服装中的化学知识

1第四章服装中的化学知识4.1服装材料用于制作穿戴品的纤维是指长度比直径大很多倍并有一定柔韧性，经加工可制成各种纺织品的纤细物质，根据来源，服装材料的纤维可以分为天然纤维和化学纤维两大类。化学纤维又分为人造纤维和合成纤维两类。人造纤维是用天然原料、化学方法加工而成；合成纤维用的是纯粹的化学原料，用化学方法加工而成。4.1.1天然纤维大自然是一个绿色化工厂，为人类提供了麻、丝、毛、棉等天然纤维，满足了人们穿着的需要。这些天然纤维都来自功植物的有机化合物，主要成分都是纤维素。天然纤维分植物纤维和动物纤维两类。1.植物纤维植物纤维的主要成分是纤维素，是β--葡萄糖C6H12O6(分子中碳1上的羟基和碳2上的羟基分别在环的两面)的聚合物，包括约5000个该糖的单体，燃烧时生成二氧化碳及水，无异味，主要有棉，麻两类。①棉在显微镜下看到棉纤维呈细长略扁的椭圆形管状，由于空心，故吸湿性、透气性好，可吸汗又保暖，是做内衣的理想材料。②麻为实心棒状的长纤维，不卷曲，洗后仍挺括，适于做夏布衣裳、蚊帐。2.动物纤维动物纤维主成分为蛋白质，系角蛋白，因为不被消化酵素作用，故无营养价值。均呈空心管状结构，常用的有丝、毛两类。①丝纤维细长，由蚕分泌汁液在空飞中固化而成，通常一个蚕茧即由一根丝缠绕，长达1000m～1500m，强度高、有丝光、宜做夏季衬衫，是一种高级衣料。②毛纤维包括各种兽毛，以羊毛为主。纤维比丝纤维粗短。构成羊毛的蛋白质有两种，一种含硫较多，称为细胞间质蛋白，另一含硫较少叫做纤维质蛋白。后者排列成条，前者则像楼梯的横挡使纤维角蛋白连接，两者构成羊毛纤维的骨架，有很好的耐磨和保暖功能，具有柔软、蓬松、保暖、舒适、容易卷曲等优点，适宜做外衣和水兵服。只是容易发霉、遭虫咬。现在在羊毛织物内添加了防止虫蛀成分，使羊毛织物依然受人喜爱。用这些天然纤维纺成纱，织成布，制成衣服既可以保暖，又能防晒。因为天然纤维的导电传热能力差，加上纤维分子卷曲缠绕、左右勾连，形成许多缝隙洞穴，包藏了不少空气，使热量不宜穿过纤维层。麻、丝毛、棉，同样是纤维，它们外貌有些相似，但构造有很大的差别。丝、毛放在火焰里，很快地卷曲起来，发出吱吱声，散出一股臭味；棉、麻燃烧起来像柴草，没有臭味。棉、麻是植物纤维，它是碳、氢、氧组成的葡萄糖，燃烧以后生成二氧化碳和水，所以没有气味。丝、毛是动物纤维蛋白质，是由氨基酸组成的，除了碳、氢、氧外，还含硫和氮，燃烧以后生成的二氧化硫带有臭味。用这个方法就能把植物纤维和动物纤维区别开来。4.1.2人造纤维1.人造纤维的起源天然纤维的资源有限，亚麻一年一熟，每10棵亚麻，只能剥到5Kg左右的亚麻皮；经过晒干去皮，只剩1Kg左右了。10条家蚕只能结10个茧，从10个茧中只能出5克左右蚕丝。羊毛一年剪一次，一只羊每年只能剪10kg左右羊毛。棉花一年收获－次，一亩棉田大约可收60kg皮棉。蜘蛛在屋檐边、树丛间抽丝做网，捕捉昆虫。这引起了法国科学家卜翁的注意。他根据前人的论点，进行人工制丝的试验——把蜘蛛囊割破，挤出胶液，抽成细丝，制成了历史上第一副人造丝手套。2抽丝试验的成功，推动人们进一步去研究纤维的结构。1884年，法国的席尔顿纳用硝酸处理木纤维，使它变成硝化纤维素，然后将它溶解在酒精或乙醚的溶刊中，配成粘液，最后通过细孔抽细丝获得成功，并用它制成第一件人造纤维衣服。这种人造丝衣服光滑、耀眼，可以洗涤。1891年，世界上第一座硝酸纤维工厂建成。该厂从木材中提取纯净纤维素，然后用烧碱、二硫化碳处理，得到一种橙黄色的粘胶状物质，抽成丝，就是粘胶纤维。这是历史上最早批量生产的人造纤维，以后铜氨纤维、2.人造纤维的分类人造纤维离不开大自然，得用天然纤维做原料，采用化学的方法制造而成。由于许多植物纤维如木材，芦苇、棉短绒，甘蔗渣，棉杆、麦秆等纤维较短，不适合直接用于纺织，需经化学加工以改性，得到的人造纤维主要有人造棉，人造毛和人造丝。现代人的许多漂亮的衣裳，都是用木材、芦草制成的人造纤维做的。