A-level 应用科学/色彩化学/纤维/纤维素
纤维素(C6H10O5)n 是一种长链聚合多糖碳水化合物，由β-葡萄糖组成。它是绿色植物的主要结构成分。绿色植物的初生细胞壁主要由纤维素构成。
纤维素存在于所有植物材料中。它是地球上最丰富的生物量形式 Template:Ref harvard。
纤维素是纸张的主要成分；进一步加工可以生产玻璃纸和人造丝，以及最近的莫代尔，一种源自山毛榉木纤维素的纺织品。粘胶纤维是一种非常重要的由纤维素制成的纤维，自 20 世纪初以来一直用于纺织品。
纤维素单体 (β-葡萄糖) 通过缩合反应通过 ß1→4 糖苷键连接在一起。这与其他碳水化合物（如淀粉）中存在的 α 1->4 糖苷键形成对比。
纤维素是直链聚合物：与淀粉不同，不会发生螺旋，并且分子采用延伸的棒状构象。在微纤丝中，葡萄糖残基上的多个羟基 (OH-) 基团相互之间形成氢键，将链牢牢地结合在一起，并有助于其高抗拉强度。这种强度在细胞壁中很重要，它们在那里被编织成碳水化合物基质，有助于保持植物细胞的刚性。
纤维素的羟基可以与各种化学物质部分或全部反应，以提供具有有用特性的衍生物。纤维素酯和纤维素醚是最重要的商业材料。原则上，虽然在当前的工业实践中并非总是如此，但纤维素聚合物是可再生资源。
酯类包括醋酸纤维素和三醋酸纤维素，它们是薄膜和纤维形成材料，用途广泛。
棉花是一种柔软的纤维，生长在棉花植物（Gossypium spp.）的种子周围，棉花植物是一种原产于热带和亚热带地区的灌木。这种纤维最常被纺成线，用来制作柔软、透气的纺织品，这是当今服装中使用最广泛的天然纤维织物。
棉花纤维（经过处理以去除种子和蜡、蛋白质等的痕迹）几乎完全由纤维素组成，纤维素是一种天然聚合物。纤维素的排列方式赋予棉花纤维高度的强度、耐用性和吸水性。每根纤维由二十到三十层纤维素组成，以整齐的天然弹簧串形式卷曲。当棉花蒴果（种子外壳）打开时，纤维会干燥成扁平、扭曲的带状形状，并变得相互弯曲和交锁。这种交锁形式非常适合纺成细纱。
棉花被用来制作许多纺织品。这些包括毛圈布，用于制作高吸水性的浴巾和浴袍，牛仔布，用于制作牛仔裤，府绸，在蓝色工装衬衫的制造中很受欢迎（我们从中得到“蓝领”一词），以及灯芯绒、泡泡纱和斜纹棉布。袜子、内衣和大多数 T 恤都是用棉花制成的。床单也通常用棉花制成。棉花也被用来制作钩针和编织中使用的纱线。虽然许多织物完全由棉花制成，但一些材料将棉花与合成或加工纤维混合，例如聚酯或人造丝。
除了纺织行业外，棉花还用于渔网、咖啡过滤器、帐篷和书籍装订。第一张中国纸是用棉纤维制成的，现代的美国美元纸币和联邦文具也是如此。消防水带曾经是用棉花制成的。
丝光处理是一种用于棉织物和棉线的处理方法，主要用于使棉花具有光泽的外观。这套工艺流程是由约翰·默瑟在 19 世纪中期发明的。
丝光棉在手工艺中有时被称为珍珠棉或珠光棉。它是经过一系列处理的棉纱或棉织物，主要目的是增加光泽度。所获得的额外的理想的吸水性能是一个次要的额外好处。
棉线（或以聚酯为芯的棉包覆线）用氢氧化钠（苛性钠，NaOH）处理。将线浸入苛性钠浴中，然后用酸浴中和。这种处理可以增加强度、光泽度、对染料的亲和力和抗霉能力，还可以减少棉绒。长纤维长度对丝光处理的反应最好。
参考文献和进一步阅读
[edit | edit source]- 泰晤士河与哈德逊染料和织物手册，乔伊斯·斯托里，1978 年
外部链接
[edit | edit source]棉花的历史和用途
[edit | edit source]研究
[edit | edit source]人造丝
