第二章 服装材料概论

第一节 纤维素纤维的种类和主要性质

纤维素是构成各种植物细胞成分最广的有机物质，它由C、H、O元素组成，其完全水解产物为葡萄糖。棉、麻、木材及其他植物中都含有大量的纤维素。棉纤维中纤维素的含量最高（92%~95%）。纤维素纤维的成分除纤维素外，还含有非纤维素杂质，它们影响到纤维性能，如强力、刚性、色泽、吸湿性、膨润性等。

纤维素纤维包括天然纤维素纤维和再生纤维素纤维两种，天然纤维素纤维主要是棉纤维和麻纤维。再生纤维素纤维主要是黏胶纤维、醋酯纤维、铜氨纤维和Tencel纤维等。

一、天然纤维素纤维

（一）棉纤维

1.棉纤维的种类

（1）细绒棉：又称陆地棉，是世界上最大的棉花栽培品种，国产棉花98%为细绒棉。细绒棉品质优良，是棉织物主要原料。

（2）长绒棉：长绒棉纤维长而细，品质较好，主要用于高档棉织物。

（3）粗绒棉：我国曾长期种植。因纤维粗短，品质较差，现已大部分为细绒棉取代。

2.棉纤维的结构

（1）初生胞壁：初生胞壁决定了棉纤维的表面性质。初生胞壁具有拒水性，这对棉纤维在自然生长中有保护作用，而在染整加工中会阻碍药剂向纤维内部的扩散，影响化学反应的进行，造成织物渗透性差，染色不匀等疵病。再加上纤维素含量较少，故应在染整加工的初期将其破坏并去除。

（2）次生胞壁：次生胞壁是纤维素沉积最厚的一层（约4μm），是棉纤维的主体，质量约占整个纤维质量的90%以上，次生胞壁的纤维素含量很高，共生物含量减少。次生胞壁的组成与结构决定了棉纤维的主要性质。

（3）胞腔：胞腔是棉纤维的中空部分，约占纤维截面的1/10，含有蛋白质及色素。胞腔是纤维内最大的空隙，是棉纤维染色和化学处理的重要通道。

3.棉纤维的主要性质

（1）长度：棉纤维长度与棉花品种有关，棉花生长条件和初步加工（轧花）也有一定影响。棉纤维长度是反映棉花品种优劣和成纱质量的一项重要指标。棉纤维越长，成纱强度、弹性、条干均匀度越好。一般棉纤维的长度在23~38 mm之间。

（2）细度：棉纤维细度与棉纱细度、强度、条干均匀度密切相关。棉纤维细度一般为1.3~1.7 dtex，较羊毛、蚕丝细。

（3）成熟度：棉纤维的成熟度是指纤维细胞壁增厚程度，胞壁越厚，成熟度越好。成熟度受棉花生长条件的影响比较大。除长度以外，棉纤维的其他各项性能几乎都与成熟度有着密切的关系。正常成熟的棉纤维，截面粗、强度高、弹性好、有丝光，有较多的天然转曲，染色性能好。

（4）强伸性：强度是表示纤维性能的重要指标之一，也是纤维具有纺纱性能的必要条件之一。棉纤维强度与棉花种类、细度等有关。棉纤维干态强度约为2.6~4.9 cN/dtex，湿态强度不降低反而略有上升，为2.9~5.6 cN/dtex。棉纤维断裂伸长率仅为3%~7%，变形能力较差。

（5）天然转曲：成熟棉纤维纵向有许多螺旋形的扭曲，这种扭曲是棉纤维生长过程中自然形成的，叫做“天然转曲”。棉纤维具有天然转曲是使棉纤维具有良好的抱合性能与可纺性能的原因之一，天然转曲越多的棉纤维品质越好。

（6）吸湿性：棉纤维标准回潮率为7%~8%，吸湿性较好，棉制服装穿着舒适、吸湿透气、无静电产生。

（7）耐热性：棉纤维耐热性好于麻、羊毛、蚕丝和锦纶，与黏胶纤维接近，但不如涤纶和腈纶。

（8）化学性质：

①碱的作用：纤维素大分子中的苷键对碱的作用比较稳定，在常温下，氢氧化钠溶液对纤维素不起作用。但在高温有空气存在时，纤维素苷键对较稀的碱液也十分敏感，引起聚合度的下降。因此，棉纤维在加工时必须避免长时间带碱并与空气接触，以免纤维素受损。

②酸的作用：酸对纤维素大分子中苷键的水解起催化作用，使大分子的聚合度降低，导致手感变硬，强度严重降低。但只要控制得当，也有可利用的一面。如含氯漂白剂漂白后用稀酸处理，可进一步加强漂白作用；用酸中和织物上过剩的碱，用酸处理生产蝉翼纱、烂花产品等。

