2.2纤维素纤维.ppt

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1、2.2 纤维素纤维纤维素纤维主要知识点：主要知识点：2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识2.2.2 棉纤维棉纤维2.2.3 麻纤维麻纤维2.2.4 其他天然纤维素纤维其他天然纤维素纤维2.2.5 再生纤维素纤维再生纤维素纤维2.2.6 甲壳胺纤维甲壳胺纤维重点：纤维素的基础知识，棉、麻、粘胶等重点：纤维素的基础知识，棉、麻、粘胶等纤维素纤维的结构和性能纤维素纤维的结构和性能难点：纤维素纤维结构和理化性能难点：纤维素纤维结构和理化性能2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识纤维素是当今世界上最丰富的可再生高聚物。据估计，通过光合作用每年合成的纤维素达到10111012吨。一、一、D-

2、葡萄糖的化学结构葡萄糖的化学结构1 D-葡萄糖的开链式结构葡萄糖的开链式结构2 D-葡萄糖的环状半缩醛式结构葡萄糖的环状半缩醛式结构3 氧环式和开链式的互变异构氧环式和开链式的互变异构4 D-葡萄糖的构象葡萄糖的构象椅式构象椅式构象5 葡萄糖的还原性葡萄糖的还原性(菲林试剂和多伦试剂菲林试剂和多伦试剂)2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识二、纤维素的结构二、纤维素的结构n纤维素是一种由大量葡萄糖残基（纤维素是一种由大量葡萄糖残基（anhydroglucose unit）彼此按照）彼此按照一定的联接原则，即通过第一个、第四个碳原子用一定的联接原则，即通过第一个、第四个碳原子用键联接起来的

3、键联接起来的不溶于水的直链状大分子化合物。其分子通式为不溶于水的直链状大分子化合物。其分子通式为(C6H10O5)n，n为为聚合度，聚合度，50011000。1 糖甙键的形成糖甙键的形成n葡萄糖分子中的甙羟基比醇羟基活泼，易与其他羟基化合物作用失葡萄糖分子中的甙羟基比醇羟基活泼，易与其他羟基化合物作用失水成缩醛水成缩醛糖甙，糖甙对碱稳定，对酸较敏感。糖甙，糖甙对碱稳定，对酸较敏感。2 从二糖到多糖从二糖到多糖n由两个单糖分子通过形成糖甙的方式结合而成的。二糖有蔗糖、乳由两个单糖分子通过形成糖甙的方式结合而成的。二糖有蔗糖、乳糖、麦芽糖、纤维二糖等。糖、麦芽糖、纤维二糖等。3 纤维素的结构纤维素

4、的结构n由许多单糖分子互相脱水缩合而成，如淀粉、纤维素、甲壳素等。由许多单糖分子互相脱水缩合而成，如淀粉、纤维素、甲壳素等。-D-D-葡萄糖葡萄糖 4 4 纤维素的聚集态结构纤维素的聚集态结构 n纤维素纤维是由许多纤维素分子组成的，是半结晶的。纤维纤维素纤维是由许多纤维素分子组成的，是半结晶的。纤维素的结构是由许多纤维素大分子形成的连续结构在大分子分素的结构是由许多纤维素大分子形成的连续结构在大分子分布最紧密的地方它们平行排列，取向度良好，构成了纤维的布最紧密的地方它们平行排列，取向度良好，构成了纤维的定向部分，大分子间的结合力随着分子间距离的缩小而增大，定向部分，大分子间的结合力随着分子间距

5、离的缩小而增大，在这些距离最小的地方大分子间的结合力最大。当大分子的在这些距离最小的地方大分子间的结合力最大。当大分子的密度较小时，大分子之间的结合程度也减弱，有较多的空隙，密度较小时，大分子之间的结合程度也减弱，有较多的空隙，大分子的分布不平行，较为混乱，这就形成了纤维素的非结大分子的分布不平行，较为混乱，这就形成了纤维素的非结晶部分或无定形部分。由于纤维素在长度方向具有连续的结晶部分或无定形部分。由于纤维素在长度方向具有连续的结构，因此，一个单独大分子的一部分可能处于纤维素的结晶构，因此，一个单独大分子的一部分可能处于纤维素的结晶区域，另一部分则可能处于纤维素的无定形区域，或者穿过区域，另

6、一部分则可能处于纤维素的无定形区域，或者穿过无定形区进入其他的结晶区域无定形区进入其他的结晶区域。表示纤维素大分子结晶区。表示纤维素大分子结晶区含量大小的指标含量大小的指标结晶度结晶度。2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识n所谓所谓结晶度结晶度（crystallinity）就是纤维素中结晶区的重量对）就是纤维素中结晶区的重量对纤维素总重量的百分比。测定纤维素结晶度的方法很多，纤维素总重量的百分比。测定纤维素结晶度的方法很多，主要有主要有x射线衍射法、密度法、酸水解法等。一般说来，射线衍射法、密度法、酸水解法等。一般说来，随着纤维结晶度的提高，纤维的强度、弹性模量、硬性、随着纤维结晶度的

7、提高，纤维的强度、弹性模量、硬性、脆性及比重也增大，而伸度、勾强、吸水性，膨润性、染脆性及比重也增大，而伸度、勾强、吸水性，膨润性、染料吸收性等下降。料吸收性等下降。n所谓所谓取向度取向度（orientation degree）是指所选择的择优取向）是指所选择的择优取向单元相对于参考单元的平行排列程度。成纤高聚物在外力单元相对于参考单元的平行排列程度。成纤高聚物在外力如拉伸作用下，分子链会沿着外力的方向平行排列起来而如拉伸作用下，分子链会沿着外力的方向平行排列起来而产生择优取向。因此，纤维素分子产生取向后，分子之间产生择优取向。因此，纤维素分子产生取向后，分子之间的互相作用力会大大增强，结果对

