服装材料学：纤维

       纤维是组成服装材料的基本元素，是服装各种服用性能的根基。纤维是指直径在数微米到数十微米，长度比直径大许多倍甚至上千倍的细长物质，但并不是所有的纤维都可以用作纺织纤维，纺织纤维是指长度在数十毫米以上，具有一定的强度、一定的可挠曲性和其他服用性能的纤细物质。

 纤维的主要性能指标

       1、物理性能指标：长度，细度，比重，光泽，吸湿性，热性能，电性能，卷曲度。

       2、稳定性能指标：高温和低温的稳定性，对光－大气的稳定性，化学试剂的稳定性，微生物作用的稳定性。

       3、机械性能指标（力学性能指标）：断裂强度，初始模量，回弹性，断裂伸长，耐多次变形性。

       4、加工性能指标：抱合性，起静电性，染色性。

服装用纤维原料的基本属性

       用作服装原料的纤维，必须具备一定的条件，才能符合纺织加工和服用的要求。一般纺织纤维具有如下性质：

       1、具有一定的长度和细度。长度须在几十毫米以上，而细度则要求在一定的粗细范围内。

       2、具有一定的强度和可挠性。强度是指纤维是否结实，是否容易被拉断，代表着纤维的耐用性，一般可用断裂强度表示。可挠性表示纤维抵抗弯曲变形的能力，可反映纤维的弹性、柔韧性和延伸性，是纤维最重要的性质之一。

       3、具有一定的化学稳定性。纤维应对热稳定，对酸、碱、氧化剂等化学物质有一定的耐受和抵抗能力。

       4、具有良好的染色性能。在一定的条件下，能和染料分子结合且具有一定的色牢度。

       5、具有一定的服用性能。纤维除结实耐用外，还应使服装满足人体生理上的需要，如隔热保温、吸湿透气、伸缩变形等，以达到服装穿着舒适的目的。

       6、具有一定的耐气候性能。大气中的各种物质的作用会影响纤维制品的颜色和光泽，作为纺织用纤维必须具有一定的抵抗这些外界作用的能力。

服装用纤维原料的分类

       根据纤维的来源，服装用纤维原料可分为天然纤维和化学纤维俩大类。

       1、天然纤维：天然纤维是自然界存在的、可以直接获得的纤维。天然纤维又可分为植物纤维、动物纤维和矿物纤维三种。

       （1）植物纤维：植物纤维又称天然纤维素纤维，是由植物上种籽、果实、茎、叶等处获得的纤维。它包括种子纤维、韧皮纤维和叶纤维等。

       A、种子纤维：如棉、木棉等

       B、韧皮纤维：如苎麻、亚麻、黄麻、槿麻、罗布麻等

       C、叶纤维：如剑麻、蕉麻等。

       （2）动物纤维 ：动物纤维又称天然蛋白质纤维，是由动物的毛发或昆虫的腺分泌物中取得的纤维。它包括毛发类和腺分泌物类。

       A、毛发类：指羊毛、山羊绒、驼毛、兔毛、牦牛绒等

       B、腺分泌物类：指桑蚕丝、柞蚕丝、蓖麻蚕丝、木薯蚕丝等。

       （3）矿物纤维：矿物纤维又称天然无机纤维，是由矿物中提取的纤维。主要包括各类石棉。

       2、化学纤维：化学纤维是指由人工加工制造成的纤维状物体，化学纤维又可分为人造纤维和合成纤维两大类。

       （1）人造纤维：人造纤维也称再生纤维，是由天然聚合物或失去纺织加工价值的纤维原料制成的纤维。包括人造纤维素纤维、人造蛋白质纤维、人造无机纤维和人造有机纤维。

       A、人造纤维素纤维：指粘胶纤维、铜氨纤维、醋酯纤维、竹粘纤维等。

       B、人造蛋白质纤维：指大豆纤维、花生纤维、蛹蛋白纤维、牛奶丝纤维等。

       C、人造无机纤维：指玻璃纤维、金属纤维、碳纤维等。

       D、人造有机纤维：指甲壳素（蟹壳）纤维、海藻胶纤维等。

       （2）合成纤维 ：合成纤维占化学纤维的绝大部分，是由天然小分子化合物经人工合成有机聚合物后而制得的纤维。包括聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维等多种品种。

