纤维

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读音:xiān wéi

纤维(Fiber): 聚合物经一定地机械加工(牵引、拉伸、定型等)后形成细而柔软地细丝,形成纤维。纤维具有弹性模量大,受力时形变小,强度高等特点,有很高的结晶能力,分子量小,一般为几万。  

目录

纤维分类

一、天然纤维

天然纤维是自然界存在的,可以直接取得纤维,根据其来源分成植物纤维和动物纤维两类。

(一)植物纤维

植物纤维是由植物的种籽、果实、茎、叶等处得到的纤维,是天然纤维素纤维。从植物韧皮得到的纤维如亚麻、黄麻、罗布麻等;从植物叶上得到的纤维如剑麻、蕉麻等。植物纤维的主要化学成分是纤维素,故也称纤维素纤维。

植物纤维包括:种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、果实纤维。

种子纤维:是指一些植物种子表皮细胞生长成的单细胞纤维。如棉、木棉。

韧皮纤维:是从一些植物韧皮部取得的单纤维或工艺纤维。如:亚麻、苎麻、黄麻、竹纤维。

叶纤维:是从一些植物的叶子或叶鞘取得的工艺纤维。如:剑麻、蕉麻。

果实纤维:是从一些植物的果实取得的纤维。如:椰子纤维。

(二)动物纤维

动物纤维是由动物的毛或昆虫的腺分泌物中得到的纤维。从动物毛发得到的纤维有羊毛、兔毛、骆驼毛、山羊毛、牦牛绒等;从动物腺分泌物得到的纤维有蚕丝等。动物纤维的主要化学成分是蛋白质,故也称蛋白质纤维。

动物纤维 (天然蛋白质纤维) 包括:毛发纤维和腺体纤维。

毛发纤维: 动物毛囊生长具有多细胞结构由角蛋白组成的纤维。 如:绵羊毛、山羊绒、骆驼毛、兔毛、马海毛。

丝纤维: 由一些昆虫丝腺所分泌的,特别是由鳞翅目幼虫所分泌的物质形成的纤维,此外还有由一些软体动物的分泌物形成的纤维。如:蚕丝。  

二、化学纤维

化学纤维是经过化学处理加工而制成的纤维。可分为人造纤维和合成纤维两类。

(一)人造纤维

人造纤维是用含有天然纤维或蛋白纤维的物质,如木材、甘蔗、芦苇、大豆蛋白质纤维等及其他失去纺织加工价值的纤维原料,经过化学加工后制成的纺织纤维。人造纤维也称再生纤维。主要的用于纺织的人造纤维有:黏胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维。

(二)合成纤维

合成纤维的化学组成和天然纤维完全不同,是从一些本身并不含有纤维素或蛋白质的物质如石油、煤、天然气、石灰石或农副产品,先合成单位,再用化学合成与机械加工的方法制成纤维。如聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙燃腈纤维、聚丙燃纤维、聚氯乙烯纤维、涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、氯纶等。  

纤维在各行各业中

纤维在纺织业

纤维是天然或人工合成的细丝状物质.在现代生活中,纤维的应用无处不在,而且其中蕴含的高科技还不少呢。导弹需要防高温,江堤需要防垮塌,水泥需要防开裂,血管神经需要修补,这些都离不开纤维这个小身材的“神奇小子”。

聚丙烯晴纤维

穿得舒服, 御寒防晒,是我们对衣服的最初要求,如今这个要求已很容易达到。海藻碳纤维做成衣服后,穿着时能长期使人体分子摩擦产生热反应,促进身体血液循环,因此能蓄热保温,而防紫外线辐射的纤维制成衣服便可减少我们夏日撑伞的麻烦。

