50-35

　三合一：

　指的是三种纤维混纺而成的

常见的合成纤维主要有五类：

　　　　　涤、棉、腈、维、丙

１.　涤纶，又称特丽纶、的确良，聚乙二醇苯二甲酸酯，耐蚀，

挺括不皱，免烫快干，结实耐用，产量大，吸湿及透气性不

好，适宜做外衣及工作服。

２.　锦纶，即尼龙，为聚酰胺类物质（似蛋白质），耐磨性高棉

１０倍、比羊毛高２０倍，不耐蚀，易起毛，着色性好，艳

丽夺目，适宜袜裙。

３.　腈纶，人造毛，为聚丙烯腈，蓬松耐晒，宜做毛绒、　

　　毛毯和毛线，保暖性好。

４.　维纶，人造棉，为聚乙烯醇缩甲醛，耐磨，吸湿，透气性

好，适宜做衣、床单。

５.　丙纶，聚丙烯，是比重最小（0.9）的合成纤维，坚牢、耐

蚀，适合做飞机用物、宇航服、蚊帐及降落伞。

5.合成纤维的品种及特点

（1）锦纶

最早的合成纤维，1935年问世，名称即聚酰胺纤维，俗称尼

龙，品种上又有锦纶-6及锦纶-66两种。

单体：

已二酸、已二胺。

反应：

特点：

耐磨、强度大、有弹性、不怕虫蛀、耐碱腐蚀

缺点：

吸湿性差、耐热性也差、起球、不耐酸

用途：

织袜子（丝袜）、弹力袜

（2）涤纶：

聚酯纤纶

反应：

特点：

穿着挺括、不走样、缩水率小、易洗快干、耐磨耐穿、不怕

酸碱；

缺点：

吸湿性、透气性差，染色较差

改进产品：

涤棉、涤毛、涤粘及涤盖棉、涤盖丝等。

（3）丙纶丙烯的聚合物

反应：

生产过程简单、价格便宜。

优点：

强度大、耐磨、不走样、不缩水、耐酸碱、重量轻；

缺点：

耐热性差（不能曝晒）染色差、粗糙；

适用：

工作服、军用品；

（4）维纶

化学名：

聚乙烯醇缩甲醛

优点：

性质十分接近人造纤维、耐穿、价格便宜。

缺点：

缩水率高、易起皱

（5）晴纶聚丙烯腈也称人造毛

优点：

似羊毛、蓬松卷曲、柔软保暖、弹性好、吸湿性也好、洗后

易干、重量轻、强度高、耐腐蚀、不发霉、不虫蛀。

织物特点：

1.耐晒、晒后强度不变

2.耐洗

3.化学稳定性高、耐酸、抗氧化

4.不发毛起球

缺点：

弹性不如羊毛、耐磨性稍差、易着火、不耐碱

用途：

晴纶毛毯、混纺毛线、呢绒、毛毯、人造皮毛等

四.怎样识别各种纤维

市售纤维繁多，为了便于鉴别，介绍其燃烧法

棉：

易燃、燃烧速度快，同时发出烧焦的气味，烧成的灰保持原

形，手触灰烬分散；

毛：

接近火焰时会卷缩，有毛燃烧的气味，烧成的灰里球一掐就

碎；

蚕丝：

与毛相同；

棉纶：

接近火焰时迅速卷缩，边熔融边缓慢燃烧，有芹菜味，灰烬

呈褐色玻璃球；

涤纶：

先卷缩，边熔融边冒着烟，有芳香气味，灰烬呈黑色玻璃球

状；

晴纶：

边卷缩熔融边燃烧，火焰有白光，有特殊气味，灰烬呈黑色

硬球；

第二节皮革与塑料制品

一．皮革

1.结构

生皮：

皮革的质地取决于生皮，如牛、羊、猪及其它动物皮,虽有细

腻程度不同，化学结构大体相近。

实用的生皮包括：

（1）表皮由角质细胞组成；

（2）真皮是含胶质的纤维组织，决定着强度、韧性及弹性；

据加工需要生皮还有去毛和附毛两种

皮及毛的蛋白质为角质蛋白，不溶于水、酸、碱及一般有机溶剂，有一定的硬度及耐磨性

2．制革