       A、聚酯纤维：指涤纶纤维，也称作达可纶、特丽纶、帝特纶等。

       B、聚酰胺纤维：指锦纶纤维，也称为尼龙、耐纶、卡普隆等。

       C、聚丙烯腈纤维：指腈纶纤维，也称为奥纶、开司米纶、爱克斯纶等。

       D、聚乙烯醇纤维：指维纶纤维，也称作维尼纶、妙纶等。

       E、聚氯乙烯纤维：指氯纶纤维，也称作天美纶、滇纶等。

       F、聚丙烯纤维：指丙纶纤维，也称其为帕纶。

       G、聚氨基甲酸酯纤维：指氨纶纤维，也称弹性纤维、司潘德克斯纤维等。

       H、其它纤维：包括芳纶1414、氟纶、碳纤维等。

服装用纤维原料的形态结构特征

       纤维的形态结构特征是指在光学显微镜或电子显微镜下所观察到的纤维的断面形状、纵向特征结构。由于不同纤维的纵横形态各不相同常可用来鉴别各类纤维。

       影响纤维服用性的形态结构特征有纤维的长度、细度和横断面、纵截面形状及纤维内部存在的各种缝隙和孔洞。

       1、纤维的长度：对织物的外观和纱线的质量及织物的手感有影响。

       2、纤维的细度：衡量纤维品质的重要指标，纤维越细，手感越柔软。

       3、纤维断面形态：对织物的光泽、扰度和弹性有影响。

       纤维属于高分子化合物，是由成千上万个原子组成的大分子。纤维大分子在纤维内一般呈直线状的长链，故也常将纤维分子结构称为链结构。在纤维的长链分子中，一般会有一种或几种重复出现的链节，表明长链分子是由许多化学结构相同或不完全相同的单个小分子依靠共价键联结而成的具有一定聚合度的大分子，其中聚合度是指链节的数量。这些链节结构决定了纤维的性能。

       组成纤维的高分子化合物形成纤维的结构特征，影响纤维的物理和化学性质及其排列。其中高分子化合物的种类决定了纤维的耐酸碱、染色燃烧等化学性质；高分子化合物的亲水基团的多少和强弱影响纤维的吸水性；高分子化合物的分子极性的强弱影响纤维的电学性质；高分子化合物的聚合度与纤维的力学性质极为密切；高分子化合物的结晶度的大小对吸湿能力、染色性、比重、透气性、力学性质有影响。

       一根纤维是由许多长链分子组成的，而每条长链分子所含有的原子团、空间的几何形状及长短却有差异，不完全相同，因此这些长链大分子在纤维内的排列不可能完全平行，表现出无一定的规律性，长链分子依靠分子间的相互作用力（分子引力、氢键、盐式键、化学键）聚集结合，排列堆砌成整根纤维。因此纤维结构不会堆砌得十分密实，在纤维内部存在许多不同尺寸的缝隙和孔洞。这就是为什么纤维具有吸湿和通气性的原因。

       1、棉纤维的形态结构：棉纤维是棉花成熟后去籽而得到的。一般有长绒棉、细绒棉、粗绒棉和草棉四种。将棉纤维放在显微镜下观察，可见纵向形态呈扁平带状，表面有扭绞的天然转曲；横截面形态呈腰圆形，中间有中腔。中腔的大小表示棉纤维品质的好坏，中腔小说明棉纤维较成熟，品质较好。 棉纤维的服用性能：

       （1）色泽：白色或乳白色、淡黄色，光泽较差。丝光、压光、漂白或荧光增白可改善。

       （2）染色：染色性能好，可染成各种颜色。

       （3）强度和伸长：棉纤维强度较高，湿强大于干强，变形能力差，断裂伸长率为3%-7%。

       （4）吸湿性：棉纤维具有较强的吸湿能力（亲水基团），吸水后，变粗变短，需预缩。

       （5）弹性：弹性较差，易起皱，洗后需熨烫处理。

       （6）舒适性：透气性好（吸湿和芯吸效应），不易起静电。

       （7）耐磨性：耐磨性一般，不耐穿，但耐水洗。

       （8）保暖性：是热的不良导体，且中腔有不流动的空气，保暖性较好。

       （9）可塑性：棉纤维在105度时，可任意改变形状。

       （10）耐碱性：棉纤维有较好的耐碱性，稀碱在常温下不影响棉的强度。

       （11）耐酸型：棉纤维耐酸性较差。

       （12）易霉变：微生物和霉菌对棉有破坏作用，应清洗防潮。

       （13）耐热性：棉织物的熨烫温度可达190度左右。

       2、麻纤维的形态结构：麻纤维属草本植物，是从麻茎的韧皮中取得的纤维。麻纤维的种类很多，最常用于服装面料的麻纤维只有苎麻和亚麻。这两种麻纤维在显微镜下观察会发现它们的形态结构有所不同。

