纖維

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讀音:xiān wéi

纖維(Fiber): 聚合物經(jīng)一定地機(jī)械加工(牽引、拉伸、定型等)后形成細(xì)而柔軟地細(xì)絲,形成纖維。纖維具有彈性模量大,受力時形變小,強(qiáng)度高等特點(diǎn),有很高的結(jié)晶能力,分子量小,一般為幾萬?! ?/p>

目錄

纖維分類

一、天然纖維

天然纖維是自然界存在的,可以直接取得纖維,根據(jù)其來源分成植物纖維和動物纖維兩類。

(一)植物纖維

植物纖維是由植物的種籽、果實(shí)、莖、葉等處得到的纖維,是天然纖維素纖維。從植物韌皮得到的纖維如亞麻、黃麻、羅布麻等;從植物葉上得到的纖維如劍麻、蕉麻等。植物纖維的主要化學(xué)成分是纖維素,故也稱纖維素纖維。

植物纖維包括:種子纖維、韌皮纖維、葉纖維、果實(shí)纖維。

種子纖維:是指一些植物種子表皮細(xì)胞生長成的單細(xì)胞纖維。如棉、木棉。

韌皮纖維:是從一些植物韌皮部取得的單纖維或工藝?yán)w維。如:亞麻、苧麻、黃麻、竹纖維。

葉纖維:是從一些植物的葉子或葉鞘取得的工藝?yán)w維。如:劍麻、蕉麻。

果實(shí)纖維:是從一些植物的果實(shí)取得的纖維。如:椰子纖維。

(二)動物纖維

動物纖維是由動物的毛或昆蟲的腺分泌物中得到的纖維。從動物毛發(fā)得到的纖維有羊毛、兔毛、駱駝毛、山羊毛、牦牛絨等;從動物腺分泌物得到的纖維有蠶絲等。動物纖維的主要化學(xué)成分是蛋白質(zhì),故也稱蛋白質(zhì)纖維。

動物纖維 (天然蛋白質(zhì)纖維) 包括:毛發(fā)纖維和腺體纖維。

毛發(fā)纖維: 動物毛囊生長具有多細(xì)胞結(jié)構(gòu)由角蛋白組成的纖維。 如:綿羊毛、山羊絨、駱駝毛、兔毛、馬海毛。

絲纖維: 由一些昆蟲絲腺所分泌的,特別是由鱗翅目幼蟲所分泌的物質(zhì)形成的纖維,此外還有由一些軟體動物的分泌物形成的纖維。如:蠶絲?! ?/p>

二、化學(xué)纖維

化學(xué)纖維是經(jīng)過化學(xué)處理加工而制成的纖維??煞譃槿嗽炖w維和合成纖維兩類。

(一)人造纖維

人造纖維是用含有天然纖維或蛋白纖維的物質(zhì),如木材、甘蔗、蘆葦、大豆蛋白質(zhì)纖維等及其他失去紡織加工價值的纖維原料,經(jīng)過化學(xué)加工后制成的紡織纖維。人造纖維也稱再生纖維。主要的用于紡織的人造纖維有:黏膠纖維、醋酸纖維、銅氨纖維。

(二)合成纖維

合成纖維的化學(xué)組成和天然纖維完全不同,是從一些本身并不含有纖維素或蛋白質(zhì)的物質(zhì)如石油、煤、天然氣、石灰石或農(nóng)副產(chǎn)品,先合成單位,再用化學(xué)合成與機(jī)械加工的方法制成纖維。如聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙燃腈纖維、聚丙燃纖維、聚氯乙烯纖維、滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、氯綸等。  

纖維在各行各業(yè)中

纖維在紡織業(yè)

纖維是天然或人工合成的細(xì)絲狀物質(zhì).在現(xiàn)代生活中,纖維的應(yīng)用無處不在,而且其中蘊(yùn)含的高科技還不少呢。導(dǎo)彈需要防高溫,江堤需要防垮塌,水泥需要防開裂,血管神經(jīng)需要修補(bǔ),這些都離不開纖維這個小身材的“神奇小子”。

聚丙烯晴纖維

穿得舒服, 御寒防曬,是我們對衣服的最初要求,如今這個要求已很容易達(dá)到。海藻碳纖維做成衣服后,穿著時能長期使人體分子摩擦產(chǎn)生熱反應(yīng),促進(jìn)身體血液循環(huán),因此能蓄熱保溫,而防紫外線輻射的纖維制成衣服便可減少我們夏日撐傘的麻煩。

