（完整版）纺织材料学（于伟东-纺织出版社）课后答案
钢丝绳滑轮
2、棉，⿇，丝，⽑纤维的主要特性是什么？试述理由及应该进⾏的评价。
棉纤维的主要特性：细长柔软，吸湿性好（多层状带中腔结构，有天然扭转），耐强碱，耐有机溶剂，耐漂⽩剂以及隔热耐热（带有果胶和蜡质，分布于表⽪初⽣层）；弹性和弹性恢复性较差，不耐强⽆机酸，易发霉，易燃。 ⿇纤维的主要特性：⿇纤维⽐棉纤维粗硬，吸湿性好，强度⾼，变形能⼒好，纤维以挺爽为特征，⿇的细度和均匀性是其特性的主要指标。（结构成分和棉相似单细胞物质。） 丝纤维的特性：具有⾼强伸度，纤维细⽽柔软，平滑有弹性，吸湿性好，织物有光泽，有独特“丝鸣”感，不耐酸碱（主要成分为蛋⽩质）
⽑纤维的特性：⾼弹性（有天然卷曲），吸湿性好，易染⾊，不易沾污，耐酸不耐碱（⾓蛋⽩分⼦侧基多样性），有毡化性（表⾯鳞⽚排列的⽅向性和纤维有⾼弹性）。
3、试述再⽣纤维与天然纤维和与合成纤维的区别，其在结构和性能上有何异同？在命名上如何区分？
答：⼀、命名
再⽣纤维：“原料名称+浆+纤维”或“原料名称+黏胶”。
天然纤维：直接根据纤维来源命名，丝纤维是根据“植物名+蚕丝”构成。
合成纤维：以化学组成为主，并形成学名及缩写代码，商⽤名为辅，形成商品名或俗称名。 ⼆、区别
再⽣纤维：已天然⾼聚物为原材料制成浆液，其化学组成基本不变并⾼纯净化后脱毛机胶棒
的纤维。
天然纤维：天然纤维是取⾃植物、动物、矿物中的纤维。其中植物纤维主要组成物质为纤维素，并含有少量⽊质素、半纤维素等。动物纤维主要组成物质为蛋
⽩质，但蛋⽩质的化学组成由较⼤差异。矿物纤维有SiO2 、Al2O3、Fe2O3、
MgO。
合成纤维：以⽯油、煤、天然⽓及⼀些农副产品为原料制成单体，经化学合成为⾼聚物，纺制的纤维
7、试述⾼性能纤维与功能纤维的区别依据及给出理由。
变量泵⾼性能纤维（HPF）主要指⾼强、⾼模、耐⾼温和耐化学作⽤纤维，是⾼承载能⼒和⾼耐久性的功能纤维。
功能纤维是满⾜某种特殊要求和⽤途的纤维，即纤维具有某特定的物理和化学性质。
其中功能纤维有抗静电和导电纤维、蓄热纤维、远红外纤维、防紫外线纤维、阻燃纤维、光导纤维、弹性纤维、抗菌防臭纤维、变⾊纤维、⾹味纤维、变⾊纤维等，均具有相应的特殊⽤途。⾼性能化纤维有对位间位芳纶、PBO纤维、PEEK纤维、聚四氟⼄烯纤维、碳纤维等，具有⾼强、⾼模、耐⾼温和耐化学作⽤等性质。
功能化纤维是以⾼感知性、⾼吸湿性、⾼防⽔性、⾼透湿⾏、发光、发电、导电、导光、⽣物相容性、⾼吸波、⾼分离、⾼吸附、产⽣负离⼦、能量转换、⾃适应和⾃⾏修复等功能实现为⽬的，⽽⾼性能化纤维则以从⾼强、⾼模、耐⾼温发展为超⾼强、超⾼模量、超耐⾼温、耐化学作⽤为⽬的。
9、你所认为的纤维未来应如何发展？你所感觉的纤维发展及未来最主要的问题是什么？
1.在天然纤维⽅⾯。积极寻求和开发新的和可持续发展的天然纤维资源是极为重要
的。
2.在再⽣纤维⽅⾯。依靠天然⽣长的纤维在纤维长度、细度、和性能上较难控制，有 时⽆法⽤于纺纱。⽽且天然纤维素、蛋⽩质物质，并⾮能直接满⾜纺⽤纤维的要求，加上废弃的纤维及其制品，⼈们极有必要解决这些物质的再⽣利⽤。
3.在合成纤维⽅⾯。仿⽣化、功能化、⾼性能化纤维将是今后的发展⽅向。
最主要的问题：
由于⼈⼝膨胀、环境的污染和恶化，⾃然资源与能源的匮乏，⼈类对物质量的需求提⾼，⼈类穿、⽤消耗的资源---纤维将成为未来发展中必须直⾯的问题。在纤维未来的发展中，⼈类应该更多的关注已有纤维的使⽤和再⽣利⽤，可持续天然纤维的开发利⽤，低能耗、清洁化纤维的加⼯，即特别关注⼤宗类纺织品⽤纤维资源的可持续性。
⼯艺纤维，马海⽑，⼭⽺绒，马克隆值
第⼆章纤维的结构特征
3.天然纤维素纤维有哪些主要结构特征？
棉纤维的结构与特征
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(1) 分⼦构成及分⼦间结构
分⼦式为(C6H10O5)棉纤维⼤分⼦的聚合度为6000～15000，分⼦量为1～2.43百万.
