[拼音]：fangzhi xianwei

[外文]：textile fibre

纺织纤维区分为天然纤维和化学纤维两大类。天然纤维是自然界生长形成的。化学纤维经过化学加工形成，其中以自然界的物质为原料，加工成为适宜于纺织应用的纤维，称为人造纤维；天然原料经过合成然后加工而成的纤维，称为合成纤维。

天然纤维的种类很多，长期大量用于纺织的有棉、麻、毛、丝四种。棉和麻是植物纤维，毛和丝是动物纤维。石棉存在于地壳的岩层中，称矿物纤维，是重要的建筑材料，也可以供纺织应用。棉纤维的产量最多，用途很广，纺制成纱线和织物，可供缝制衣服、床单、被褥等生活用品,也可用作帆布和传送带的材料,或制成胎絮供保温和作填充材料。麻纤维大部分用于制造包装用织物和绳索，一部分品质优良的麻纤维可供作衣着。羊毛和蚕丝的产量比棉和麻少得多，但却是极优良的纺织原料。用毛纤维制成呢绒，用丝纤维制成绸缎，缝制衣着，华丽庄重，深受人们喜爱。在纺织纤维中，只有毛纤维具有压制成毡的性能。毛纤维也是织制地毯的最好的原料。

19世纪以前，供纺织应用的纤维全部是天然纤维。19世纪末叶，化学纤维开始有商品生产。最早投入生产的是人造纤维。第一次世界大战以后，合成纤维的研究工作开始发展,聚酰胺纤维在1938年投入商业性生产,迅速发展成为重要的化学纤维，广泛用于衣着和工业等各方面。涤纶、腈纶和尼龙是目前三种用途最广、产量最多的合成纤维。涤纶和腈纶都是第二次世界大战以后40年代中开始生产的。从70年代后期起，涤纶的产量已超过锦纶，在化学纤维中居第一位。世界化学纤维的年产量，已增加到1500万吨，占纺织纤维总产量的50％。化学纤维的用途随产量和品种的增加而不断扩大，除普遍用于各类衣着外，还逐渐进入各种工业领域，在很多领域中已经替代了传统的天然纤维。

世界纺织纤维的总产量在逐年增加，其中合成纤维，尤其是涤纶产量的增加最快，而人造纤维和羊毛的产量，70年代以来变化不大（见表）。20世纪中,世界纺织纤维的产量从1900年的392万吨增加到1981年的3000万吨，大大丰富了纺织品原料的资源。现在，世界每年每人平均消耗纺织纤维约7公斤。

现在,亚洲、南北美洲和非洲各地广泛种植棉花,美国、中国、苏联、印度和巴西等国是主要产棉国。羊毛主要生产国是澳大利亚、新西兰、阿根廷、中国和南非。中国和日本是蚕丝的主要生产国。50年代以来，世界各国都十分重视扩大化学纤维生产的能力。生产化学纤维最多的国家为美国、日本、德意志联邦共和国等。

中国是最早利用蚕丝的国家，几千年中一直保持着生产蚕丝的传统，被誉为“丝绸之国”。丝绸是高贵的纺织品,但蚕丝的产量有限，即使在中国,自古代起也只能供少数人穿用。中国古代人民大量应用苎麻纤维。中国史书《盐铁论》有:“古者庶人耄老而后衣丝,其余则麻枲而已”的记述。中国古代只在西南和南方边陲湿热地区种植棉花。到宋代，福建等地大量使用棉纤维。明王朝在14世纪建立，强制种棉，植棉区很快扩展到长江流域和黄河流域,改变了中国纺织纤维生产的面貌,“不麻而布，不茧而絮”，棉纤维“衣被天下”，成为中国最主要的衣着和生活用纺织品的原料。中国的化学纤维生产开始于20世纪40年代，自50年代起增长的速度加快，80年代初期，生产规模已达60万吨左右，并且仍在急剧增长之中。

纺织纤维的类别和特征

植物纤维

植物纤维是种子植物体内纵向延长的厚壁细胞，横向尺寸纤细，长度方向的尺寸则大得多。自然界植物纤维资源十分丰富，广泛存在于植物的躯干和枝叶中，能用来作为纺织纤维的只有其中的一小部分。