       （1）苎麻纤维：纵向形态表面有横节和竖纹；横截面形状呈腰圆形，有中腔。截面上呈现大小不等的裂缝纹。

       （2）亚麻纤维：纵向形态同苎麻；横截面形状呈多角形，有较小的中腔。

        麻纤维的服用性能：

       （1）色泽：多为象牙色，另有棕黄和灰色。不易染色，且有色差，光泽与整理有关。

       （2）强度和伸长：具有较高的强度，居天然纤维之首，是羊毛的4倍，棉的2倍；湿强高于干强，伸长率低，是天然纤维之末。

       （3）吸湿性：具有良好的吸湿性和散湿性，凉爽舒适；但缩水率大，易改变尺寸。

       （4）导热性：导热速度快，穿着凉爽，不贴身。

       （5）弹性：较差，易皱；延展性差，脆、硬，易断。

        （6）化学性能：耐碱不耐酸，耐碱比棉差，耐酸比棉强。

       （7）抗菌防霉：对多种病菌和霉菌有抑制作用，有抗菌防霉和除臭的功能。

       （8）易洗去污：水洗柔软，污垢易清除。

       （9）耐热性：较好，熨烫温度可达200度。

       3、毛纤维的形态结构：毛纤维是从动物身上获取的纤维。毛纤维根据其来源不同可分为许多品种，如羊毛、羊绒、兔毛、牦牛毛等，其中以绵羊毛最为常用。

       羊毛在显微镜下观察，毛纤维纵向形态沿羊毛表面覆盖有鳞片层，头端指向羊毛的梢部。鳞片覆盖形态随毛纤维种类而不同，分为环状覆盖、瓦状覆盖和龟裂状覆盖三种；毛纤维横截面形状呈大小不等的圆形，有些有断续的毛髓层（一般在粗毛中），毛髓层可减弱羊毛的强力。 羊毛纤维的服用性能:

       （1）羊毛纤维的缩绒性：指羊毛纤维的集合体在一定的湿热条件下，经机械外力的反复挤压，逐渐收缩紧密、并互相穿插纠缠、交编毡化的现象。缩绒性是毛纤维所特有的。

       产生缩绒的原因：羊毛的定向摩擦效应、优良的弹性、稳定的卷曲是羊毛缩绒的内在原因，较细的羊毛，鳞片密度大，卷曲正常，弹性好，定向摩擦效应大，缩绒性好。温湿度、化学试剂和外力的作用是促进羊毛缩绒的外在原因。

       缩绒性对羊毛产品的影响：利用缩绒性，可以把松散的短毛纤维结合成具有一定机械强度、形状、密度的毛毡片，这一作用称为毡合。

       利用羊毛的缩绒性，在粗纺毛织物的整理中，经过缩绒工艺（又称缩呢），织物的长度缩短、厚度和紧度增加，织纹不露底，表面被一层绒毛所覆盖，手感丰厚柔软，保暖性好，具有独特风格。 另一方面，羊毛的缩绒性使毛织物和羊毛针织品在穿用过程中容易产生尺寸收缩和变形，产生起毛起球等现象，影响了穿用的舒适性和美观性。

       因此，大多数精纺毛织品、绒线、针织物在整理过程中都要经过防缩绒处理。生产上通常采用破坏鳞片层的方法来达到防缩绒的目的。

       （2）羊毛纤维的强伸性：羊毛纤维的拉伸强度是天然纤维中最低的，其断裂长度只有9～18km；而其在外力作用下的伸长能力是天然纤维中最大的，断裂伸长率干态可达25%~35%，湿态可达25%~50%，并且具有优良的弹性回复能力。手感柔软。