不過現(xiàn)在人們不僅要求穿得暖和,還增加了許多新要求,纖維都能一一滿足:過去的年代曾經(jīng)流行過 “滌蓋棉”、“丙蓋棉”,面料外滌里棉,是因?yàn)槊藓图∧w的親和性好,而滌與丙綸結(jié)實(shí)耐磨,方便洗滌。現(xiàn)在的新材料有了顛覆性的轉(zhuǎn)變,可以“棉蓋滌”、“棉蓋丙”,新型的抗菌導(dǎo)濕纖維,比通常的纖維直徑?穴10μm一100μm?雪要小,織成的面料可以使汗液透過,卻不附著,這樣汗液便被排到外層的棉布層,衣服貼身面便可隨時保持干爽……千變?nèi)f化,只為了幫我們穿著更舒適?! ?/p>

纖維在軍事

而纖維更大的作用早已不僅停留在日常穿著了,粘膠基碳纖維幫導(dǎo)彈穿上“防熱衣”,可以耐幾萬

絲綢纖維

度的高溫;無機(jī)陶瓷纖維耐氧化性好,且化學(xué)穩(wěn)定性高,還有耐腐蝕性和電絕緣性,航空航天、軍工領(lǐng)域都用得著;聚酰亞胺纖維可以做高溫防火保護(hù)服、賽車防燃服、裝甲部隊(duì)的防護(hù)服和飛行服;碳納米管可用作電磁波吸收材料,用于制作隱形材料、電磁屏蔽材料、電磁波輻射污染防護(hù)材料和“暗室”(吸波)材料?! ?/p>

纖維在環(huán)保

聚乳酸作為可完全生物降解性塑料,越來越受到人們重視??蓪⒕廴樗嶂瞥赊r(nóng)用薄膜、紙代用品、紙張塑膜、包裝薄膜、食品容器、生活垃圾袋、農(nóng)藥化肥緩釋材料、化妝品的添加成分等?! ?/p>

纖維在醫(yī)藥

方面的應(yīng)用已非常廣泛。甲殼素纖維做成醫(yī)用紡織品,具有抑菌除臭、消炎止癢

纖維織物

、保濕防燥、護(hù)理肌膚等功能,因此可以制成各種止血棉、繃帶紗布,廢棄后還會自然降解,不污染環(huán)境;聚丙烯酰胺水凝膠可能控制藥物釋放;聚乳酸或者脫乙酰甲殼素纖維制成的外科縫合線,在傷口愈合后自動降解并吸收,病人就不用再動手術(shù)拆線了?! ?/p>

纖維在建筑領(lǐng)域

防滲防裂纖維可以增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度和防滲性能,纖維技術(shù)與混凝土技術(shù)相結(jié)合,可研制出能改善混凝土性能,提高土建工程質(zhì)量的鋼纖維以及合成纖維,前者對于大壩、機(jī)場、高速公路等工程可起到防裂、抗?jié)B、抗沖擊和抗折性能,后者可以起到預(yù)防混凝土早期開裂,在混凝土材料制造初期起到表面保護(hù)。在公路、水電、橋梁、國家大劇院、上海市公安局指揮中心屋頂停機(jī)坪、上海虹口足球場等大型工程中已露了一手?! ?/p>

纖維在生物科技

隨著生物科技的發(fā)展,一些纖維的特性可以派上用場。類似肌肉的纖維可制成“人工肌肉”、“人體器官”。聚丙烯酰胺具有生物相容性,一直是人體組織良好的替代材料,聚丙烯酰胺水凝膠

高吸水吸濕纖維

能夠有規(guī)律地收縮和溶脹,這些特性正可以模擬人體肌肉的運(yùn)動。

膠原是人體中最多的蛋白質(zhì),人體心臟眼球、血管、皮膚、軟骨及骨路中都有它的存在,并為這些人體組織提供強(qiáng)度支撐。合成納米纖維能在骨折處形成一種類似膠質(zhì)的凝膠,引導(dǎo)骨骼礦質(zhì)在膠原纖維周圍生成一個類似于天然骨骼的結(jié)構(gòu)排列,修補(bǔ)骨骼于無形之中。

蜘蛛絲一直是人類想要模仿制造的,天然蜘蛛絲的直徑為4微米左右,而它的牽引強(qiáng)度相當(dāng)于鋼的5倍,還具有卓越的防水和伸縮功能。如果制造出一種具有天然蜘蛛絲特點(diǎn)的人造蜘蛛絲,將會具有廣泛的用途。它不僅可以成為降落傘和汽車安全帶的理想材料,而且可以用作易于被人體吸收的外科手術(shù)縫合線。  