③氧化剂的作用：纤维素一般不受还原剂的影响，而易受氧化剂的作用生成氧化纤维素，使纤维变性、受损。纤维素对空气中的氧是很稳定的，但在碱存在下易氧化脆损，所以高温碱煮时应尽量避免与空气接触。在应用次氯酸钠、过氧化氢等氧化剂漂白时，必须严格控制工艺条件，以保证织物或纱线应有的强度。

（二）麻纤维

1.麻纤维的种类

（1）苎麻：苎麻原产于我国，可分为白叶和绿叶两个栽培种，白叶种苎麻适应性强，纤维品质好，我国与世界种植苎麻的多数地区都种白叶种苎麻。苎麻是麻类纤维中优良的纤维之一，纤维长，富有光泽，颜色洁白，强度高，湿强更高，同时具有在水中不易腐烂和发霉、经久耐用、穿着凉爽等特性，可以做夏季衣料等。近年来，通过对苎麻纤维进行改性处理，克服了其固有的断裂伸长小、弹性差、易起皱、染色性能差等不足，提高了成品的服用性能。

（2）亚麻：亚麻纤维细而短，纺纱时不用单纤维，而是用纤维束。亚麻纤维手感近似于棉纤维，凉爽感仅次于苎麻，纤维的吸湿和散热性均较好。

（3）罗布麻 ：多生长在盐碱地和沙漠地带，纤维洁白，光泽极好。

2.麻纤维的形态结构

单根麻纤维是一个厚壁、两端密闭、内有狭窄胞腔的长细胞，没有棉纤维那样的天然扭曲。麻纤维的主要化学成分和棉纤维一样，也是纤维素，但含量较低，果胶物质含量较高，还含有蜡状物质、含氮物质、灰分和木质素。

3.麻纤维的主要性质

（1）强度与伸长：在天然纤维中，麻纤维的强度最大，且湿强较干强高20%~30%，但伸长最小。在麻类纤维中强度最大的是苎麻，它的强度相当于棉纤维的8~9倍，其次是大麻和亚麻，而每一种麻纤维的强度又因品种、收获期、纤维等级和水分含量的不同而有所不同。总的说来，麻纺织品具有较好的耐磨、抗拉的特性。

（2）导电性和耐热性：麻纤维是电的不良导体，因此具有很好的绝缘性能。在干热的情况下，大麻耐热性最好，苎麻和亚麻等品种略差，在湿热的情况下，苎麻的耐热性最好。

（3）色泽：麻纤维具有一定的色泽，通常脱胶后的苎麻为青白色，亚麻为淡黄色，黄麻受白光作用后则变为黄褐色，脱胶良好的红麻为白色，否则呈红色。染色麻布色泽鲜艳，不易褪色。

（4）吸湿性：麻纤维具有较好的吸湿性，标准回潮率为12%~13%，吸湿、放湿速度快，服装穿着凉爽舒适、吸湿透气，特别适于夏季服用。

（5）弹性：麻纤维弹性在各种天然纤维中是最差的，麻织物容易折皱，悬垂感较差，洗涤后需加以熨烫。

（6）染色性能：麻和棉都是植物纤维素纤维，化学性能相同。但是麻纤维对染料的吸收率较低，渗透性也较棉差，所以必须加强染色前的煮练，才能增加麻布的毛细管效应，提高对染料的吸收率，使染色均匀坚牢。麻布一般以漂白和染浅色纱为多，染深色较少。为了改善麻布粗硬和缩水大的缺点，染后大都采取柔软处理和防皱处理，从而提高它的服用性能。

（7）防霉与抗菌性：研究表明，不少麻类纤维，有很好的防霉和抗菌的功能。

二、再生纤维素纤维

（一）黏胶纤维

黏胶纤维是再生纤维素纤维的主要品种，是从不能直接纺织加工的纤维素原料（如棉短绒、木材、芦苇、甘蔗渣等）中提取纯净的纤维素，经过烧碱、二硫化碳处理后制备成黏稠的纺丝溶液，采用湿法纺丝制成，黏胶纤维的主要品种有黏胶长丝、强力黏胶帘子线、黏胶短纤维、富强纤维（高湿模量黏胶纤维）等。普通黏胶纤维一般用作衣料、被面和装饰织物。经改性了的富强纤维因性能较为理想（弹性恢复率高，尺寸稳定性好），比普通黏胶纤维更适宜做衣料。强力黏胶纤维大多用作工业用织物，如轮胎帘子线、传送带、三角皮带和绳索等。改性的黏胶纤维具有多种用途，有的可做高档服装面料，有的可作医用缝线和止血纤维，还有的可用于航天工业。

