纺织材料学第三章_动物纤维

第三章毛2动物纤维主要有：毛和蚕丝两大类，这两类纤维因性能独特品质优良，属高档纺织原料（如各种毛料，丝绸衣料）内容提要：羊毛的品种及分类；羊毛的结构；羊毛物理机械性质和化学性质。特种动物毛的种类、特性及一般用途。蚕丝性能简介。重点难点：羊毛的结构特点及因此而具备的特性，羊毛的品质核心。难点在于羊毛结构及性能的复杂性。3第一节毛纤维毛，动物身上长出的细长覆盖物，可用于纺织的我们叫它毛纤维，有发毛和绒毛两种。发毛：粗、硬、长；绒毛：细而柔很适合衣用。其中用量最大的毛纤维是羊毛——在纺织上狭义常专指绵羊毛。其它的动物毛则统称为特种动物毛，如山羊毛（绒）、骆驼毛（绒）、兔毛（绒）、驼羊毛等。…4一、羊毛的分子结构（一）化学组成α-氨基酸（羊毛有20多种）形成的多缩氨酸链。组成元素C、H、O、N、S。α-氨基酸的通式：（R大，复杂）羊毛的主要组成为蛋白质。5（二）大分子的空间形态两种：直线型的曲折链（β-型）和螺旋链（α-型）两种。羊毛的稳定结构是α-螺旋链，称为α-角蛋白（力的作用下二者可相互转换）。6分子间力：范德华力、盐式键、氢键、二硫键结晶、取向：羊毛侧基R大、复杂，稳定的分子链为螺旋链（α型），因此分子不易排列整齐，故比蚕丝的取向度、结晶度低。（三）超分子结构7羊毛纤维大分子结构图8二、毛纤维的形态结构（一）毛被的形态毛丛：多根羊毛呈簇状密集在一起（包括导向毛和簇生毛）。毛丛，有平顶毛丛和尖顶毛丛，前者品质好。各毛丛之间互相粘连在一起成为毛被。绵羊皮肤上的导向毛和毛丛91.纵向形态具有天然卷曲，且表面有方向性排列的鳞片。羊毛纵向形态（二）毛纤维的形态102.横向形态圆形或椭圆形（细羊毛接近圆形，粗羊毛呈椭圆形）。横向形态羊毛棉11从外向里：鳞片层、皮质层、髓质层（仅粗羊毛中有）。细羊毛结构图（三）毛纤维的截面结构121.鳞片层根部附着于毛干，梢部张开并指向毛尖。覆盖形式有：环状、瓦状、龟裂状。鳞片保护毛干，影响羊毛的光泽、手感和缩绒性。细羊毛鳞片密度大，鳞片张角大，多呈环状，光泽柔和；粗羊毛鳞片较稀，呈瓦片状或龟裂状，易紧贴于毛干，光泽强。细羊毛结构图132.皮质层是羊毛的主要组成部分，决定物理化学性质。皮质细胞组成：正皮质、偏皮质、间皮质细胞。皮质细胞由大分子、、微原纤、原纤、巨原纤各层次结构堆砌而成。偏皮质细胞由湿到干收缩率大于正皮质细胞。当正、偏皮质分居于纤维的两侧，并在长度方向上不断转换位置，由于两种皮质层的物理性质不同引起的不平衡，形成了羊毛的卷曲。皮质层的比例越大，羊毛的性能越好。14根据羊毛皮质层的结构试推断：a.正偏皮质细胞各位于卷曲的哪侧偏皮质细胞正皮质细胞b.马海毛的形态马海毛正皮质细胞分布位于中心，偏皮质细胞分布在周围，呈皮芯分布，则马海毛的卷曲。153.髓质层结构松散、含有色素和较大的气孔，几乎无强度和弹性。羊毛越粗，髓腔越大，质量也越差。粗羊毛有髓质层，细羊毛没有。兔毛无论粗细均有髓质，且呈颗粒状分布，此特征可用于鉴别兔毛。兔毛16三、毛纤维的分类1.按动物品种分（1）绵羊：绵羊毛、绵羊绒（2）山羊:山羊毛、山羊绒（3）骆驼：骆驼毛、骆驼绒（4）驼羊：驼羊毛、骆马毛、秘鲁羊毛（5）兔：兔毛、安哥拉兔毛、其它兔毛（6）貂：貂绒、貂毛（7）其它动物：牛毛、马毛、禽类的羽绒或羽毛172.按取毛后原毛的形状分（1）被毛剪下的毛粘连在一起形成一毛被（封闭式毛被，根梢都连；开放式毛被，根连梢不连）。（2）散毛剪下的毛是散乱的。（3）抓毛在脱毛季节用铁梳抓下的毛。1819203.按纤维粗细和组织结构分（1）绒毛（无髓毛）细绒毛（8～30μm）、粗绒毛（30～52.5μm）（2）粗毛52.5～75μm，有髓质，卷曲少，粗，光泽强。（3）发毛75μm，粗长，无卷曲，突出毛丛顶端。（4）两型毛兼有无髓毛和有髓毛的特征，即不连续的髓质。（5）死毛除鳞片层外几乎全是髓质。脆、无光泽、不易染色、无纺用价值。21224.