人造纤维是用木材、芦苇、蔗渣、王米芯、麦秆、稻草、竹子等经过清理以后，用化学的方法，把这些原料中的粗短纤维再制成适于纺织的长纤维。人造纤维用这些富含纤维素的植物作原料，用亚硫酸钙和烧碱等使其水解、蒸煮，漂白做成像纸板一样的“浆箔”，制得纯净的纤维素；再用氢氧化钠、二硫化碳处理而成“纤维素磺酸酯”，制成“粘胶液”，最后通过许多微细的小孔，喷射到含硫酸等的溶液中，凝固成再生纤维。这就是人造纤维工厂最早制出的粘胶纤维，是连续不断的丝，叫做人造丝，人造丝可以织出许多漂亮的人造丝绸缎；这种丝截短后，卷曲度高的，叫做人造毛；卷曲度低的，叫做人造棉。人造丝、人造毛、人造棉都是粘胶纤维，只是纤维长短、曲直不同罢了。粘胶纤维穿着舒适，透气性好、人造棉容易染色，织出的布色彩鲜艳绚丽；人造丝织物轻柔滑软，可制成多种丝绸；人造毛同羊毛可混纺成毛粘绒线，还可同合成纤维混纺、取长补短，改善织物性能。人造纤维的吸水性比较好，穿在身上不会感到闷。通常将它们与合成纤维一起做成混纺织品，如涤纶和人造棉的混纺品叫“棉的确凉”；腈纶和人造毛混纺成花呢和凡立丁等“毛腈”织物。采用混纺的办法，是为了取长补短，提高布匹的质量；人造纤维印染花色容易，吸水性好，缺点是润湿状态时强力低，因此不经洗不耐穿；合成纤维结实、耐磨，但不易染色，吸水性差。把它们混纺以后，就可以相得益彰，织成既美观又结实耐穿的衣裳。3.人造纤维的化学制造及特点⑴人造棉最早出现是在1891年把含木（质）纤维素（单体为戊糖或木糖，C6H12O5）的木材，除去木质素后和二硫化碳及氢氧化钠作用，生成纤维素黄原酸盐，经进一步处理而得，主要有：①粘胶纤维是将上述黄原酸酯除去杂质后溶于稀碱中，成为粘稠状液体，很象胶水，将此粘胶液喷丝入硫酸及硫酸钠溶液中，纤维素黄原酸酯分解，重新变成纤维素，可成均匀细丝，结构上与棉纤维相同，但为实心棒状，较脆，强度差，由于经多次化学处理，纤维素分子排列较棉纤维松散而零乱，分子之间空隙较大，水分子易钻入，故缩水率大，纤维经向膨胀后(直径可加粗一倍)，制品发胀、变厚变硬，不易洗且强度下降，主要性能与棉相近，可作内衣等。②富强纤维是将粘胶纤维用合成树脂处理，在整理技术上改进，这些合成树脂（也可用其它化学试剂）如同钩子，在粘胶纤维的分子间挂接，使其排列整齐，干、湿强度均大增，洗涤性能好，不缩水，因而得“富强纤维”雅号。⑵人造毛主要分为：①人造羊毛是将优质粘胶纤维长丝叨短成羊毛的长度（76～102毫米），外表酷似羊毛，但遇水膨胀、变硬，且不耐磨；②氰乙基纤维是使纤维素中的3羟基和丙烯腈反应生成，结构式相当于纤维素，这种纤维非常牢固耐磨（为普通纤维的4倍）。⑶人造丝主要分为：①普通人造丝，用粘胶纤维中的长丝纺成，特点与棉布同，可做衬衫、窗帘，湿时不结实，洗涤易变形；②铜氨纤维，将氢氧化铜溶于浓氨水即得铜氨溶液，加入木质纤维使溶解制成纺丝液，在酸液中喷丝，专用于人造丝制备，质地比粘液纤维好。③乙酸纤维，将纤维和乙酸酐在硫酸的催化下反应，此时纤维素中的羟基在上述酐的作用下，生产乙酸纤维酯聚合物，此酯不溶于丙酮，但它部分水解后，就可溶于丙酮，将此丙酮液压过小孔，通过热空气使溶剂蒸发即得丝状纤维素，本品不能燃烧，为优质人造丝。4.1.3合成纤维合成纤维是用石油、煤、天然气、石油废气、石灰石、空气、水等非纤维类的化工原料合成的纺织品（通常成丝状，如为片状或块状者则为树脂，合成树脂添加各种助剂后的制成品称为塑料）做原料，经过化学合成和机械加工制成的，这种纤维才是真正的“人造纤维”。合成纤维为重要的高分子聚含物，有优异的化学性能和机械强度，在生活中应用极广。1000吨石油炼出汽油以后，分离出的乙烯和丙烯，可以制造合成纤维1.5吨，用它可织20万米布，做10万件衬衫。合成纤维具有天然纤维所没有的一系列优良性能，如强度高、耐磨、耐虫蛀、比重轻、保温性好，并且还耐酸碱的腐蚀。合成纤维中主要有锦纶、涤纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶、氨纶、芳纶、氟纶等。