黏胶纤维在生产过程中，已经过洗涤、去杂、漂白等工序，天然色素、灰分、油脂、蜡状物质等被去除，是一种较为纯净的纤维，含有的杂质比天然纤维素纤维要少得多。

黏胶纤维与棉、麻等天然纤维素纤维相比，由于聚合度、结晶度和形态结构不同，从而造成性质方面的差异。

（1）物理机械性质：普通黏胶纤维的湿强度比干强度降低近50%左右（一般干强为22.07~27.3 cN/tex，湿强为12.36~17.6 cN/tex）。弹性回复能力也差，纤维不耐磨，湿态下的弹性、耐磨性更差，所以普通黏胶纤维不耐水洗，且尺寸稳定性很差，断裂伸长约为10%~30%，湿态时伸长更大，湿模量很低，利用特殊纺丝工艺纺制的强力黏胶纤维和富强纤维在强度、耐水性等方面有所改善。

黏胶纤维比棉纤维有更多的无定型区和更松散的超分子结构，所以吸湿量大，对染料、化学试剂的吸附量大于棉纤维。

（2）化学性质：同其他纤维素纤维一样，黏胶纤维对酸和氧化剂比较敏感，但黏胶纤维结构松散，聚合度、结晶度和取向度低，空隙和内表面积较大，暴露的羟基比棉多，因此化学活泼性比棉大，对酸和氧化剂的敏感性大于棉。黏胶纤维对碱的稳定性比棉差很多，能在浓烧碱作用下剧烈溶胀以至溶解，使纤维失重，机械性能下降，所以在染整加工中应尽量少用浓碱。

（3）染色性能：在染色性能方面，黏胶纤维和棉纤维相似。虽然黏胶纤维的结晶度低，对染料的吸附量大于棉，但由于黏胶纤维存在着皮芯结构的差异，皮层结构紧密，妨碍染料的吸附与扩散，而芯层结构疏松，对染料的吸附量高，所以低温短时间染色，黏胶纤维得色比棉浅，且易产生染色不匀现象，高温长时间染色黏胶纤维得色才比棉深。

（二）醋酯纤维

醋酯纤维是再生纤维的一大品种，按醋酯化程度不同，分为二醋酯纤维和三醋酯纤维两类。与黏胶纤维相比，醋酯纤维强度低，吸湿性差，染色性也较差，但在手感、弹性、光泽和保暖性方面的性能优于黏胶纤维，一定程度上有蚕丝的效应。

醋酯纤维适于制作内衣、童衣、妇女服装和装饰织物，短纤维用于同棉、毛或其他合成纤维混纺。

（三）铜氨纤维

铜氨纤维是把棉短绒等纤维素溶解于铜氨溶液中，制得铜氨纺丝液，采用湿法纺丝工艺制成的再生纤维素纤维。铜氨纤维的性能比黏胶纤维优良，它可以制成非常细的纤维，为制作高级丝织品提供条件。但由于受原料的限制（铜和铵）所以生产受到一定限制。铜氨纤维染色性能较好，上染百分率高，上染速率快，但要注意防止染色不匀。

（四）Tencel 纤维

Tencel纤维又称Lyocell纤维，经国际化学纤维人造纤维标准局命名为Lyocell，是20世纪末开发的符合环保要求的再生纤维素纤维，其原料采用来自山毛榉、桉树等的木浆，生产过程中所用溶剂可回收并循环利用，无环境污染，且纤维本身易于生物降解，是一种绿色环保纤维。

Tencel纤维具有强度高、手感厚实、悬垂性好、光泽优美、吸湿放湿性好、穿着舒适、易染色、色彩鲜艳多样以及相对较好的抗皱性和保型性等特点，同时具备了棉纤维的自然舒适性、黏胶纤维的悬垂飘逸性和色彩鲜艳性、合成纤维的高强度，又有真丝般柔软的手感和优雅的光泽。它可与其他纤维（包括合成纤维、天然纤维或再生纤维）混纺、交织或复合，从而获得表面光洁或具有绒面效应等不同风格的面料。目前，国内外已开发了大量含Tencel纤维面料，既有机织产品又有针织产品，品种有纯纺及与棉、黏胶、麻、毛、蚕丝、涤纶、氨纶等混纺、交织和包芯弹力类产品，广泛用于牛仔服装、运动休闲服装、套装、衬衫、内衣等。