按纤维类型分（1）同质毛毛被中只含有一种粗细类型的毛（2）异质毛毛被中含有不同粗细类型的毛（死毛、粗毛、绒毛）5.按剪毛季节分（1）春毛品质最好（2）秋毛短、绒少，品质较差（3）伏毛品质最差6.按加工程度分（1）污毛原毛或原绒（2）洗净毛洗净后的毛作业1.什么是羊毛的热塑性？2.羊毛纤维从外到内由哪三层组成？3.羊毛天然卷曲的原因？24二、羊毛纤维的特性1.弹性好2.吸湿性强3.保暖性好4.不易沾污（藏垢现象）5.光泽柔和6.缩水热水、碱性、机械外力强时缩水很大7.不耐晒、不耐热25羊毛标志澳大利亚羊毛产量占世界总产量的三分之一；澳大利亚美利奴绵羊毛产量高，品质好。26五、羊毛的品质特征（一）物理特征长度、长度密度、卷曲吸湿性强伸性、摩擦性等（二）化学性质酸、碱等的作用27（一）物理特征1、长度自然长度（毛丛长度）：纤维束在自然卷曲下，两端间的直线距离。羊毛收购和选毛后搭配时使用（商业习惯叫羊毛高度）。伸直长度：把天然卷曲拉直，用尺测出的长度。生产中，用于评价羊毛的品质。细羊毛：6～12cm；半细毛：7～18cm；长毛种羊毛：15～30cm。282.细度截面近似圆形，一般用直径来表示。（1）平均直径：(μm)羊毛的平均直径11~70μm，平均直径越粗，粗细越不匀，可用均方差和变异系数表示羊毛的粗细不匀，变异系数一般在20%～30%。nddid29（2）品质支数毛纺业长期延用下来的表示羊毛细度的指标,指的是实际可纺精梳毛纱的英制支数，现在则表示平均直径在某一范围内的羊毛细度。30羊毛细度与它的各种性质关系密切。一般绵羊毛越细，细度离散小、相对强度高、卷曲度大、鳞片密、光泽柔和、纤维柔软、但长度偏短。（3）密度羊毛的密度约1.32g/cm3,常见天然纤维中最小，髓腔越大，密度越小。313.卷曲（1）卷曲的形成正、偏皮质非均匀分布的结果。（2）表示方法定量卷曲度：每厘米内的卷曲数。定性弱卷曲、常卷曲、强卷曲。弱卷曲卷曲波形浅，卷曲数较少。半细毛和异质毛属此。常卷曲卷曲波形近似半圆形。细羊毛属此。用于精梳毛纺，纺制有弹性和表面光洁的纱线和织物。强卷曲卷曲的波幅较高，卷曲数较多。细毛羊腹毛属此。用于粗梳毛纺，纺制毛茸丰满、手感好、富有弹性的呢绒。33（3）卷曲与羊毛性质的关系a.卷曲整齐，毛丛紧密、外界影响小，羊毛质量好。b.卷曲好，抱合力大。c.卷曲与织物风格有关，常卷曲宜做精纺，强卷曲宜做粗纺。34（1）摩擦性能定向摩擦效应：羊毛表面的鳞片，根部附着于毛干，尖端指向毛尖，使逆鳞片方向的摩擦系数大于顺鳞片方向的摩擦系数，这一特性称之～。4.摩擦性能与缩绒性35（2）缩绒性羊毛在湿热及化学试剂作用下，经机械外力反复挤压，纤维集合体逐渐收缩紧密，并相互穿插纠缠，交编毡化，这一性能称之～。a.缩绒的原因内因：缩绒是各项性能的综合反映。定向摩擦效应、高度的恢复弹性和天然卷曲是缩绒的内在原因。外因：温湿度、化学试剂和外力作用是促进羊毛缩绒的外因。36b.利与弊弊－－使织物的尺寸稳定性变差（洗涤后易收缩、变形）；影响穿着的舒适性与美观（起毛起球）。利－－可制织丰厚柔软、保暖性好、风格独特的织物，如生产粗纺毛织物、毡帽等。37c.防缩方法氧化法（降解法）：使用化学试剂破坏羊毛的鳞片，降低摩擦效应，减少纤维单向运动和纠缠能力。树脂法（添加法）：在羊毛的表面涂以树脂薄膜或加入黏结纤维，限制纤维的移动来减小或消除羊毛纤维间的摩擦效应。385、羊毛纤维的定形羊毛纤维在一定温度、湿度、外力作用下，经过一段时间，会使其形状稳定下来，称之为羊毛的热定形。定形机理：毛纤维在外力作用下受到拉伸，大分子也受到拉伸，其中部分α螺旋链拉成成β链，同时α螺旋区中的纵向氢键断裂，并在伸展了的β链上形成新的氢键。在大分子之间交联的二硫键、盐式键和氢键等也产生了拆散与重建。水、热水、蒸气等介质对大分子键的伸展，各种交联键的拆散与重建起到了促进作用。外力去除后，分子间化学键因重新建立而使变形得以保持。