生皮加工称为鞣制，用单宁及K2Cr2O7进行化学处理。

鞣酸又称丹宁，分子中有多个—OH，可溶于水，使蛋白质凝固，加入K2Cr2O7，经

络离子与氨基酸的活性基因作用，使皮的纤维键合，强度大增，鞣制后，本来易腐败发臭的生皮，变成干净、柔软的皮革。

如：

羊皮服装鞣制剂用苯酐0.4%，戊二醛8%，乙酸钠4%，食盐

6%，红矾2%和水76%。

二．橡胶

1．结构

异戊二烯的高聚物

生胶、天然胶是橡胶树的乳液加酸凝固而成。

性质：

（1）链状，尾头相连

（2）弹性，可以抽长几倍

2．硫化

1839年成功地用硫磺把天然橡胶分子交网在一起使之成为有实用意义的橡皮，经交联后的橡胶回弹性好，有一定的强度。

3．老化

橡胶制品经太阳曝晒后就失去原有的性质，就是所谓老化，从化学观点看，是自由基使橡胶断链，分子量减少，甚至发粘。

三．塑料

有可塑性的合成高分子化合物

热塑塑料除高分子化合物外，加添加剂，着色剂，稳定剂，增塑剂等。

热固塑料除高分子化合物外，加添加剂，着色剂，稳定剂，增塑剂以及填充剂、木粉、纤维、石墨、滑粉等。

加工方法：

挤压成型、注射成型、压延、吹塑等。

模压、层压、滚塑、浇铸

种类：

1.PE聚乙烯

特点：

轻、无毒、稳定、电绝缘性好、有一定

的坚韧度、不透水、透明，但不受氧化。

２.ＰP聚丙烯　　　

　合成工艺简单，性能优异、大有超ＰＶ夺冠之势，比重０.9，

耐热性好，可在超过100ºC上使用，具有良好的化学稳定性，防湿性、

拉伸性好，弹性好，坚韧耐磨，易加工，可粘接、焊接。

3．聚苯乙烯

MW达到10-25万，透光性好，有一定的强度，及机械强度，易着色，外观漂亮，用于各种日用器皿，绝缘性好，隔热、隔音，用于各种耐高压的绝缘材料、隔热、隔音材料。

缺点：

软化点低，溶于各种溶剂，易老化，易碎

4．有机玻璃

优点：

透气性特好，热稳定及化学稳定性好，耐高温，有强度，制造各种透镜、棱镜、日用品、挡风玻璃；

缺点：

耐磨性差，成本高，可溶于丙酮、氯仿；

5．PVC聚氯乙烯

优点：

来源广泛，价格低廉，加工合成工艺简单，故生产成本低，

用途广泛，耐酸碱，耐腐蚀，易加工。

缺点：

软化点低，Δ>140℃，就会分解出HCl气体，

耐光、耐热性差，有毒，不能存放食品，

不透明，会老化。

6．聚四氯乙烯

分子量14-54万具有极高的化学稳定性，

耐酸碱，王水都不溶，耐高温300℃，耐低温

（－269℃），绝缘性特好，耐油性好，有“塑料之王”的美称，

广泛用于电子、化工、航天、食品等行业，不粘材料。

缺点：

价格高。

四、保护及修补

（一）保护

皮革、橡胶、人造革及塑料在使用中均须注意保护以求延长寿.

主要问题：

1．老化：

空气氧化，阳光照射，温度骤变均会引起老化；

2．腐蚀：

橡胶不能接触碱、油，皮革可被酸、碱及有机溶剂侵蚀而发硬

3．发霉：

潮湿及微生物作用是发霉的主要原因。

（二）修补

法1：

热补：

加热变软甚至熔化，牙刷柄、鞋底都可以加热后，趁热挤压

密合，但要避免碳化。

法2：

冷补：

寻找合适的粘胶剂。

橡胶用苯溶解后成橡胶水，有机玻璃用丙酮或CHCl3，聚氯

乙烯用四氢呋喃、聚苯乙烯用苯。