纖維在塑料

纖維的充填能有效地提高塑料的強(qiáng)度和剛度。纖維增強(qiáng)塑料屬剛性結(jié)構(gòu)材料。

纖維增強(qiáng)塑料主要有兩個組分?;w是熱固性塑料或熱塑性塑料,用纖維材料充填。通

聚丙烯晴纖維

?;w的強(qiáng)度較低,而纖維填料具有較高的剛性但呈脆性。兩者復(fù)合得到的增強(qiáng)塑料中,纖維承受很大的載荷應(yīng)力,基體樹脂通過與纖維界面上的剪切應(yīng)力,支撐了纖維傳遞了外載荷。

熱固性塑料纖維增強(qiáng)塑料略寫成FRP(fiber reinforced plastics),熱塑性纖維增強(qiáng)塑料略寫成FRTP(fiber reinforced thermoplastics).若用玻璃纖維增強(qiáng)則前綴G,如GFRP、GFRTP;如用碳纖維增強(qiáng)前綴C;用硼纖維則前綴B;用芳綸聚酰胺纖維(Kevlar)增強(qiáng)則前綴K。

增強(qiáng)塑料以玻璃纖維使用占優(yōu)勢,其品種很多,無堿玻璃(E-glass)為常用普通纖維,堿金屬氧化物含量很低,具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性。高強(qiáng)度玻璃纖維(S-glass)含有鎂鋁硅酸鹽等成分,具有比E-glass纖維高10%-50%的強(qiáng)度。由于化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝的不同,還有高模量、中堿和高堿等各種玻璃纖維。碳纖維具有較大的剛性和優(yōu)良的耐腐性,常用于增強(qiáng)熱固性塑料。硼纖維本身是鎢絲和硼的復(fù)合材料,具有較高的彈性模量,但纖維較粗且制造成本高。常用環(huán)氧樹脂作基體。低密度的芳綸纖維國內(nèi)已經(jīng)躬行并使用,它用于承受拉應(yīng)力的纜繩和承力構(gòu)件。

表面處理是在纖維表面涂覆表面處理劑,表面處理劑包括浸潤劑及一系列偶聯(lián)劑和助劑。偶聯(lián)劑能在纖維與基體樹脂間形成一個良好黏合界面,從而有效提高兩者的黏結(jié)強(qiáng)度,也提

纖維特性

高了增強(qiáng)塑料的防水、絕緣和耐磨等性能。

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注記:在數(shù)學(xué)里也有類似的“纖維”的概念,詳見詞條“曲面纖維化”。實(shí)際上,這一概念與日常生活中的“纖維”概念完全一致?! ?/p>

纖維實(shí)驗(yàn)

纖維:21或22號切片

膠原纖維被伊紅染成粉紅色,為粗細(xì)不等的束狀結(jié)構(gòu),交叉排列,有的較直或呈波浪形,其中的原纖維大多看不清。

彈性纖維染成藍(lán)紫色,單條分布而不成束,纖維粗細(xì)不等,有分支,并交織成網(wǎng)。

高倍鏡下繪圖,顯示部分疏松結(jié)締組織。

注解:膠原纖維、彈性纖維、成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞肥大細(xì)胞漿細(xì)胞?! ?/p>

纖維鑒別

各種纖維織品的燃燒特性:

1、 棉、麻、竹等植物纖維和黏膠纖維(主要成分是纖維素):容易燃燒,產(chǎn)生黃色及藍(lán)色火焰,有燒紙或草的氣味。灰燼呈灰色,易飛揚(yáng)。

2、羊毛、蠶絲(蛋白質(zhì)):燃燒緩慢,徐徐冒煙;燃燒時縮成一團(tuán),有特殊的焦臭味;灰燼呈小球狀,一壓即碎。

3、合成纖維:

尼龍:邊燃燒邊熔化,無煙或略有白煙?;鹧嫘。仕{(lán)色。有燒焦的芹菜味,灰燼為淺褐色小硬珠,不易捻碎。

⑵ 滌綸:燃燒時邊卷縮邊熔化邊冒煙,火焰為黃白色,有芳香味,灰燼為褐色小珠,可以用手捻碎。

⑶ 腈綸:一邊緩慢燃燒,一邊熔化,火焰為亮白色,有時略有黑煙,有魚腥味,灰燼為黑色小珠,脆而易碎。

⑷ 維尼綸:緩慢燃燒并迅速收縮,火焰小,呈紅色,,有黑煙和特殊氣味,灰燼為褐色小珠,可用手捻碎。

⑸ 氯綸:難于燃燒,當(dāng)接近火焰時邊收縮邊燃燒,離火即滅,有氯氣的氣味,灰燼為黑色硬塊。

⑹ 丙綸:燃燒時邊卷縮邊熔化,火焰明亮,呈藍(lán)色,有燃燒蠟質(zhì)的氣味,灰燼為硬塊,但可以捻碎。

⑺ 玻璃纖維:不燃燒,熔融不變色,灰燼為本色,小玻璃珠狀。

參看

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