8、纤维的物理机械性能如的互相作用力会大大增强，结果对纤维的物理机械性能如断裂强度、断裂伸度、杨氏模量及原纤化过程，都有显著断裂强度、断裂伸度、杨氏模量及原纤化过程，都有显著的影响的影响4。测定纤维素取向度的方法有光学双折射法、。测定纤维素取向度的方法有光学双折射法、x射线衍射法（射线衍射法（X-ray diffraction）等。）等。2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识三、纤维素的物理性质三、纤维素的物理性质1 吸湿和溶胀吸湿和溶胀2 溶解性能：分为有限溶胀、无限溶胀两步。溶解性能：分为有限溶胀、无限溶胀两步。n纤维素的溶胀剂有：水、碱溶液、

9、弱（稀）酸、甲醇、乙纤维素的溶胀剂有：水、碱溶液、弱（稀）酸、甲醇、乙醇、苯胺、苯甲醚等。醇、苯胺、苯甲醚等。溶胀度溶胀度是指纤维素纤维溶胀时其直是指纤维素纤维溶胀时其直径增大的百分率。铜氨溶液常用于溶解纤维素以测定纤维径增大的百分率。铜氨溶液常用于溶解纤维素以测定纤维素的粘度与聚合度。纤维素的铜氨溶液遇酸后又重新析出素的粘度与聚合度。纤维素的铜氨溶液遇酸后又重新析出纤维素，制成纤维成为纤维素，制成纤维成为铜氨纤维铜氨纤维。铜乙二胺溶液溶解纤维。铜乙二胺溶液溶解纤维素，对空气稳定，常用来测定纤维素的聚合度。素，对空气稳定，常用来测定纤维素的聚合度。3 刚性：长链分子中含许多六元环，分子内分子间

10、有许多的刚性：长链分子中含许多六元环，分子内分子间有许多的氢键和范德华引力，纤维素纤维回弹性差，疲劳性也不良，氢键和范德华引力，纤维素纤维回弹性差，疲劳性也不良，刚性大。刚性大。4 对热的稳定性：分子间作用力强，内聚能密度很高，不能对热的稳定性：分子间作用力强，内聚能密度很高，不能被熔融，被熔融，140以上发生热裂解。以上发生热裂解。四、纤维素的化学性质四、纤维素的化学性质n与甙键有关的化学反应：强无机酸对甙键的水解作用。与甙键有关的化学反应：强无机酸对甙键的水解作用。n与羟基有关的化学反应：氧化、酯化、醚化、脱水、交联、与羟基有关的化学反应：氧化、酯化、醚化、脱水、交联、接枝等。接枝等。1

11、水的作用水的作用2 酸的作用：纤维素的水解程度（损伤程度）可通过测定纤酸的作用：纤维素的水解程度（损伤程度）可通过测定纤维的铜值和碘值来表示。维的铜值和碘值来表示。n铜值：铜值：醛基能与斐林溶液（硫酸铜氢氧化钠溶液）作用，醛基能与斐林溶液（硫酸铜氢氧化钠溶液）作用，生成不溶性的氧化亚铜，生成不溶性的氧化亚铜，100g干燥纤维素与斐林溶液作用，干燥纤维素与斐林溶液作用，将二价铜还原至一价铜的克数，称为纤维素的铜值。将二价铜还原至一价铜的克数，称为纤维素的铜值。n碘值：碘值：醛基能被碘氧化成酸，因此也可以用碘值来表示纤醛基能被碘氧化成酸，因此也可以用碘值来表示纤维素的损伤程度。碘值是指维素的损伤程

12、度。碘值是指1g干燥纤维素能还原干燥纤维素能还原0.1NI2溶溶液的毫升数。液的毫升数。2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识3 碱的作用：对碱稳定性好，只发生溶胀，不发生水解。碱的作用：对碱稳定性好，只发生溶胀，不发生水解。n碱纤维素的形成：在浓碱溶液中，纤维素中的羟基可与之发生作用，碱纤维素的形成：在浓碱溶液中，纤维素中的羟基可与之发生作用，使纤维素发生化学变化（生成碱纤维素）、物理变化（纤维发生溶胀使纤维素发生化学变化（生成碱纤维素）、物理变化（纤维发生溶胀和溶解，变得富有弹性和丝光效应，力学性能也有所改善）和结构变和溶解，变得富有弹性和丝光效应，力学性能也有所改善）和结构变化（大

13、分子中的葡萄糖剩基之间的相互位置发生变化，形成新的结晶化（大分子中的葡萄糖剩基之间的相互位置发生变化，形成新的结晶结构）。浓碱与纤维素的反应主要是与羟基的作用，参与反应的羟基结构）。浓碱与纤维素的反应主要是与羟基的作用，参与反应的羟基数的多少用数的多少用值表示。值表示。值指的是每值指的是每100个葡萄糖剩基内起反应的羟基数。个葡萄糖剩基内起反应的羟基数。每个葡萄糖剩基内有每个葡萄糖剩基内有3个羟基，故个羟基，故值可从值可从0到到300。n影响影响 值的因素：氢氧化物的种类、处理温度、碱液浓度、溶剂。值的因素：氢氧化物的种类、处理温度、碱液浓度、溶剂。n碱纤维素的结构变体：碱液浓度不同、处理温度