其中锦纶、涤纶、腈纶被称为现代化纤的三大支柱。⑴锦纶，即尼龙，化学名叫“聚酰胺纤维”。锦纶的种类五花八门，为区分锦纶的不同品种，人们在锦纶后面加上阿拉伯数字，如锦纶-6、锦纶-66、锦纶-610，其中前面一个数字表示胺中的碳原子数，后面一个数字表示酸中的碳原子数。锦纶-610是由6个碳原子的己二胺和10个碳原子的癸二酸制成。制造锦纶的基本原料是苯、苯酚或环己烷，可大量从石油及蓖麻油、鲸鱼油中得到。锦纶的最大优点是耐磨性比一般纤维好得多，强度高、耐疲劳、耐腐蚀。其缺点是吸湿性较差，不透气，表面容易起球。人们用锦纶与粘胶、羊毛等吸水较好的纤维混纺成华达呢、粘锦哔叽、锦纶花呢等织品，彼此取长补短。⑵涤纶，即的确良，是从石油或煤的焦化产品二甲苯、萘中制得对苯二甲酸，从乙烯中得到乙二醇，经适当化学加工得到涤纶树脂，在经由各种处理而得缩聚成聚酯纤维。涤纶是三大合成纤维中工艺最简单的一种，价格比较便宜，再加上有结实耐用、弹性好、不易变形、耐腐蚀、绝缘、挺括、易洗快干等特点，为人们所喜爱。的确良(的确凉)织物颜色雪白、光洁、质地柔软、耐热性好，虽经多次蒸煮也不会减低强度。的确良主要用作衣料，但不适合作内衣，因为它不吸水，出了汗，衬衣就湿漉漉的，而且很闷气。但只要把它同适量的棉花混纺，就可弥补这些缺点。近年来，市场上出现了针织的纯的确良衣料，利用针孔有较大空隙的特点来增强它的透气性，效果很好，很受欢迎。⑶腈纶，是聚丙烯腈的简称，它的外貌统羊毛非常相似，故俗称“人造羊毛”，具有质地轻、弹性强、耐腐蚀和不霉不蛀、蓬松耐晒的特点，在这方面羊毛也有点逊色。但是，腈纶的耐污性和尺寸稳定性以及保暖耐穿就不及羊毛了。4.1.4新型的化学纤维⑴异形纤维今天，锦纶等原有的化纤品种已经不能满足人类日益增长的需要了，要求有更多、更好的合成纤维问世。研制新型的化学纤维，不外两条途径：一是采用物理改性技术，用原有材料经过特种喷丝法，制成异形纤维、中空纤维，使之产生新的性能；二是改变纤维的高分子结构，或采用新的化合物，聚合成新的合成纤维。4所谓异形纤维是把原来一模一样的合成纤维制成截面畸形的纤维，象天然纤维那样呈现下角形、星型、多叶型等，异形纤维的截面远远不限于天然纤维那么儿种，五花八门，种类繁多，甚至可以随心所欲地生产各种截面的化学纤维。归纳起来，可以分为四类：异形截面纤维、中空纤维、异形中空纤维、复合异形纤维。这些纤维同一般断面圆形的纤维相比，具有柔和、素雅、光泽好，纤维的合抱力提高，更蓬松、柔软，性能更加优良的特点。异形纤维的制造并不复杂，只要把各种高分子聚合物通过特别的畸形喷丝头，就可以喷出异型纤维了。各种化学纤维，无论采用什么纺丝形式，都能制成异型纤维。⑵复合纤维（混纺）混纺纤维是在合成纤维的基础上为改善纺织品的功能，将多种纤维混合，利用不同纤维的特点，优势互补，制成各种混纺制品。混纺织物的命名为纺织成布的所用原料名称，如两种以上按比例混纺，比例大者放在前面如25%锦纶～75%粘丝混纺华达呢，称粘／锦华达呢，50%粘胶～40%羊毛10%锦纶混纺凡立丁，称粘／毛锦呢或三合一等。复合纤维是由一种原料做纱芯，另一种原料做包芯纱粘合而成单丝的化纤。例如，涤纶和锦纶，各有优缺点，涤纶挺括却不易染色；锦纶染色性好，却容易起皱。如果以涤纶做纱芯，锦纶做包芯纱，复合成为锦-涤纤维，就可以兼有两者的优点。用特种喷丝工艺，把两种不同的原液分别输进同一只喷丝头，在同一喷丝孔前方一齐压喷出来，就可以成为左右不同，或外周同内芯不同的复合纤维。如果用腈纶和蛋白质人造纤维制成复合纤维，它的编织物的弹性、手感可同羊毛媲美，能保持永久卷曲，尺寸不走样，蓬松柔软度超过羊毛衫，洗后不易松散，也不易起毛结球。人们还可以根据需要，采用不问的化纤组成，制成各种复合纤维，来改进纤维的卷曲性、蓬松性、手感、吸湿性、耐磨性、染色性和抗静电性等性能。4.1.5合成纤维的改性及特殊功能近年来．化纤新产品日新月异，复合纤维、超细纤维、高缩纤维、有色纤维、变色纤维等层出不穷。超细纤维现在，合成