其氧六环结构是固定的，但六环之间夹⾓可以改变，所以分⼦在⽆外⼒作⽤的⾮晶区中，可呈⾃由弯曲状态。
纤维中约2/3为结晶部分，结晶晶格是单斜晶系，见图2-9。
棉纤维⼤分⼦取向度较⾼，主要是次⽣层原纤排列的螺旋⾓在(20°～30°)的影响，故纤维强度较⿇纤维低，但伸长较⼤。
数字调谐器
(2)细胞形态与构成
棉纤维是细长的，有天然转曲，纤维转曲数⼀般为6～10个/mm；
截⾯呈腰圆形带中腔；为扁平管状纤维，头端变细、封闭，尾端稍细为截断开⼝状，是单细胞纤维。
棉纤维的形态结构如图2-10所⽰，最外层是表⽪和初⽣层，中⼼是瘪了的中腔，纤维的主要构成是沉
积⽣长增厚的次⽣层(S 层)。
(3) 各层次结构
表⽪层是初⽣层外的⼀层薄薄的外⽪，由蜡质、脂肪与果胶的混合物组成，具有润滑、防⽔作⽤。表⽪层有细丝状皱纹，是纤维⼲燥收缩形成的，⼀般与次⽣层的原纤⽅向⼀致。皱纹深度和间距约为0.2 ～，长度可达以上。
初⽣层在表⽪层内侧，是纤维的初⽣胞壁，由⽹状原纤组成。初⽣胞壁厚度仅为0.1～，重量占纤维重量的2.5%～2.7%，⽹状原纤结构，与纤维轴呈70°～90°倾⾓，梢部的倾⾓⽐基部⼤，形成对纤维整体的形态约束和保护，是纤维吸湿膨胀复圆后，直径或周长不变的主机制。初⽣层不是结构均⼀的物质，分为三层：外层基本是由果胶物质和蜡状物质组成，第⼆、第三层纤维素呈绕纤维轴旋转的⽹状结构。
次⽣层在初⽣层⾥，是由纤维素在初⽣胞壁内沉积⽽成的原组织，占纤维总质量的90%以上。次⽣层分为三个基本层，S1、S2、S3依次向内。最外薄层为次⽣胞壁S1，厚度⼩于，由平⾏排列的原纤组成，原纤与纤维轴呈20°～35°螺旋状排列，较为致密。S1层的⾥层是次⽣层S2，厚约1～，是棉纤维主体，全部为纤维素，原纤与纤维轴的螺旋⾓约为25°，螺旋的⽅向周期性地换向，在⼀根纤维中换向可达50次以上。S2层由原纤呈平⾏螺旋状相互堆砌⽽成，微原纤间形成空隙，使棉纤维具有多孔性。在S2次⽣胞壁的⾥⾯是第三层次⽣胞壁S3，厚度⼩于。
次⽣层有明显的“⽇轮”结构，共有25～40层，每层厚0.1～。相邻的S1、S2、S3层间的螺旋⽅向往往是相反的。
棉纤维的天然转曲是由于次⽣层S2中的原纤螺旋排列所致。原纤螺旋⽅向⼤多与转曲⽅向⼀致，但也有例外，这是因为原纤的换向频率远⾼于纤维的转曲频率。棉纤维中原纤的螺旋⾓因品种⽽异，除去纤维天然转曲的影响后，⼤体都在20°～23°。
棉纤维的中腔⼜称胞腔，腔壁存在原⽣质残渣，为蛋⽩质、矿物盐和⾊素等。胞腔的复
圆截⾯积约为棉纤维截⾯积的1/10。其颜⾊确定了棉纤维的颜⾊。中腔是纤维内最⼤的空隙，是棉纤维染⾊和化学处理的重要通道。
⿇纤维的结构特征
由于⿇的种类很多，虽有相关单纤维结构的研究，但较为专门化及各不相同，此处不作详述，仅在纤维鉴别中给出⼀般形态结构。作为⾮单纤维纺纱应⽤的⿇纤维，还多了⼀个结构层次，即单纤维加胶质的复合结构。虽然连续相的胶质含量少，约为10%~16%的截⾯积，但与单细胞⿇纤维的作⽤因构成复杂⽽变得复杂。
4.试讨论⽺⽑和与蚕丝的不同层次结构及特征，并举例说明其异同点，及对其性质的影响。答：⽺⽑纤维是多细胞结构体。有两类细胞：鳞⽚细胞和⽪质细胞。鳞⽚细胞是表⽪细胞，由细胞间质CMC粘接组合成⽺⽑表⾯的连接覆盖层。⽪质细胞有正⽪层和副⽪层之分，纺锤形的正，副⽪层细胞也有细胞间质CMC粘接组合成连续的⽺⽑纤维芯层，有些⽺⽑中还有仲⽪层细胞。较粗的⽺⽑在⽪质层中⼼还有髓腔，成为髓质层。
卷曲？保暖？摩擦——毡化？
⽺⽑的正⽪质细胞原纤化结构明显，层次分明。基本组合⽅式是：基原纤→微原纤→巨原纤→细胞。⽺⽑的副⽪质细胞也是原纤化结构，但⽆明显的巨原纤结构，即：基原纤→微原纤+细胞核残留物→细胞。
⽺⽑纤维的结构组成见下图：