       （3）色泽：奶油色、棕色或黑色，易染色。

       （4）吸湿性：纺织纤维中吸湿性最好的，公定回潮率15~17%，极限吸湿率可达40%，有一定的蓄水能力，且吸湿防热。

       （5）耐酸碱性：耐酸性好（抗80%硫酸），耐碱性较差（5%氢氧化钠煮沸10分钟即溶解）。

       （6）耐光性：较差，可发黄，强力下降。

       （7）保暖性：较好。卷曲有静止空气。

       （8）耐热性：较差，熨烫温度为160~180度。

       （9）耐微生物：易受虫蛀，易霉变。

       4、蚕丝的形态结构：蚕丝是由蚕结茧吐丝而成的腺分泌物。与前述几种纤维不同，蚕丝为长纤维，每根纤维长度500~1000m不等，纤维较细。蚕丝在显微镜下观察，很容易与其它纤维进行区别。 纵向形态由两根单丝并合而成，如树干状，粗细不匀，且有许多异状的节，即各种疵点；横截面形状呈半椭圆形或成三角形，且总是成对出现。 蚕丝的服用性能:

       （1）长度：从蚕茧上缫取的茧丝长度很长，经缫丝数根合并后的生丝不需要纺纱即可织造。

       （2）细度：蚕丝的细度按国家标准规定应该用特克斯来表示，但目前仍习惯以纤度表示。纤度是指9000m长的蚕丝的公定重量支数。

       （3）强度和伸长率：蚕丝的强度比羊毛大3倍，断裂伸长率略低于羊毛。

       （4）吸湿性：蚕丝的吸湿能力较强，在一般大气条件下回潮率可达9%--13%。

       （5）蚕丝的触感和光泽：蚕丝纤维平滑而富有弹性，因此具有优良的触感。蚕丝还具有其它纤维所不能比拟的优雅而美丽的光泽，这种特殊的光泽主要是丝素的三角形截面以及茧丝的层状结构所形成的。

       （6）蚕丝的化学性质：蚕丝是两性化合物，即在一定条件下既能和酸作用又能和碱作用。蚕丝对酸的抵抗能力优于对碱的抵抗能力。

       （7）丝鸣：生丝精练后，置于酸性溶液中处理一下，放在一起用力摩擦时，即会产生一种悦耳的声响，称为丝鸣。丝鸣对鉴别真丝绸和仿丝绸具有一定的参考价值。

       5、化学纤维的形态结构：化学纤维在生产过程中可由人工加以控制，因而其长短、粗细可按照需要进行选定。一般化学纤维分为长丝和短纤维两种，其截面形态多为圆形，而纵向光滑平整。但粘胶纤维是个例外，其截面形态为锯齿形，这与纤维生产过程中凝固时的收缩有关。当然为了改善服装面料的外观和性能，近年来又开发了许多异形纤维，即横截面不是圆形的化学纤维，因此在观察时要注意加以区别。 常用化学纤维的特性如下：

       A、粘胶纤维的主要特征:

       （1）普通粘胶纤维的截面为锯齿且有皮芯结构，纵向平直有沟槽.

       （2）强度小于棉，断裂伸长率大于棉。吸湿后强度明显下降，湿强只有干强的50%左右。

       （3）耐磨性较差，吸湿后耐磨性更差。

       （4）小负荷下容易变形，尺寸稳定性较差。

       （5）吸湿能力优于棉，在一般大气条件下回潮率可达13%左右。

       （6）耐热性和热稳定性较好。

       （7）染色性能良好，染色色谱全，能染出鲜艳的颜色。

       （8）较耐碱而不耐酸。

       B、涤纶纤维的基本特征:

       （1）涤纶为熔体纺丝，故常见纤维的截面为圆形，纵向为圆棒状.