14、不同、氢氧化钠溶液碱纤维素的结构变体：碱液浓度不同、处理温度不同、氢氧化钠溶液与纤维素相互作用生成不同的碱纤维素。这种化学组成相同的物质能与纤维素相互作用生成不同的碱纤维素。这种化学组成相同的物质能生成若干结构变体的现象生成若干结构变体的现象同质多晶现象。同质多晶现象。n纤维素在碱液中的溶胀和溶解：纤维素在碱液中的溶胀和溶解：溶胀包括水化阶段、溶胀阶段。无限溶胀即溶解。溶胀包括水化阶段、溶胀阶段。无限溶胀即溶解。n影响纤维素溶胀的主要因素有：碱的种类；处理温度；碱液浓度。影响纤维素溶胀的主要因素有：碱的种类；处理温度；碱液浓度。2.2.1 2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识纤维素的基

15、础知识纤维素的基础知识碱处理后纤维素纤维性质的变化：结晶度下降，聚合度下降。碱处理后纤维素纤维性质的变化：结晶度下降，聚合度下降。A 吸水能力比原纤维素大。吸水能力比原纤维素大。B 对染料的吸附能力比原纤维素大，改善染色性能。对染料的吸附能力比原纤维素大，改善染色性能。C 对各种化学试剂作用的稳定性降低，容易酯化、醚化、氧化。对各种化学试剂作用的稳定性降低，容易酯化、醚化、氧化。D 弹性增加，延伸性提高，而强力则可能降低。弹性增加，延伸性提高，而强力则可能降低。4 氧化剂的作用氧化剂的作用选择性氧化剂：二氧化氮，高碘酸，某一位置某一特定官能团氧化作用。选择性氧化剂：二氧化氮，高碘酸，某一位置某

16、一特定官能团氧化作用。非选择性氧化剂：空气、臭氧、双氧水、次氯酸钠、卤素、高锰酸钾等。非选择性氧化剂：空气、臭氧、双氧水、次氯酸钠、卤素、高锰酸钾等。随着氧化剂种类、反应条件、溶液酸性、碱性都有变化。随着氧化剂种类、反应条件、溶液酸性、碱性都有变化。还原性氧化纤维素：含羰基的氧化纤维素，铜值碘值增加，稀碱中加热损还原性氧化纤维素：含羰基的氧化纤维素，铜值碘值增加，稀碱中加热损失量大，沸碱煮练成黄色碱液。失量大，沸碱煮练成黄色碱液。酸性氧化纤维素：含羧基的氧化纤维素，铜值碘值低，羧基含酸性氧化纤维素：含羧基的氧化纤维素，铜值碘值低，羧基含量高，易吸收碱性染色。量高，易吸收碱性染色。2.2.1 纤

17、维素的基础知识纤维素的基础知识5 纤维素的酯化反应纤维素的酯化反应生成纤维素酯的反应有以下几种：生成纤维素酯的反应有以下几种：n硝化反应：硝化反应：纤维素与浓硝酸和浓硫酸作用后，生成纤维素纤维素与浓硝酸和浓硫酸作用后，生成纤维素硝酸酯。硝酸酯。n乙酰化反应：乙酰化反应：醋酸及其衍生物与纤维素作用生成醋酯纤维醋酸及其衍生物与纤维素作用生成醋酯纤维素，工业上常用醋酸酐和醋酸混合物，在少量浓硫酸的催素，工业上常用醋酸酐和醋酸混合物，在少量浓硫酸的催化作用下，制得纤维素三醋酸酯。化作用下，制得纤维素三醋酸酯。n丁酯醋酯纤维素丁酯醋酯纤维素n黄化反应：黄化反应：是碱纤维素与二硫化碳作用生成纤维素黄酸酯是

18、碱纤维素与二硫化碳作用生成纤维素黄酸酯的反应。的反应。6 纤维素的醚化反应纤维素的醚化反应A 甲基化反应甲基化反应B 乙基化反应乙基化反应C 羟乙基化反应羟乙基化反应D 羧甲基化反应羧甲基化反应7 其他化学试剂的作用其他化学试剂的作用2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识2.2.2 棉纤维棉纤维一、棉纤维的形态一、棉纤维的形态n陆地棉、海岛棉、亚洲棉、非洲棉等。一般为腰圆形，纵向有天然转曲，内陆地棉、海岛棉、亚洲棉、非洲棉等。一般为腰圆形，纵向有天然转曲，内有空腔。有空腔。二、棉纤维的性能二、棉纤维的性能1 与碱作用与碱作用耐碱不耐酸，与碱作用可进行丝光处理，耐碱不耐酸，与碱作用可进行丝

19、光处理，1825%氢氧化钠在一定张力下处理棉。氢氧化钠在一定张力下处理棉。丝光处理后，纤维结晶度下降，非晶区部分增多，柔软性上升，化学活泼性丝光处理后，纤维结晶度下降，非晶区部分增多，柔软性上升，化学活泼性提高，吸湿染色性提高。提高，吸湿染色性提高。2 吸湿性：较高，含有大量的亲水基团，吸湿后强度增加，伸长也稍有增加，抱吸湿性：较高，含有大量的亲水基团，吸湿后强度增加，伸长也稍有增加，抱合力摩擦力、导电性提高。合力摩擦力、导电性提高。3 导热性：热的不良导体，保暖性好。导热性：热的不良导体，保暖性好。4 氧化剂的作用：高锰酸钾、双氧水、次氯酸钠可使纤维发生氧化漂白作用，破氧化剂的作用：高锰酸钾