396、吸湿性吸湿性常见天然纤维中最强，一般大气条件下的回潮率为15％～17%，截面吸湿膨胀率较高（18%）。吸湿积分热大，织物淋湿后不会很快有冷感。7、强伸性强度天然纤维中最低，伸长天然纤维中最大。弹性恢复能力最好，织物不易起皱。湿强小于干强。8、保暖性导热系数小，有卷曲可存储静止空气，故保暖性好。40（二）化学性质1.水的作用不溶于冷水，但可使纤维膨化，干燥后复原，但110度以上的热水使羊毛遭破坏，200度羊毛几乎全部溶解。2.酸的作用属耐酸性较好的纤维。稀硫酸中煮几个小时也无大损伤，80％的硫酸常温短时间处理，强度损伤不大。但强酸高温长时间作用对毛纤维也有一定的损伤。如，用1mol/L盐酸80℃处理羊毛，1h后纤维强度降至83%，2h后纤维强度降至75%，4h后纤维强度降至51%，8h后纤维强度降至4%。413.碱的作用羊毛对碱的稳定性较差。经碱作用后，变黄、含硫量降低、溶解性增加。在5%的氢氧化钠溶液中煮沸5分钟，羊毛溶解。4.氧化剂的作用氧化剂对羊毛有损伤，浓度不高时，注意控制可用来漂白羊毛。光照对羊毛的氧化作用是使羊毛鳞片受损，易于膨化和溶解（胱氨酸水解）。425.盐的作用金属盐如氯化钠、硫酸钠对毛纤维无影响，染色时常采用硫酸钠作为缓染剂。6.霉蛀性耐霉菌，但不耐虫蛀。43五、羊毛的初加工从动物身上剪下来的羊毛不能立即使用，必须经过初步加工，使原毛成为洗净毛，称为初加工，包括选毛、洗毛、梳毛、烘毛、炭化等工序。选毛：将不同品质的分开洗毛：洗去脂汗、污垢、杂质梳毛：去除泥沙、污物、草屑等的机械加工烘毛：对洗后的羊毛进行干燥炭化：利用酸去除羊毛中的植物性杂质。44六、其它动物毛（特种动物毛）1.山羊绒（开司米）从绒山羊和能抓绒的山羊身上取得的绒毛。山羊绒又叫“开司米”或克什米尔（Cashmere）。我国、伊朗、蒙古、阿富汗为山羊绒的主要产地。我国年产山羊绒约1.4-1.5万吨，占世界产量的70%，且品质最优。每头羊每年可产50-80克左右的绒，但美国、欧洲（英国）和日本为主消费国。45Cashmere46山羊绒具有细而轻柔、手感滑糯，保暖性好等特性，是品质极优的毛纤维。国外称其为“纤维的钻石”、“软黄金”。可制成各种高档名贵纺织品。山羊绒无髓质，强伸性、弹性都优于相同细度的绵羊毛；平均细度大多在14-16μm，长度35-45mm。山羊绒不宜纯纺，易起球、毡缩，最好与80-90支细羊毛混纺使用。47马海毛是安哥拉（土耳其安哥拉省）山羊毛。南非、土耳其和美国为马海毛的三大产地。“马海”一词来源于阿拉伯文，意为“似蚕丝的山羊毛”。马海毛长度12-26cm，直、光泽好，强度好，耐磨，且不易毡缩，容易洗涤。是一种多用型纤维，可纯纺、混纺，制作西服面料，提花毛毡，长毛绒，银枪大衣呢，雪花呢等高档纺织品。2.马海毛（Mohair）（1）光泽强（环状鳞片几乎贴在表面上）（2）无卷曲（3）不易缩水（4）强度高（5）弹性优良48mohair49马海毛的用途：1．主要制作提花毛毯，马海毛提花毛毯以坚牢耐磨、如丝般的光泽和图案美丽著称。2．与绵羊毛、棉、化纤混纺制作衣料，如顺毛大衣呢、长毛绒、银枪大衣呢等。50纺织用的兔毛产自家兔（普通兔）和安哥拉兔，野兔毛因品质低仅供制笔和填料用。安哥拉兔毛为长毛兔毛。我国的兔毛产量占世界产量的90%。兔毛绒毛与粗毛都有毛髓，形成多腔气孔，所以比重轻、通气及吸湿性好，但强度低。兔毛细软，保暖性好，兔毛织物手感特别轻滑，弹性也好，外观很美，重量轻是很好的高级毛织品。由于兔毛表面比较光滑，卷曲少，纤维间抱合力小，加之强度较低，纺织加工难度比较大。兔毛产品易掉毛。兔毛含脂率低，通常不用洗毛。3.兔毛51兔毛特点：（1）软、细、短，强力低；（2）平波卷曲、抱合力差、兔毛多掉毛，一般与羊毛混纺；（3）髓腔大，易脆断。52angora-rabbit53兔毛纱54牦牛主要分布在中国、阿富汗、尼泊尔等9个亚洲国家。我国牦牛总头数及其毛、绒产量均为世界首位。牦牛绒属高档毛纺原料。直