植物纤维的主要化学组成是纤维素，又称天然纤维素纤维。纤维素是很多葡萄糖残基联结成的线型高分子物。在植物纤维的胞壁中，纤维素线型大分子平行排列，成束集积。相邻大分子葡萄糖残基上的羟基成氢键结合，保持规整的结晶结构。纤维胞壁中线型大分子排列的平行程度和结晶结构的完整情况，对纤维的性质包括强度、弹性和伸长能力等有重要影响。各种天然纤维素纤维的性质不完全相同，胞壁内大分子排列不同是主要原因。纤维素大分子上的羟基能和一些化学试剂起酯醚等反应，形成纤维素酯或纤维素醚，供各种工业用途，也能和水分子或染料分子结合，使纤维吸湿和染色，适应纺织加工和服用的需要。在植物纤维的胞壁中，除纤维素外还含有果胶物质、蛋白质以及蜡质和脂肪等。这些物质常被称为纤维素的伴生物。纤维素伴生物含量的不同，也能决定纤维素纤维的一些物理和化学性质的差异。

植物纤维的外形和表面性状也各有不同，人们常根据这些来识别不同的纤维。纤维的表面性状同纺织加工以及加工成的纺织品的性质有一定关系，因而不同的植物纤维制品常具有不同的风格。

棉纤维

是棉属植物种子表面生长的绒毛，称种子纤维。棉纤维所含的蜡质存在于纤维表层，有利于棉纤维的纺纱加工。棉纤维的断面不规则，呈椭圆形，宽约十几微米。常用每克重纤维的长度米数表示棉纤维的粗细，称为支数。棉纤维的支数在5000～8000之间，纤维愈细，支数愈高。也可用旦表示纤维细度，棉纤维的细度在1.1～2旦之间，随棉的品种而异。棉纤维的长度也随品种的不同而不同。品质优良的长绒棉主体长度可达36毫米或更长，中等品质的细绒棉主体长度一般在29毫米左右。棉纤维的强度和它的使用价值关系很大，70年代以来愈益受到重视。不同品种的棉纤维，强度的差异可能很大。拉断长绒棉纤维约需5克的力,拉断细绒棉纤维所需的力约为4克,折合成同样粗细的纤维的拉断强力（即纤维的强度，用克/旦表示），分别约为5克/旦和3克／旦。纤维内大分子束的取向度（与纤维轴平行的程度）以及结晶度（结晶部分所占的比例）对纤维的强度有明显影响。长绒棉胞壁中纤维素大分子的取向度，明显地高于细绒棉中的取向度。

麻

双子叶植物茎的韧皮层内部有丛生成束的韧皮纤维。单子叶植物的叶鞘和叶身内有维管束纤维，称叶纤维。韧皮纤维和叶纤维统称为麻纤维。自然界麻纤维资源丰富，品种很多，大量种植用于纺织的就不下十余种。一部分韧皮纤维（如苎麻、亚麻、罗布麻）胞壁不木质化，纤维的粗细长短和棉相近，可用来织制衣着材料。另一些韧皮纤维(如黄麻、槿麻等)胞壁木质化，纤维短，只适宜纺制绳索和包装用麻袋等。叶纤维比韧皮纤维粗硬，只能制做绳索等，称硬质纤维。韧皮纤维称软质纤维。

植物体内的麻纤维由胶质粘结成片，制取时须除去胶质，使纤维分离，称为脱胶。苎麻和亚麻可分离成单纤维，黄麻等纤维短，只能分离成适当大小的纤维束进行纺纱，这种纤维束称工艺纤维。在纺织用的麻纤维中，胶质和其他纤维素伴生物较多，精练后，麻纤维的纤维素含量仍比棉纤维低。苎麻纤维的纤维素含量和棉接近，在95％以上，亚麻纤维纤维素含量比苎麻稍低，黄麻和叶纤维等纤维素含量只有70％左右或更少。

苎麻和亚麻纤维胞壁中纤维素大分子的取向度比棉纤维大，结晶度也好，因而纤维的强度比棉纤维高，可达6.5克/旦，拉伸到断裂时的伸长率小，只有棉纤维的一半,约3.5％，比棉纤维脆。苎麻和亚麻纤维表面平滑，较易吸附水分，水分向大气中发散的速度较快。纤维较为挺直，不易变形，适作夏季衣着，有凉爽的特点。