20、、双氧水、次氯酸钠可使纤维发生氧化漂白作用，破坏棉的天然色素，浓的氧化剂对棉纤维损伤大，使其变成氧化纤维素。坏棉的天然色素，浓的氧化剂对棉纤维损伤大，使其变成氧化纤维素。5 染色：着色与染料的种类和性质有关。如直接染料、硫化染料、还原染料。染色：着色与染料的种类和性质有关。如直接染料、硫化染料、还原染料。6 微生物的作用：吸湿后，表面会发霉、发黑、腐烂。微生物的作用：吸湿后，表面会发霉、发黑、腐烂。2.2.3 麻纤维麻纤维n优点：纤维长，强度高，浸水后拉伸强度更高，耐腐蚀，吸收和散发水分优点：纤维长，强度高，浸水后拉伸强度更高，耐腐蚀，吸收和散发水分快，散热快，具有绝缘性。快，散热快，具有绝缘

21、性。n缺点：弹性差，伸度小，太刚硬，染色性差，色牢度差。缺点：弹性差，伸度小，太刚硬，染色性差，色牢度差。一、麻纤维的成分一、麻纤维的成分1 纤维素：纤维素：7075%，其结晶度为，其结晶度为90%以上，取向度在以上，取向度在90%以上，强度高伸度以上，强度高伸度小。麻纤维中纤维素在无机酸的作用下，小。麻纤维中纤维素在无机酸的作用下，1-4-甙键会发生水解，由于麻纤甙键会发生水解，由于麻纤维外表有层胶质，起保护作用。碱处理可以使麻纤维变得富有弹性和光泽，维外表有层胶质，起保护作用。碱处理可以使麻纤维变得富有弹性和光泽，低聚合度部分发生溶解，改善了纤维的机械性质。低聚合度部分发生溶解，改善了纤维

22、的机械性质。2 半纤维素：半纤维素：与纤维素结构相似并共存于织物细胞壁中的高分子多糖物质。能与纤维素结构相似并共存于织物细胞壁中的高分子多糖物质。能溶于溶于2%的热的氢氧化钠的糖类物质的热的氢氧化钠的糖类物质半纤维素。分子量远小于纤维素，聚半纤维素。分子量远小于纤维素，聚合度为合度为200左右，由不同量的戊醛糖、己酮糖、己醛糖及糖醛酸组成的共聚左右，由不同量的戊醛糖、己酮糖、己醛糖及糖醛酸组成的共聚物。可分为多缩戊糖类半纤维素、多缩己糖类半纤维素、多缩糖醛酸类半物。可分为多缩戊糖类半纤维素、多缩己糖类半纤维素、多缩糖醛酸类半纤维素。纤维素。3 果胶：果胶：原麻中含量原麻中含量3-4%，含有酸性

23、、高聚合度、胶状多糖类物质的复合体。，含有酸性、高聚合度、胶状多糖类物质的复合体。4木质素：木质素：细胞壁的主要成分之一，起支撑作用，相对分子量细胞壁的主要成分之一，起支撑作用，相对分子量400-5000。木质素的性质：无定形的粉末状物质，含有酚羟基、羟基、羰基。木质素的性质：无定形的粉末状物质，含有酚羟基、羟基、羰基。纤维素纤维素多缩木糖多缩木糖-D-葡萄糖葡萄糖木木糖糖多缩阿拉伯糖多缩阿拉伯糖阿拉伯糖阿拉伯糖戊戊糖糖多缩甘露糖多缩甘露糖多缩半乳糖多缩半乳糖多缩葡萄糖多缩葡萄糖己己糖糖多缩糖醛酸多缩糖醛酸半乳糖半乳糖半乳糖醛酸半乳糖醛酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸多缩糖醛酸n木质素的性质

24、：木质素的性质：木质素与植物中的多糖物质（果胶，半纤维素，纤维素）具有不同的结木质素与植物中的多糖物质（果胶，半纤维素，纤维素）具有不同的结构，一般认为有三种类型的结构单元：构，一般认为有三种类型的结构单元：2.2.3 麻纤维麻纤维邻甲氧基苯酚4-羟基-3,5-二甲氧基苯羟基苯2.2.3 麻纤维麻纤维木质素由不同结构单元构成的空间结构木质素由不同结构单元构成的空间结构2.2.3 麻纤维麻纤维木质素的性质木质素的性质氯化作用：氯化作用：氯在与木质素作用时，通常认为有取代和加成反氯在与木质素作用时，通常认为有取代和加成反应：应：氯化纤维素易与碱液作用氯化纤维素易与碱液作用“氯化氯化碱煮碱煮”多次的

25、工艺，可除去木质多次的工艺，可除去木质素素2.2.3 麻纤维麻纤维n氧化作用：氧化作用：相对于对无机酸作用，木质素比较容易被氧化而裂解，氧化相对于对无机酸作用，木质素比较容易被氧化而裂解，氧化产物是碳酸、草酸、甲酸、醋酸等。产物是碳酸、草酸、甲酸、醋酸等。n碱液作用：碱液作用：碱液煮练可以除去大部分木质素，大致分三个过程：吸附，碱液煮练可以除去大部分木质素，大致分三个过程：吸附，碱木质素生成，水解。碱木质素生成，水解。2.2.3 麻纤维麻纤维加入加入NaSH（强碱性还原（强碱性还原剂），可以促进木质素剂），可以促进木质素的去除。的去除。无机酸作用无机酸作用木质素对无机酸作用的稳木质素对无机酸作