不过现在人们不仅要求穿得暖和,还增加了许多新要求,纤维都能一一满足:过去的年代曾经流行过 “涤盖棉”、“丙盖棉”,面料外涤里棉,是因为棉和肌肤的亲和性好,而涤与丙纶结实耐磨,方便洗涤。现在的新材料有了颠覆性的转变,可以“棉盖涤”、“棉盖丙”,新型的抗菌导湿纤维,比通常的纤维直径?穴10μm一100μm?雪要小,织成的面料可以使汗液透过,却不附着,这样汗液便被排到外层的棉布层,衣服贴身面便可随时保持干爽……千变万化,只为了帮我们穿着更舒适。  

纤维在军事

而纤维更大的作用早已不仅停留在日常穿着了,粘胶基碳纤维帮导弹穿上“防热衣”,可以耐几万

丝绸纤维

度的高温;无机陶瓷纤维耐氧化性好,且化学稳定性高,还有耐腐蚀性和电绝缘性,航空航天、军工领域都用得着;聚酰亚胺纤维可以做高温防火保护服、赛车防燃服、装甲部队的防护服和飞行服;碳纳米管可用作电磁波吸收材料,用于制作隐形材料、电磁屏蔽材料、电磁波辐射污染防护材料和“暗室”(吸波)材料。  

纤维在环保

聚乳酸作为可完全生物降解性塑料,越来越受到人们重视。可将聚乳酸制成农用薄膜、纸代用品、纸张塑膜、包装薄膜、食品容器、生活垃圾袋、农药化肥缓释材料、化妆品的添加成分等。  

纤维在医药

方面的应用已非常广泛。甲壳素纤维做成医用纺织品,具有抑菌除臭、消炎止痒

纤维织物

、保湿防燥、护理肌肤等功能,因此可以制成各种止血棉、绷带纱布,废弃后还会自然降解,不污染环境;聚丙烯酰胺水凝胶可能控制药物释放;聚乳酸或者脱乙酰甲壳素纤维制成的外科缝合线,在伤口愈合后自动降解并吸收,病人就不用再动手术拆线了。  

纤维在建筑领域

防渗防裂纤维可以增强混凝土的强度和防渗性能,纤维技术与混凝土技术相结合,可研制出能改善混凝土性能,提高土建工程质量的钢纤维以及合成纤维,前者对于大坝、机场、高速公路等工程可起到防裂、抗渗、抗冲击和抗折性能,后者可以起到预防混凝土早期开裂,在混凝土材料制造初期起到表面保护。在公路、水电、桥梁、国家大剧院、上海市公安局指挥中心屋顶停机坪、上海虹口足球场等大型工程中已露了一手。  

纤维在生物科技

随着生物科技的发展,一些纤维的特性可以派上用场。类似肌肉的纤维可制成“人工肌肉”、“人体器官”。聚丙烯酰胺具有生物相容性,一直是人体组织良好的替代材料,聚丙烯酰胺水凝胶

高吸水吸湿纤维

能够有规律地收缩和溶胀,这些特性正可以模拟人体肌肉的运动。

胶原是人体中最多的蛋白质,人体心脏眼球、血管、皮肤软骨及骨路中都有它的存在,并为这些人体组织提供强度支撑。合成纳米纤维能在骨折处形成一种类似胶质的凝胶,引导骨骼矿质在胶原纤维周围生成一个类似于天然骨骼的结构排列,修补骨骼于无形之中。

蜘蛛丝一直是人类想要模仿制造的,天然蜘蛛丝的直径为4微米左右,而它的牵引强度相当于钢的5倍,还具有卓越的防水和伸缩功能。如果制造出一种具有天然蜘蛛丝特点的人造蜘蛛丝,将会具有广泛的用途。它不仅可以成为降落伞和汽车安全带的理想材料,而且可以用作易于被人体吸收的外科手术缝合线。  

纤维在塑料

纤维的充填能有效地提高塑料的强度和刚度。纤维增强塑料属刚性结构材料。

纤维增强塑料主要有两个组分。基体是热固性塑料或热塑性塑料,用纤维材料充填。通

聚丙烯晴纤维

常基体的强度较低,而纤维填料具有较高的刚性但呈脆性。两者复合得到的增强塑料中,纤维承受很大的载荷应力,基体树脂通过与纤维界面上的剪切应力,支撑了纤维传递了外载荷。