动物纤维

属蛋白质纤维。毛纤维的组成为角朊蛋白质，蚕丝纤维的组成为丝朊蛋白质。角朊由近20种氨基酸组成，氨基酸的基有些带酸性，有些为碱性，另外一些为中性。角朊线型大分子上有大量羟基，因而毛纤维的化学反应活泼，能吸附水分子，并能和多种化学试剂起作用。角朊分子可以由氢键联结而成结晶结构。角朊分子中含有10％左右的胱氨酸，相邻分子的胱氨酸能相互结合形成二硫键，使角朊分子横向联结成网状，有稳定角朊结构的作用。毛织物经过熨烫能去除表面的皱痕，使织物平挺，或产生折缝，并且在使用中能长期保持。这一作用称为定形。二硫键在毛织物定形中起重要作用。在热湿作用下，角朊分子间的二硫键被拆开，所加外力使纤维变形，分子间的排列状态改变，在纤维变形稳定的新的位置上，在有控制热湿等条件下，分子间能产生新的二硫键，使纤维结构稳定，变形不再恢复而定形。例如，将毛织物折叠，毛纤维被压弯曲，在湿润的条件下熨烫，弯曲的毛纤维内分子间的二硫键被拆开，纤维内的应力使分子间产生滑移，分子呈松弛状态。在这新位置上分子间形成新的二硫键，纤维的弯曲不能恢复，织物遂能保持长久不变的折缝。丝朊蛋白质也是由约20种氨基酸组成，各种氨基酸的比例与角朊不同，特点是不含有胱氨酸，因而定形作用不明显。丝朊中氨基酸的支链较小，大分子侧向伸出的链少，分子更易于平行排列而形成结晶，所以蚕丝的强度大于毛纤维。

毛纤维的毛干分成明显的两部分，包覆表层的叫鳞片层，组成毛干实体的主要部分为皮质层。粗壮的毛中心部分有充满空气的毛髓。鳞片层由很多片状角质细胞组成，象鱼鳞或叠瓦那样覆盖着整个毛干。毛纤维具有鳞片，是毛纤维制品能够发生毡缩的重要原因。毛纤维的皮质层由多个皮质细胞组成，细胞内一部分角朊大分子形成结晶结构。毛髓中有结构疏松的皮层细胞。

纺织工业主要用毛是绵羊毛。优质绵羊毛细软，全为无毛髓的绒毛。在品质差的绵羊毛中，除绒毛外还含有粗长的有髓毛，称为发毛。山羊属和骆驼属动物毛中，有一部分是粗长的发毛。发毛经机械加工可除去，所得的绒毛是极优良的纺织用毛。这类动物所生的毛纤维称特种动物毛，有绒山羊毛、骆驼毛和羊驼毛等。兔毛有毛髓，十分细软，是价格昂贵的纺织用毛。纺织用毛纤维的断面近于圆形，优良毛纤维直径在20微米左右或更细。毛纤维的直径愈小品质愈好，粗毛的直径常接近50微米或更大。

蚕作茧时所吐的丝，含有两根由丝朊组成的平行丝缕,四周由丝胶包覆。丝缕表面平滑,断面呈三角形。经过精炼后丝胶被除去，丝缕呈现精亮柔和的闪光光泽。

石棉是纤维状镁、铁、钙的硅酸盐矿物的总称，以矿脉或岩枝的形态存在于地层中。根据化学成分和结晶构造可分为角闪石石棉（青石棉）和蛇纹石石棉（温石棉）两类。石棉具有耐酸、耐碱和耐热的性能，又是热和电的不良导体。长度较长的石棉纤维是纺织原料，用来制造防火纺织物。

人造纤维

粘胶纤维是最大量的人造纤维，用天然纤维素制成，称人造纤维素纤维。它是用木材、棉短绒或某些草类的纤维素，经浓氢氧化钠溶液和二硫化碳处理生成黄酸纤维素的钠盐，制成粘胶溶液，然后通过喷丝头形成丝缕，在凝固液中凝固还原得到的纤维素纤维。粘胶纤维可以制成不同的粗细，切成所需要的长度。长短粗细和毛纤维相近的称人造毛，和棉纤维相近的称人造棉，长丝状的称人造丝。