26、用的稳定性很高，常用于木质定性很高，常用于木质素含量的测定。素含量的测定。70%硫酸；硫酸；40%盐酸盐酸2.2.3 麻纤维麻纤维5 脂肪蜡质：脂肪蜡质：使纤维柔软松散、可纺性好。使纤维柔软松散、可纺性好。蜡：高级脂肪酸与高级一元醇生成的酯。蜡：高级脂肪酸与高级一元醇生成的酯。油：高级不饱和脂肪酸的甘油酯。油：高级不饱和脂肪酸的甘油酯。脂：高级饱和脂肪酸的甘油酯。脂：高级饱和脂肪酸的甘油酯。蜂蜡蜂蜡鲸蜡鲸蜡白蜡白蜡6 灰分：灰分：金属或非金属的氧化物及无机盐类。金属或非金属的氧化物及无机盐类。n其他：含氮物质，其他：含氮物质，鞣质，鞣质，色素色素二、苎麻二、苎麻n椭圆形，腰圆形，扁平形，内有中

27、腔，细胞壁有环形层状椭圆形，腰圆形，扁平形，内有中腔，细胞壁有环形层状结构。结构。n主要物理机械性能：线密度、长度、强度、断裂伸长率、主要物理机械性能：线密度、长度、强度、断裂伸长率、弹性、耐磨性、抗弯性能等。弹性、耐磨性、抗弯性能等。n化学组成化学组成n物理性质物理性质1、浸酸、浸酸 2、碱液煮练、碱液煮练3、后处理、后处理三、其他麻纤维三、其他麻纤维n亚麻、黄麻、洋麻、大麻、罗布麻为韧皮纤维，剑麻、蕉亚麻、黄麻、洋麻、大麻、罗布麻为韧皮纤维，剑麻、蕉麻为叶纤维。它们都含有不同含量的半纤维素、木质素、麻为叶纤维。它们都含有不同含量的半纤维素、木质素、果胶等杂质，需要脱胶处理才能使用。果胶等杂

28、质，需要脱胶处理才能使用。四、麻纤维的脱胶四、麻纤维的脱胶脱胶的目的：脱胶的目的：脱胶是脱除纤维周围全部或部分胶质，使纤维分脱胶是脱除纤维周围全部或部分胶质，使纤维分离、松散，制取可纺纤维，以适合纺纱要求。离、松散，制取可纺纤维，以适合纺纱要求。脱胶原则：脱胶原则：在不损伤或尽量少损伤纤维原有机械性质的原则在不损伤或尽量少损伤纤维原有机械性质的原则下，去除其中的胶质成分，而保留或制取纤维下，去除其中的胶质成分，而保留或制取纤维素。素。1.化学脱胶化学脱胶麻的化学脱胶原理麻的化学脱胶原理预处理预处理碱液煮练碱液煮练后处理后处理脱胶脱胶酸酸氧化剂氧化剂碱液碱液苷键被破坏苷键被破坏诱使苷键破坏，诱使

29、苷键破坏，胶质也无法去除胶质也无法去除纤维素苷键相对稳定，纤维素苷键相对稳定，胶质也可去除胶质也可去除苎麻的脱胶工艺举例：二煮一漂法苎麻的脱胶工艺举例：二煮一漂法原麻拆包拣麻、扎把浸酸水洗、装笼一次碱液煮练热、冷水洗二次碱液煮练水洗、打纤漂白酸洗水洗、脱水抖松给油脱水、抖松、干燥预预处处理理碱碱液液煮煮练练后后处处理理精干麻苎麻的脱胶工艺举例：二煮一练法苎麻的脱胶工艺举例：二煮一练法原麻拆包拣麻、扎把浸酸水洗、装笼一次碱液煮练热、冷水洗二次碱液煮练水洗、打纤精练酸洗水洗、脱水抖松给油脱水、抖松、干燥预预处处理理碱碱液液煮煮练练后后处处理理精干麻水洗、脱水抖松预处理工艺预处理工艺第一，提高加工原

30、麻质量的均一程度；第一，提高加工原麻质量的均一程度；第二，减轻煮练工艺的负担，提高煮练效率，缩短煮练时间；第二，减轻煮练工艺的负担，提高煮练效率，缩短煮练时间；第三，节省化工材料的消耗。第三，节省化工材料的消耗。煮练工艺煮练工艺煮熟煮透原麻中的胶质，以确保精干麻的残胶率符合纺织加工煮熟煮透原麻中的胶质，以确保精干麻的残胶率符合纺织加工及产品质量的要求。及产品质量的要求。后处理工艺后处理工艺第一，进一步去除粘附在纤维表面上的糊状胶质，弥补碱液煮第一，进一步去除粘附在纤维表面上的糊状胶质，弥补碱液煮练工艺之不足；练工艺之不足；第二，改善纤维的机械物理性质，使纤维松散、柔软；第二，改善纤维的机械物理

31、性质，使纤维松散、柔软；第三，改善纤维的色泽，增加白度，同时改善纤维的表面性质。第三，改善纤维的色泽，增加白度，同时改善纤维的表面性质。碱液煮练碱液煮练 原麻中的大部分胶质在此过程中被去除，原麻中的大部分胶质在此过程中被去除，是麻的化学脱胶中的核心过程。是麻的化学脱胶中的核心过程。“一煮法一煮法”与与“二煮法二煮法”常压煮练与压力煮练常压煮练与压力煮练 煮练工艺参数：煮练工艺参数：煮练工艺参数：煮练工艺参数：第一，氢氧化钠用量第一，氢氧化钠用量第一，氢氧化钠用量第一，氢氧化钠用量煮练中氢氧化钠用量（煮练中氢氧化钠用量（%）(对原对原麻重量麻重量)（0.400.45）原麻含胶率原麻含胶率还应考虑