热固性塑料纤维增强塑料略写成FRP(fiber reinforced plastics),热塑性纤维增强塑料略写成FRTP(fiber reinforced thermoplastics).若用玻璃纤维增强则前缀G,如GFRP、GFRTP;如用碳纤维增强前缀C;用硼纤维则前缀B;用芳纶聚酰胺纤维(Kevlar)增强则前缀K。

增强塑料以玻璃纤维使用占优势,其品种很多,无碱玻璃(E-glass)为常用普通纤维,碱金属氧化物含量很低,具有优良的化学稳定性和电绝缘性。高强度玻璃纤维(S-glass)含有镁铝硅酸盐等成分,具有比E-glass纤维高10%-50%的强度。由于化学成分和生产工艺的不同,还有高模量、中碱和高碱等各种玻璃纤维。碳纤维具有较大的刚性和优良的耐腐性,常用于增强热固性塑料。硼纤维本身是钨丝和硼的复合材料,具有较高的弹性模量,但纤维较粗且制造成本高。常用环氧树脂作基体。低密度的芳纶纤维国内已经躬行并使用,它用于承受拉应力的缆绳和承力构件。

表面处理是在纤维表面涂覆表面处理剂,表面处理剂包括浸润剂及一系列偶联剂和助剂。偶联剂能在纤维与基体树脂间形成一个良好黏合界面,从而有效提高两者的黏结强度,也提

纤维特性

高了增强塑料的防水、绝缘和耐磨等性能。

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注记:在数学里也有类似的“纤维”的概念,详见词条“曲面纤维化”。实际上,这一概念与日常生活中的“纤维”概念完全一致。  

纤维实验

纤维:21或22号切片

胶原纤维被伊红染成粉红色,为粗细不等的束状结构,交叉排列,有的较直或呈波浪形,其中的原纤维大多看不清。

弹性纤维染成蓝紫色,单条分布而不成束,纤维粗细不等,有分支,并交织成网。

高倍镜下绘图,显示部分疏松结缔组织

注解:胶原纤维、弹性纤维、成纤维细胞巨噬细胞肥大细胞浆细胞。  

纤维鉴别

各种纤维织品的燃烧特性:

1、 棉、麻、竹等植物纤维和黏胶纤维(主要成分是纤维素):容易燃烧,产生黄色及蓝色火焰,有烧纸或草的气味。灰烬呈灰色,易飞扬。

2、羊毛、蚕丝(蛋白质):燃烧缓慢,徐徐冒烟;燃烧时缩成一团,有特殊的焦臭味;灰烬呈小球状,一压即碎。

3、合成纤维:

尼龙:边燃烧边熔化,无烟或略有白烟。火焰小,呈蓝色。有烧焦的芹菜味,灰烬为浅褐色小硬珠,不易捻碎。

⑵ 涤纶:燃烧时边卷缩边熔化边冒烟,火焰为黄白色,有芳香味,灰烬为褐色小珠,可以用手捻碎。

⑶ 腈纶:一边缓慢燃烧,一边熔化,火焰为亮白色,有时略有黑烟,有鱼腥味,灰烬为黑色小珠,脆而易碎。

⑷ 维尼纶:缓慢燃烧并迅速收缩,火焰小,呈红色,,有黑烟和特殊气味,灰烬为褐色小珠,可用手捻碎。

⑸ 氯纶:难于燃烧,当接近火焰时边收缩边燃烧,离火即灭,有氯气的气味,灰烬为黑色硬块。

⑹ 丙纶:燃烧时边卷缩边熔化,火焰明亮,呈蓝色,有燃烧蜡质的气味,灰烬为硬块,但可以捻碎。

⑺ 玻璃纤维:不燃烧,熔融不变色,灰烬为本色,小玻璃珠状。

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