在制备粘胶溶液的过程中，部分纤维素分子断裂。在不同纺丝条件下所形成的丝缕中，纤维素分子的平行程度和结晶情况不同，因而粘胶纤维的性质受着加工工艺的影响。普通粘胶纤维的断面为锯齿形，表皮和芯层的结构差异较大，浸湿后横向尺寸膨胀变大，强度降低到干燥时强度的一半左右。强力丝的断面呈圆形，结构均匀，强度高，浸湿时强度不明显降低。富强纤维是重要的粘胶纤维品种之一，它的特点是润湿时强度降低较少，拉伸变形也比较小，断面近于圆形，内部结构较均匀。因其在湿态时杨氏弹性模量降低很少，常称为高湿模量纤维。

纤维素不易被溶解，但可溶解在铜铵溶液中。用纤维素的铜铵溶液为纺丝液得到的纤维称铜铵纤维。铜铵纤维的强度比粘胶纤维的强度稍好，而且纤维较细。

醋酸纤维也叫醋酸纤维素纤维或醋酯纤维。纤维素同醋酸作用生成醋酸纤维素，可溶于丙酮中，用来纺丝，得到醋酯纤维。醋酸人造丝是丝绸工业和针织工业的重要原料。

玻璃纤维虽不属高分子材料，但常被认为是人造纤维的一种，是将玻璃熔融，然后纺得的，是重要的结构材料，也用作纺织生产的原料，有抗酸碱等化学试剂腐蚀的作用。

合成纤维

近代的合成纤维，都是以石油或天然气为原料，经过合成为高分子，然后纺丝而制得的。

涤纶

由聚对苯二甲酸乙二酯组成，是聚酯纤维的一种。涤纶分子上没有羟基等极性基团，不会同水分子形成氢键结,吸湿性很低。涤纶分子易于伸直,没有支链，在加热的条件下，能够形成分子伸直、平行、结晶度好的结构，成为强度高、弹性好的优良纺织纤维。涤纶的用途很广，大量用于制造衣着和工业中制品。涤纶具有极优良的定形性能。涤纶纱线或织物经过定形后生成的平挺、蓬松形态或褶裥等,在使用中经多次洗涤,仍能经久不变。

锦纶

是中国所产聚酰胺类纤维的统称，国际上称尼龙。锦纶的品种很多,有锦纶6、锦纶66、锦纶11、锦纶610等。其中最主要的是锦纶66和锦纶6。各种锦纶的性质不完全相同，共同的特点是大分子主链上都有酰胺链，能够吸附水分子，可以形成结晶结构，耐磨性能极为优良，都是优良的衣着用纤维。高强度的锦纶长丝是工业用绳索的重要原料，具有能承受冲击负荷、耐腐蚀等性能。锦纶的比重很小，适宜制做渔网等用具。

腈纶

主要成分是丙烯腈，包含少量其他成分。加入少量其他成分后，染色性能明显改善。腈纶性能受温度作用的影响较大，常用热处理来改变腈纶的品质，如提高尺寸的稳定性。

经过长期使用的合成纤维还有丙纶、维纶和乙纶等。扩大这些纤维的适用范围，提高它们的性能的研究工作仍在进行。

一些高强度、高模量、耐高温的合成纤维正在发展中。芳纶是其中之一，它是芳香族聚酰胺纤维。聚对苯二甲酰对苯二胺纤维是芳纶中的重要品种。这种纤维的商品名为“开夫拉”(Kevlar)。它的强度比涤纶或锦纶大 3倍，接近于钢丝的强度。由于它的比重只有钢丝的1/5,按单位重量计它的强度比钢丝大好几倍。普通纤维不能承受较高的温度，在200℃的条件下,棉、丝纤维严重分解，锦纶和涤纶明显软化，开夫拉的强度只降低约25％。碳纤维也已经成为重要的结构纤维，碳纤维大都用腈纶纤维炭化获得。

纺织纤维的共性

纤维的种类极多，用作纺织原料的纤维除价格和供应稳定等经济因素外，应该具有使用所需要的性能以及适应纺织加工的条件。优良的纺织纤维应该能够便于纺织加工和适于多种用途。现在还不能举出一种纤维在一切方面都极优越。各种纺织纤维都在某几个方面有其特点。有一些性质是纺织纤维所应具备的。