32、以下各因素：还应考虑以下各因素：（1）原麻的含杂、刮皮的质）原麻的含杂、刮皮的质量情况；量情况；（2）脱胶工艺的预处理情况；）脱胶工艺的预处理情况；（3）碱液煮练过程中助剂的）碱液煮练过程中助剂的使用情况；使用情况；（4）用压力煮练，用碱量可）用压力煮练，用碱量可少些；常压煮练，则用碱量要少些；常压煮练，则用碱量要高些。高些。苎麻煮锅中碱液浓度变化曲线苎麻煮锅中碱液浓度变化曲线第二，煮练的温度第二，煮练的温度温度越高，煮练效果越好，一般压力煮练时，温度越高，煮练效果越好，一般压力煮练时，压力为压力为147kPa196kPa，温度为，温度为128134。第三，煮练时间第三，煮练时间一般在一般在3

33、小时，常压煮练需时要长于压力煮练。小时，常压煮练需时要长于压力煮练。第四，煮练的助剂第四，煮练的助剂如水玻璃，三聚磷酸钠，磷酸钠，焦磷酸钠，如水玻璃，三聚磷酸钠，磷酸钠，焦磷酸钠，亚硫酸钠，渗透剂亚硫酸钠，渗透剂M，渗透剂，渗透剂T等等.用量一般为用量一般为2%3%。水玻璃（吸附杂质、铁离子）水玻璃（吸附杂质、铁离子）三聚磷酸钠，磷酸钠，焦磷酸钠，（软化硬水）三聚磷酸钠，磷酸钠，焦磷酸钠，（软化硬水）亚硫酸钠（防氧化，协助去除木质素）亚硫酸钠（防氧化，协助去除木质素）渗透剂渗透剂M，渗透剂，渗透剂T（表面活性剂）（表面活性剂）第六，煮练用水质第六，煮练用水质清澈，透明，无色，内含有机物和无机盐

34、的清澈，透明，无色，内含有机物和无机盐的量要少量要少,水质宜软。水质宜软。第五，煮练的浴比第五，煮练的浴比浴比大浴比大,则产量低则产量低;浴比小浴比小,则产量高则产量高.又受设备影响又受设备影响,卧式压力煮练锅卧式压力煮练锅,为为1:61:8,立立式压力煮练锅式压力煮练锅,为为1:101:12,常压煮练锅常压煮练锅,为为1:151:20。碱液煮练工艺参数示例：碱液煮练工艺参数示例：NaOH=10 g/L (11%)Na2SiO3 3%Na2SO3 4%快速煮练助剂快速煮练助剂 4%浴比浴比1:11压力，温度：压力，温度：147 kPa，123 时间：时间：3 h浸浸浸浸酸酸 预处理工艺预处理工

35、艺浸酸和酸洗浸酸和酸洗减轻煮练工艺的负担减轻煮练工艺的负担中和碱液，改善纤维品质中和碱液，改善纤维品质H2SO4=1.0 g/L 1.5 g/L,常温常温2min3min,不要超过不要超过5min,浴比浴比 1:15酸洗酸洗 后处理工艺后处理工艺H2SO4=1.5 g/L 2.0 g/L,55，2 h 浴比浴比 1:10目的：目的：第一，使纤维松散第一，使纤维松散,柔软柔软,洁白洁白;第二，改善纤维的表面状态第二，改善纤维的表面状态,提高其吸附性能提高其吸附性能及及润湿性能润湿性能;第三，进一步降低精干麻残胶率第三，进一步降低精干麻残胶率.漂漂 白白项项 目目果胶物果胶物质质半半纤维纤维素素木

36、木质质素素漂白前成分含量漂白前成分含量()漂白后成分含量漂白后成分含量()除去效果除去效果()0.320.2328.133.022.3422.521.331.0223.31常用的漂剂大多为次氯酸盐常用的漂剂大多为次氯酸盐,如次氯酸钠如次氯酸钠(NaOCl),漂漂白粉白粉Ca(OCl)2等等.在酸性介质条件下，主要是在酸性介质条件下，主要是HOCl，Cl2次氯酸盐的水解次氯酸盐的水解,在碱性介质情况下，主要成分在碱性介质情况下，主要成分OCl-影响漂白作用的因素主要有影响漂白作用的因素主要有影响漂白作用的因素主要有影响漂白作用的因素主要有:第一，溶液的第一，溶液的第一，溶液的第一，溶液的pHpH

37、值，值，值，值，不宜不宜 较好较好次氯酸盐次氯酸盐(XOCl)7 911双氧水双氧水(H2O2)碱性碱性(7)酸性酸性高锰酸钾高锰酸钾(KMnO4)11.2 9.0亚氯酸钠亚氯酸钠(NaClO2)3 3.53.8 第二，有效氯浓度不宜过高，第二，有效氯浓度不宜过高，0.5g/L1.5g/L第三，处理时间不宜过长，第三，处理时间不宜过长，2.5 min第四，处理温度不宜高，常温第四，处理温度不宜高，常温当使用次氯酸盐做漂剂时当使用次氯酸盐做漂剂时,在漂白工序之后还必须配在漂白工序之后还必须配以去氯工序，去氯的方法有二以去氯工序，去氯的方法有二:第一，使用还原剂去氯第一，使用还原剂去氯,如亚硫酸钠

38、如亚硫酸钠(Na2SO3),硫代硫硫代硫酸钠酸钠(Na2S2O3)及亚硫酸氢钠及亚硫酸氢钠(NaHSO3)等。等。第二，直接用无机酸第二，直接用无机酸(常用硫酸常用硫酸)洗涤纤维洗涤纤维,原理为原理为或者或者目的：在原麻煮练的基础上对已脱过胶的麻在精练碱目的：在原麻煮练的基础上对已脱过胶的麻在精练碱液中再施以焖煮处理液中再施以焖煮处理,以便进一步降低精干麻的残胶率以便进一步降低精干麻的残胶率,提高纤维的松散提高纤维的松散,柔软柔软,洁白程度。洁白程度。精精 练练常用精练碱液的配方及工艺常用精练碱液的配方及工艺:氢氧化钠氢氧化钠 2%碳酸钠碳酸钠 2%肥皂肥皂,合成洗涤剂等合成洗涤剂等 2%精练