       （2）涤纶的拉伸断裂强力和拉伸断裂伸长率都较高，可将纤维分为高强低伸型、中强中伸型和低强高伸型。

       （3）涤纶在小负荷下不易变形，即初始模量高，在常见纤维中仅次于麻纤维。涤纶的弹性优良。因此织物的尺寸稳定性好，挺括抗皱。

       （4）吸湿性差，在一般大气条件下回潮率只有0.4%左右。

       （5）染色性较差，多采用分散染料进行高温高压染色。

       （6）有很好的耐热性和热稳定性。但涤纶织物遇火种易产生熔孔。

       C、锦纶纤维的主要特征：

       （1）为熔体纺丝纤维。截面、纵面形态与涤纶相似。

       （2）吸湿能力是常见合成纤维中较好的，在一般大气条件下回潮率可达4.5%左右，有些品种如锦纶4可达7%。

       （3）耐磨性是常见纺织纤维中最好的。

       （4）小负荷下容易变形，所以织物保形性和硬挺性不及涤纶织物。

       （5）耐热、耐晒性较差，晒后发黄发脆。遇火种会熔成小孔。

       （6）染色性能好，色谱较全。

       D、腈纶纤维的主要特征:

       （1）为湿法纺丝纤维。截面为圆形或哑铃形，纵面平滑或有1-2根沟槽 .

       （2）吸湿能力比涤纶好，比锦纶差，在一般大气条件下回潮率为2%左右。

       （3）强度比涤纶、锦纶低，断裂伸长率则与涤纶、锦纶相似，弹性较差些。

       （4）耐磨性是合成纤维中最差的。

       （5）耐日晒性特别优良，在常见纺织纤维中居首位。

       （6）具有特殊的热收缩性，可将普通腈纶再一次热位伸后骤冷，得到的纤维如果在松弛状态下受到高温处理会发生大幅度回缩。

       E、氨纶纤维主要特性：

       （1）聚酯型弹性纤维截面呈蚕豆状，聚醚型弹性纤维截面呈三角形。

       （2）吸湿性较差，在一般大气条件下回潮率为0.8%-1%左右.

       （3）强度比橡胶丝高2-3倍，但与纺织纤维相比，则强度很低，是常见纺织纤维中强度最低的。

       （4）具有高伸长，高弹性。其断裂伸长率可达480%-700%，且在断裂伸长以内的弹性恢复率在95%-98%。

       （5）有较好的耐酸、耐碱、耐光、耐磨等性质。

服装用纤维原料的鉴别

       要精确标识服装材料的成分，就必须对组成服装材料的纤维原料进行鉴别。通常通过对纤维的显微结构、外观形态、化学与物理性能上的差别来进行鉴别，常用的鉴别方法有以下几种：

       1、手感目测法 鉴别依据：根据纤维外观形态、色泽、手感、伸长、强度等特征来加以识别。（如： 棉、麻、毛短纤维，棉最短而细、有杂质和疵点；麻手感较粗硬；毛卷曲而有弹性；丝长而细且有光泽；粘胶干湿强度差别大；氨纶弹性大等。） 适用于：呈散纤维状态的原料。 缺点：具有局限性。

       2、燃烧法 鉴别依据：纤维化学组成不同，燃烧特性不同。 鉴别方法：将试样慢慢接近火焰，观察在火焰热带中的反应、在火中的燃烧、离开火焰延烧情况及产生的气味和灰烬。

       3、显微镜观察法 鉴别依据：纤维的外观形态、纵面、截面形态特征。 鉴别仪器：生物显微镜或电子显微镜。 适用于：纯纺、混纺和交织产品。

       4、溶解法 鉴别依据：根据各种纤维的化学组成不同，在各种化学溶液中的溶解性能各异的原理。 适用于：各种纤维和产品。包括已染色的和混合成分的纤维、纱线和织物。

        5、药品着色法 鉴别依据：根据各种纤维的化学组成不同，对各种化学药品有不同的着色性能。 适用于：未染色或未经整理剂处理过的单一成分的纤维、纱线或织物。

       6、熔点法 鉴别依据：根据某些合成纤维的熔融特性，在化纤熔点仪或附有加热和测温装置的偏振光显微镜下观察纤维消光时的温度来测定纤维的熔点。

       7、红外吸收光谱鉴别法 鉴别依据：根据纤维分子的各种化学基团，不论它存在于哪一种化合物都有自己的特定的红外吸收带的位置，利用此原理将测得试样的红外光谱图与已知纤维的红外光谱图核对比较。 8、密度法 鉴定依据：各种纤维具有不同密度的特点。 9、荧光法 鉴定依据：利用紫外线荧光灯照射纤维，根据各种纤维光致发光的性质不同，纤维的荧光颜色也不同的特点。 适用于：荧光颜色差异大的纤维。