吸湿性

纺织纤维的吸湿性能是衣着用纺织纤维所必须具备的。衣服中的纤维吸收人体表面的水汽，同时把水汽传递到衣服表面,发散到大气中去,使人体排泄的汗液蒸发，解除湿闷的感觉。纤维吸附水分使导电能力大大提高。例如，棉纤维的回潮率从4％增加到7.5％时，电阻值下降三个数量级，质量比电阻由10¹⁰欧姆·克/厘米²降低到10⁷欧姆·克/厘米²。纤维导电能力的提高,使加工或使用时摩擦产生的静电及时逃逸，消除或减轻了静电积累现象。纺织加工时,纤维的电阻须保持在10⁷欧姆·克/厘米²以下，超过这一数值，纤维的运动将受到静电作用的明显干扰，影响生产的正常进行。纤维积累静电，会导致尘粒附着而成污垢。吸湿性好的纤维，在水中使水分子大量进入纤维内部的空隙，纤维发生膨胀，有利于染料分子进入和吸着，增加染色效果。

天然纤维和人造纤维都有优良的吸湿性能，符合穿着和加工的要求。吸湿性低是合成纤维的共同特性。合成纤维在穿着舒适感上远不及天然纤维和人造纤维，需要和天然纤维或人造纤维混纺或交织制成织物来弥补这一不足。合成纤维在纺织加工中须采取消除静电的措施，如加消静电剂或控制温湿度等。

合成纤维的吸湿性能差是由于大分子上缺少羟基等极性基团。羟基的存在是易于染色的条件。不吸湿的合成纤维染色性能也差，须采用特殊的染色工艺。

热塑性

合成纤维加热到一定程度便会软化，温度再行升高便熔融成为液体。合成纤维有明显的软化点和熔点。在加热过程中，合成纤维的机械性能如弹性模量、弹性恢复系数等逐渐改变，在低于软化点的某一个或几个温度时变化特别显著，这时的温度叫做玻璃化温度。在玻璃化温度以上纤维的变形,如拉伸伸长,或织物折叠加压形成褶裥，会保持到温度降至玻璃化温度以下。除去外力后，这种变化也不再消失，而会长期存在。纤维的这一性能称为热塑性。合成纤维都具有这一特性。各种纤维的热塑性能的显著程度以及玻璃化温度、软化点和熔点等都不相同，而随纤维内部结构如结晶度等而异。

纤维的热塑性被利用来对纤维定形,称为热定形(见化学纤维后加工),在纺织加工中广泛应用。例如，腈纶拉伸定形后切制成高收缩纤维，和普通未经过定形的腈纶短纤维混纺成纱。在自由状态下加热到腈纶的玻璃化温度以上，已定形的高收缩纤维回缩使纱线缩短，未定形的正常纤维被压缩成直径较大的螺旋体，纱线便会变得蓬松而成为膨体纱（见变形纤维）。锦纶或涤纶长丝经过卷曲定形，便成为蓬松伸长能力很大的弹力丝，涤纶混纺织物经热定形可获得免烫和洗可穿效应。

天然纤维和人造纤维没有热塑性，因而缺乏热定形特性。羊毛纤维在湿热条件下定形效果比合成纤维差得多，即使在严格控制的工艺条件下，毛织物热湿处理所获得的定形效果也会在使用中逐渐消失，难以达到永久定形的效果。

弹性和强度

穿着用的织物应该柔软而具有弹性，也就是说，在不很大的外力作用下能够产生较大的变形，当外力除去后应有充分恢复变形的能力。不易变形的纤维和织物，刚直板硬；回弹能力不足的纤维和织物，不挺刮，缺乏身骨，都是弹性不良的表现。羊毛和蚕丝的弹性很好，制成地毯或起绒织物，绒毛不倒伏，绒面平整。但是羊毛和蚕丝纤维的吸湿性高，在附着较多的水分子时恢复变形的能力变差，因此，用羊毛或蚕丝制成的衣着，在长期穿用中，尤其在经过洗涤后，仍有生成褶皱的情况，表现出弹性不足。纤维素纤维属刚硬的纤维，弹性较差。合成纤维的弹性优越，经过定形处理后恢复变形的能力更强。在目前大量生产的纤维中，涤纶的弹性最好。合成纤维拉伸至断裂的伸长率较大，常能达到未拉伸前长度的40％或更多。在很大的拉伸变形下，外力除去后相当一部分的变形仍能恢复。