39、时间精练时间 4h左右左右 温度温度 100 浴比浴比 1:151:20目的：目的：使脱胶麻纤维松散，使脱胶麻纤维松散，柔软，柔软，改善纤维的表改善纤维的表面状态及机械物理性质。面状态及机械物理性质。给油就是将所需的油脂与适当的乳化剂和水制给油就是将所需的油脂与适当的乳化剂和水制成油在水中的乳化液，再加水稀释放于给油槽中，成油在水中的乳化液，再加水稀释放于给油槽中，而后将已脱水并抖松的麻束浸于其中，完成给油而后将已脱水并抖松的麻束浸于其中，完成给油过程。过程。化学脱胶工程中的物理化学处理工艺化学脱胶工程中的物理化学处理工艺给油给油传统的给油工艺参数传统的给油工艺参数:给油槽内油浴温度给油槽内油

40、浴温度 85以上以上焖煮时间焖煮时间 4h以上以上给油后精干麻的含油率给油后精干麻的含油率 0.7%1.5%新型的上油工艺新型的上油工艺:油剂用量油剂用量 2%2.5%给油温度给油温度 不超过不超过50为宜为宜在连续给油机上在连续给油机上 仅需仅需2min溶液的溶液的pH值值 以不超过以不超过8为好为好打纤，其实质是利用机械的打击作用打纤，其实质是利用机械的打击作用(伴以高压伴以高压水的冲洗水的冲洗)去除纤维表面上吸附的糊状胶杂质，去除纤维表面上吸附的糊状胶杂质，破坏脱胶麻中的束状结构，制取出分离性能较破坏脱胶麻中的束状结构，制取出分离性能较好的麻纤维。好的麻纤维。化学脱胶工程中的机械处理工艺

41、化学脱胶工程中的机械处理工艺打纤打纤干干 燥燥自然干燥阴干日晒人工干燥烘房烘燥机2 麻纤维的微生物脱胶麻纤维的微生物脱胶n利用微生物的生命活动选择性地脱去原料中的胶质（果胶，利用微生物的生命活动选择性地脱去原料中的胶质（果胶，半纤维素，木质素），而不破坏纤维素结构的方法，称为半纤维素，木质素），而不破坏纤维素结构的方法，称为微生物脱胶。微生物脱胶。n果胶物质的分解过程果胶物质的分解过程果胶果胶半乳糖醛酸、半乳糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、乙酸、甲醇等木糖、乙酸、甲醇等第一步，生成可溶性果胶；第一步，生成可溶性果胶；第二步，可溶性果胶分解成甲醇和果胶酸；第二步，可溶性果胶分解

42、成甲醇和果胶酸；n第三步，果胶酸进一步分解为己糖，戊糖，糖第三步，果胶酸进一步分解为己糖，戊糖，糖醛酸，少量有机酸和醇；醛酸，少量有机酸和醇；n第四步，己糖和戊糖沿丁酸发酵过程被分解成第四步，己糖和戊糖沿丁酸发酵过程被分解成丁酸，二氧化碳，氢或水：丁酸，二氧化碳，氢或水：丁酸，二氧化碳，氢或水：丁酸，二氧化碳，氢或水：若在好氧性条件下：若在好氧性条件下：半纤维素的分解过程：半纤维素的分解过程：木质素的分解：木质素的分解：n在好氧性条件下分解较快，如枯草芽孢杆菌、马铃薯杆菌和多在好氧性条件下分解较快，如枯草芽孢杆菌、马铃薯杆菌和多粘梭菌。粘梭菌。n在厌氧性条件下分解则缓慢，如蚀果胶梭菌、费地浸麻

43、梭菌。在厌氧性条件下分解则缓慢，如蚀果胶梭菌、费地浸麻梭菌。厌氧性微生物脱胶过程厌氧性微生物脱胶过程物理变化期物理变化期生物变化期生物变化期机械操作期机械操作期为微生物为微生物生长繁殖生长繁殖创造条件创造条件微生物大微生物大量生长繁殖量生长繁殖清洗，除杂清洗，除杂好氧好氧厌氧厌氧好氧性微生物脱胶过程好氧性微生物脱胶过程物理变化期物理变化期生物变化期生物变化期机械操作期机械操作期为微生物为微生物生长繁殖生长繁殖创造条件创造条件微生物大微生物大量生长繁殖量生长繁殖清洗，除杂清洗，除杂好氧好氧3 麻纤维的改性麻纤维的改性结构：结构：结晶度高，取向度高结晶度高，取向度高性能缺陷：性能缺陷：第一，纤维刚

44、性太大、硬挺，服用麻织物有刺痒感，第一，纤维刚性太大、硬挺，服用麻织物有刺痒感，影响穿着的舒适性；影响穿着的舒适性；第二，纤维细度较粗、较硬且抱合性不良，使纺纱性第二，纤维细度较粗、较硬且抱合性不良，使纺纱性能较差能较差；第三，麻纤维染色性能差，麻织物的颜色偏浅而不鲜第三，麻纤维染色性能差，麻织物的颜色偏浅而不鲜艳，且染色坚牢度较差。艳，且染色坚牢度较差。第一，针对结晶度高、取向度高。第一，针对结晶度高、取向度高。使纤维素大分子膨化、溶胀，削弱麻纤维素内部使纤维素大分子膨化、溶胀，削弱麻纤维素内部结构的横向联结，破坏分子链的定向性，则无定型结构的横向联结，破坏分子链的定向性，则无定型区含量增加

