第五节纤维素纤维的主要化学性质(PPT-41).ppt

第五节纤维素纤维的主要化学性质 教学内容 一、纤维素纤维的吸湿和溶胀 二、碱对纤维素的作用 三、纤维素与酸的作用 四、纤维素与氧化剂的作用 五、光、热及微生物对纤维素的作用 六、纤维素酶对纤维素的作用 七、纤维素的化学改性 概述 从纤维素的化学结构来看，至少可进行下列两种类型的反应： 纤维素大分子中甙键的降解反应 受各种化学、物理、机械和光作用，分子链中的甙键或其它共价键都有可能受到破坏，并导致聚合度降低。 葡萄糖剩基上自由羟基的化学反应 氧化、酯化、醚化、交联、接枝…潜在醛基，弱还原性质 概述 反应特点：非均相反应（反应不均一性） 原因：形态结构和聚集态结构不均一性。 纤维是两相结构，反应一般在无定形区和结晶区表面发生 可及区：反应试剂可到达的区域 不可及区：反应试剂不能到达的区域 同一纤维，不同的化学试剂，可及度可能不同 纤维中的可及区大小不同 此外，伯醇基、仲醇基反应能力不同 一、纤维素纤维的吸湿和溶胀 吸湿过程 是指纺织材料从环境中吸收水分的过程。导致重量增加。 脱湿过程 是指纺织材料向环境中放出水分的过程。导致重量减轻。 吸湿性 纺织纤维这种吸收或放出水分的性能称为纺织纤维的吸湿性。 一、纤维素纤维的吸湿和溶胀 1、吸湿量的表示方法：回潮率R与含水率M 回潮率R：指纺织纤维内含水分重量与绝对干燥纤维重量之比的百分数。其中：G0—纺织材料湿重； G—纺织材料干重。 含水率M：指纺织纤维内所含水分重量与未经烘燥纤维重量之比的百分数。 目前除原棉有时还用含水率外，其它都采用回潮率。 一、纤维素纤维的吸湿和溶胀 标准回潮率 纺织纤维在标准大气条件下，从吸湿达到平衡时测得的平衡回潮率。 我国规定标准大气条件：温度为20土3℃，相对湿度为65士3％。 公定回潮率 贸易上为了计重和核价的需要，必须对各种纺织纤维的回潮率作统一规定，这被称为公定回潮率。各国的公定回潮率并不一致。 混纺纱的公定回潮率 混合材料的公定回潮率=∑WiPi 式中：Wi为混纺材料中第i种纤维的公定回潮率，Pi为混纺材料中第i种纤维的干重混纺比 标准重量或公定重量 是纺织纤维在公定回潮率时的重量。 公定重量=实际重量×（100+标准回潮率）/（100+实际回潮率） 一、纤维素纤维的吸湿和溶胀 2、纤维素纤维吸湿性的影响因素 与纤维本身性质有关 吸湿性取决于其化学结构中有无可与水分子形成氢键的极性基团及其强弱和数量。 蛋白质纤维H-(-HN-CH-CO-)-OH 主链含酰胺基(-CONH-肽键)， 侧链上含羟基、氨基、羧基 纤维素纤维：每个葡萄糖剩其上含三个羟基 聚酰胺：隔几个C原子有一个酰胺基 腈纶：氰基 涤纶：酯键，吸水性差 氯纶丙纶：几乎为0 一、纤维素纤维的吸湿和溶胀 与超分子结构有关 吸湿主要发生在无定形区的结晶区表面，无定形区越大，吸湿性越强。 如棉和粘胶纤维， 粘胶纤维与棉纤维的吸湿比相 对 湿 度（%）520406080吸湿比1.99 2.132.082.031.98 提高疏水性纤维的吸湿性：内部形成毛细孔，枵进行适当的表面处理，如涤纶超细纤维。 一、纤维素纤维的吸湿和溶胀 与纤维比表面积有关 比表面积：单位重量的纤维所具有的表面积 比表面积越大，表面吸附能力就越强。 提高疏水性纤维的吸湿性：内部形成毛细孔，进行适当的表面处理，如涤纶超细纤维。 与温度与湿度有关 标准状态：温度20℃；湿度65% 一、纤维素纤维的吸湿和溶胀 纤维吸湿的实用意义影响 织物服用性 舒适性（吸湿排汗） 抗静电性 防污性 影响纤维的溶胀性 影响机械性能 干湿强度应力——应变曲线 纤维贸易（干湿重量不同） 3、纤维素纤维的溶胀 纤维在吸湿的同时伴随着体积的增大，这种现象称为膨化（溶胀）。 纤维在膨化时，直径增大的程度远远大于长度的增大的程度，这种现象称为纤维膨化的异向性。 现象：横向溶胀 纵向溶胀 原因： 纵向主要是共价键，难以伸长 横向主要是氢键和范德华力，易拆散 溶胀 3、纤维素纤维的溶胀 吸湿性高的纤维，膨化程度较大，如棉，截面增大40%~70%，长度增加1%~2%；粘胶纤维，截面增大70%~100%，长度增加2%~5%。 由于吸湿而发生的膨化现象基本上是可逆的。 结晶部分吸溶胀不溶解，染整加工中的许多工序是借助于这个性质实现的。纤维在水中膨化后，微隙增大，染料和有关化学药剂的分子便能扩散到纤维内部，使染整加工得以顺利进行。 3、纤维素纤维的溶胀 纤维的溶解性 水中，纤维只能溶胀，不能溶解 不溶解的原因： 纤维中含有结晶，水不能拆散结晶 纤维溶胀的实用意义 有利于染整加工在溶液中纤维发生溶胀，使孔洞增大，化学试剂易于进入纤维内部 产生缩水问题 溶胀越大，织物的缩水率越大 影响织物手感 纤维吸水溶胀后变粗，使织物变厚变硬 影响织物机械性能 二、