纤维的拉伸强度是决定纤维使用时坚牢程度的主要因素。合成纤维的拉伸强度比天然纤维大得多，制成的纺织品的坚牢耐用程度也比天然纤维织物高得多。在各种工业应用方面，合成纤维纺织品已能代替天然纤维纺织品，而且应用范围还在扩大。高强度合成纤维已成为重要的结构材料。

可纺性

除蚕丝外，天然纤维都是长度有限的短纤维,须经过纺纱加工制成细纱,然后才能制成纱、线、绳、布匹和带子等。

纤维有一定的长度才能纺制成连续的细纱。纤维越细纺成的细纱就越均匀，纺得的细纱也越细。纤维的长度和细度是决定纺纱工艺和细纱品质的重要因素，也是评定纤维可纺性能的重要指标。纤维的强度与细纱的强度有直接关系，细纱中纤维强度的作用，还与纤维表面的摩擦性状有关。纺纱中，各根纤维靠相互牵引而运动，纤维间需要有一定的摩擦力。但纤维间的摩擦力必须受到限制,不能干扰纤维间的相对运动。因此,纤维表面的摩擦性能对于细纱的性能和纺纱加工都有重要影响，因而也是评定纤维可纺性的重要标志。天然纤维的纺纱工艺是在长期实践中形成的。可以选用适宜的纺纱机械处理纤维，适当调节工艺条件包括周围大气的温湿度条件，同时在纤维上添加一些润滑剂，使纺纱顺利进行。但是改变纺纱机械、纺纱工艺条件和添加润滑剂都是有限度的。纤维本身的性状必须能满足纺纱加工的要求。纤维适应纺纱要求的程度称为可纺性。纤维的可纺性常根据纤维的细度、长度、强度以及纤维表面状态来评定。目前，有一半以上的化学纤维是以短纤维的形式加以利用的。除选用合宜的细度和长度以保持良好的细纱性能外，还要考虑纤维的表面性状。纺纱中要求化学纤维有合宜的摩擦性能，并且能防止静电的产生和积累，这样才能使纺纱加工顺利。在制造化学纤维时，在纤维表面涂以适当的油剂。在纺纱工厂中则采取有效的消除静电的措施。使化学短纤维产生卷曲，也是改进可纺性能的有效方法。

纤维改性和变形

天然纤维和化学纤维各有其长处和弱点。天然纤维的弹性比化学纤维差，容易收缩，容易起皱,衣着在洗涤后,需要熨烫。自从化学纤维问世以来，人们作了大量研究来改进天然纤维制品的这方面的不足。天然纤维制品的防皱防缩整理已有很大进展。就实际应用来说，天然纤维制品有一半以上已经过不同程度的整理。天然纤维容易起火燃烧，大宗使用的合成纤维容易熔融成高温粘液，纤维的阻燃整理也已受到人们充分重视，有些国家已经规定童装和医院用床单等必须经过防火处理。合成纤维吸湿性能差。提高合成纤维吸湿效能方面所进行的研究有两个方面：一是研制新的合成纤维；二是改进合成纤维的形态结构，使纤维能吸附较多的水分。这两个方面都已取得很大的进展。研制高强度合成纤维的工作进展很大。近年来，已经大量生产中空、三角形或其他形状断面的化学纤维，使化学纤维具有棉或蚕丝的外观，织制棉型或蚕丝化织物。用两种或多种组分纺制成的复合纤维，具有羊毛形的永久卷曲，已经商业性生产，其他性状的复合纤维也相继出现。

纺织纤维产量与品种不断增加，性能逐步改良。纺织加工方法愈来愈多样化，已能生产出多种新型结构的纺织产品，扩大了纺织纤维的应用范围。新的纺织制品和新纺织品的生产方法，要求更多数量和更好性能的纺织纤维。纺织制品除传统的布匹、呢绒、绸缎和毡毯之外，又有弹力长丝针织物、针刺无纺织布、簇绒地毯、人造毛皮和人造麂皮等，这些都是纤维生产和纺织加工综合开发的成果。

参考书目

1. W. Merton and J. Hearle, Physicɑl　properties of textile fibre, 2nd ed.,The Textile Institute,London,1975.

参考文章

• 纺织纤维与纺织物有什么区别？居家/装修