45、（结晶度下降），密度下降。区含量增加（结晶度下降），密度下降。第二，纤维素的酯化和醚化。第二，纤维素的酯化和醚化。由于取代基团的引入，纤维素分子不能恢复到原由于取代基团的引入，纤维素分子不能恢复到原来状态，改变了麻纤维的晶体结构和微细结构，使来状态，改变了麻纤维的晶体结构和微细结构，使结晶度、取向度降低，微晶粒尺寸变小；结晶度、取向度降低，微晶粒尺寸变小；第三，功能基团的接枝。第三，功能基团的接枝。麻纤维改性方法麻纤维改性方法碱法改性：碱法改性：浓碱与纤维素作用生成碱纤维素。浓碱与纤维素作用生成碱纤维素。脱胶麻脱胶麻浸碱浸碱脱碱脱碱抖松抖松酸浴酸浴水洗水洗脱水脱水给油给油脱水脱水抖松抖松烘干。

46、烘干。项项 目目结结晶度晶度()取向度取向度()双折射率双折射率 密度密度（g/cm3）聚合度聚合度改性前改性前改性后改性后91.383.391.387.60.06530.04101.54251.511324071873尿素法改性尿素法改性利用尿素中的利用尿素中的羰羰基与碱基与碱纤维纤维素反素反应应的原理的原理对对麻麻纤维纤维实实行改性的方法。行改性的方法。精干麻精干麻尿素改性处理尿素改性处理脱水脱水抖松抖松酸浴水洗酸浴水洗脱水脱水给油给油脱水脱水抖松抖松烘干。烘干。项项 目目改性前改性前改性后改性后改性效果改性效果()细细 度度(tex)0.7070.842+19.09强强度度（CN/tex

47、）干干湿湿64.1576.3811.7951.7447.5221.2119.3537.7879.90断裂伸断裂伸长长率率（）（）干干湿湿6.28.314.4316.20127.9095.18卷曲度（个卷曲度（个/cm）吸湿率（）吸湿率（）疲疲劳劳强强度（次）度（次）4.766.76131229.5210.5430293100.0022.92130.86尿素法改性尿素法改性黄化法改性黄化法改性控制使纤维素半粘胶化，防止全粘胶化成为粘胶纤维。控制使纤维素半粘胶化，防止全粘胶化成为粘胶纤维。精干麻精干麻碱液碱液处处理理抖松抖松黄化黄化处处理理水洗水洗脱硫脱硫水洗水洗漂白漂白酸洗酸洗脱脱氯氯水洗水洗脱

48、水脱水抖松抖松给给油油脱水脱水抖松抖松烘干。烘干。阳离子化改性阳离子化改性 在纤维素大分子上接上阳离子基团，由于接在纤维素大分子上接上阳离子基团，由于接枝基团化学性能活泼易于与阴离子染料分子结合，枝基团化学性能活泼易于与阴离子染料分子结合，改善了麻纤维的染色性能。同理也可以接上抗静改善了麻纤维的染色性能。同理也可以接上抗静电、防菌等功能性基团，改善抗静电性、防菌性，电、防菌等功能性基团，改善抗静电性、防菌性，使麻纤维向功能化方向发展。使麻纤维向功能化方向发展。2.2.4 2.2.4 其他天然纤维素纤维其他天然纤维素纤维其他天然纤维素纤维其他天然纤维素纤维一、竹纤维一、竹纤维n竹炭纤维：将竹子经

49、过竹炭纤维：将竹子经过800度高温干燥炭化工艺处理后，形成竹炭，经过特殊度高温干燥炭化工艺处理后，形成竹炭，经过特殊工艺加入粘胶纺丝液中，再经近似常规纺丝工艺纺织出的纤维产品。但是竹工艺加入粘胶纺丝液中，再经近似常规纺丝工艺纺织出的纤维产品。但是竹炭并不能技术加工成纤维，也就是生产过程中将竹炭颗粒附着在纤维丝上，炭并不能技术加工成纤维，也就是生产过程中将竹炭颗粒附着在纤维丝上，产品多用于竹炭包、竹炭枕、竹炭鞋垫、竹炭内衣等。竹炭纤维最大的与众产品多用于竹炭包、竹炭枕、竹炭鞋垫、竹炭内衣等。竹炭纤维最大的与众不同之处，就是每一根竹炭纤维都呈内外贯穿的蜂窝状微孔结构。这种独特不同之处，就是每一根竹

50、炭纤维都呈内外贯穿的蜂窝状微孔结构。这种独特的纤维结构设计，能使竹炭所具有的功能的纤维结构设计，能使竹炭所具有的功能100的发挥出来。的发挥出来。n竹浆纤维：竹浆纤维是一种将竹片做成浆，然后将浆做成浆粕再湿法纺丝制竹浆纤维：竹浆纤维是一种将竹片做成浆，然后将浆做成浆粕再湿法纺丝制成纤维，其制作加工过程基本与粘胶相似。竹浆纤维具有可纺性好、纤维吸成纤维，其制作加工过程基本与粘胶相似。竹浆纤维具有可纺性好、纤维吸湿导湿透气性好、手感柔软、织物悬垂性好、染色性能优良、光泽柔亮等特湿导湿透气性好、手感柔软、织物悬垂性好、染色性能优良、光泽柔亮等特点。开发的竹纤维纺织面料服装具有质地轻、穿着清凉爽快，并