蚕丝的各层次结构综合⽰意图如下：
蚕丝由丝胶和丝素构成，丝胶包裹于丝素之外。丝素是蚕丝纤维的主体。丝胶有四层包裹层。丝素由巨原纤→原纤→微原纤→基原纤四级结构组成。
⽺⽑纤维中的⽪质层细胞和蚕丝纤维中的丝素均具有明显的原纤化结构。但蚕丝⽆细胞结构。
7. 何谓纤维的分⼦内和分⼦间以及织态结构？对纤维的性能有何影响？
通常将⼤分⼦结构分为分⼦内(分⼦链)结构和分⼦间(超分⼦)结构两部分。
分⼦链结构是指单个分⼦的结构，也是⼤分⼦的化学结构，简称链结构或化学结构。
【链结构⼜分为讨论链节(单基)组成及结构的近程结构和讨论分⼦链空间形态的远程结构。近程结构，即构成和构型必须经过化学键的断裂和重组实现，属⼀级结构(或称⼀次结构)。⼤分⼦的构成是链节中原⼦和键的组成及序列，不涉及空间排列。⼤分⼦的构型是指链节内各原⼦和基团通过化学键固定的空间排列以及链节间的排列顺序。远程结构包括⼤分⼦的⼤⼩及分布、尺⼨和构象。分⼦的远程结构属⼆级结构。⼤⼩⽤分⼦量、聚合度来表⽰，分布表⽰⼤分⼦量或聚合度或长短的离散性。尺⼨是指分⼦的占有空间，构象则是指⼤分⼦链在空间的形态，分为微构象)和宏构象。构象表达以分⼦链节间链发⽣内旋转造形及其可能性。】
分⼦间的结构属三级结构或称三次结构，就是前⾯所提的聚集态结构，⽽若⼲⼤分⼦聚集体或不同组份⼤分⼦聚集体的相互共混、复合，组合体是更⾼层次的结构体，属⾼次结构，或称织态结构。纤维的多重原纤结构就是典型的织态结构。三次结构及其以上的结构不属分⼦结构。
显然纤维⼤分⼦的构成表⽰不同原料的纤维，如棉、⽑、涤、锦纶纤维等；不同构型和构象的纤维表⽰组成⼤类中不同结构特征的纤维，如等规与间规聚丙烯纤维和⽺⽑与蚕丝纤维；不同分⼦间结构的纤维则表⽰同种分⼦结构不同⾼次结构的纤维，如粘胶、富纤、Modal、Lyocell纤维。
第三章纤维形态的表征
3、何谓主体长度、品质长度、上四分长度、上半部长度？其间有何关系？
主体长度：是指⼀批棉样中含量最多的纤维的长度。在长度频率分布中是频率值最⼤的那组纤维的长度，即dw(l)/dl=0时的l
值，记为L M。
品质长度：为棉纺⼯艺上确定⼯艺参数时采⽤的长度指标，⼜称右半部平均长度。是指⽐主体长度长的那⼀部分纤维的重量加权平均长度。若已知主体长度L M以上的纤维的含量⽐
C ，则以r(x)=C 处作r(x)曲线的切线交横坐标的长度即为品质长度L Q .
上四分位长度：取OL 的中点A 作⽔平线交轮廓L ⌒B 于L 1，由L1作垂线交OB 于B 1；取B 2（令OB 2=OB 1/4）作竖直线交轮廓LB 于L 2，再取L 2B 2的中点A 2作⽔平线交轮廓线LB 于L 3；由L 3的垂线交OB 轴得B 3。此时，取OB 3的上四分位B 4，即OB 4=OB 3/4。由B 4作竖直线交LB 得L 4B 4，称为有效长度，也称上四分位长度。
上半部平均长度：若取r(x)=0.5处与r(x)曲线的切线，则可得上半部平均长度L 1/2.
栅栏门C
L A O
B2 B4
B5 B1 B3 B 最⼤长度点
交叉点
上四分位长 L5
L1
L2
8、.纤维的细度不匀指哪些？纤维长度上的细度不匀和截⾯不匀如何测量？
答：纤维的细度不匀主要包括两层含义：⼀是纤维之间的粗细不匀，⼆是纤维本⾝
沿长度⽅向上的粗细不匀。
纤维细度不匀的测量⽅法有：
1．称重与长度的测量
称重与长度结合的测量，简称称重法，主要解决纤维的线密度指标测量。
2．直径测量法
（1）传统的显微镜观测法
此⽅法⼜称为显微镜投影测量法，多⽤于圆形或近圆形纤维直径的测量，源于近圆形⽺⽑纤维的测量。
（2）OFDA法
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