[edit | edit source]人造丝是一种人造再生纤维素纤维。
人造丝的历史
[edit | edit source]人造丝是第一种制造的纤维；它由天然存在的聚合物制成，因此它不是合成纤维，而是人造再生纤维素纤维。这种纤维在 1924 年采用“人造丝”这个名字之前，一直以人造丝绸的名义出售。在欧洲，它被称为“粘胶”。[1]
人造丝的主要纤维特性
[edit | edit source]人造丝是一种用途广泛的纤维，具有与其他天然纤维相同的舒适性，可以模仿丝绸、羊毛、棉花和亚麻的感觉和质地。这种纤维很容易染成各种颜色。人造丝织物柔软、光滑、凉爽、舒适、吸水性强，但不隔热，使其成为在炎热潮湿的气候中使用的理想材料。[2] 普通人造丝的耐用性和外观保持性较差，尤其是在潮湿的情况下；人造丝的弹性恢复率也是所有纤维中最低的。然而，HWM 人造丝要强得多，并且表现出更高的耐用性和外观保持性。普通人造丝的建议护理方法是干洗，HWM 人造丝也可以机洗。[1]
人造丝生产商
[edit | edit source]人造丝行业内使用商品名来确定使用的人造丝类型。
例如，Bemberg 是铜氨人造丝的商品名，由于美国的环境保护署的规定，这种人造丝只在意大利生产。[3]
MODAL 是一种广泛使用的人造丝形式，由位于奥地利北部的兰精纤维公司生产。[4]
Galaxy、Danufil 和 Viloft 是德国制造商凯姆纤维生产的人造丝品牌。[5]
Acordis 是纤维素基纤维和纱线的 主要制造商。生产设施遍布欧洲、美国和巴西。[6]
Visil 人造丝 是一种阻燃型粘胶，在制造过程中在纤维中加入了二氧化硅。[7]
人造丝的用途
[edit | edit source]人造丝纤维的一些主要用途包括服装（如女衬衫、连衣裙、夹克、内衣、衬里、西服、领带）、家具（如床罩、毯子、窗帘、室内装潢、沙发套）、工业用途（如医疗手术产品、无纺布产品、轮胎帘线）和其他用途（如女性卫生用品）。[8]
参考文献
[edit | edit source]- ↑ a b 纺织品，第九版，作者：莎拉·J·卡多夫和安娜·L·朗福德。新泽西州上鞍河：普伦蒂斯·霍尔
- ↑ 纺织品分类与分析：手册，作者：Karen L. LaBat，博士和 Carol J. Salusso，博士。明尼苏达大学，2003 年
- ↑ BembergCell
- ↑ 兰精纤维
- ↑ 凯姆纤维
- ↑ Acordis
- ↑ Sateri
- ↑ 无效的
<ref>标签；没有为名为fibresource的引用提供文本
粘胶
[edit | edit source]将来自木材、棉花或大麻的纤维素纤维溶解在碱中，制成一种称为粘胶的溶液。在欧洲，粘胶被用作人造丝纤维的名称。
玻璃纸是一种由处理过的纤维素制成的薄而透明的薄片。它是在将粘胶溶液通过狭缝挤出到酸浴中，以使粘胶重新转化为纤维素时制成的。类似的过程，使用孔而不是狭缝（喷丝板），用于制造一种称为人造丝的纤维。
玻璃纸
[edit | edit source]参见粘胶
莫代尔
[edit | edit source]参见人造丝
醋酸纤维
[edit | edit source]三醋酸纤维素，也称为“醋酸纤维素”，是由纤维素和醋酸酯制成的。三醋酸纤维素通常用于制造纤维和胶片基材。它在化学上类似于醋酸纤维素，区别在于，根据美国联邦贸易委员会的定义，三醋酸纤维素至少“92%的羟基被乙酰化”。在三醋酸纤维素的制造过程中，纤维素被完全乙酰化，而在普通醋酸纤维素或二醋酸纤维素中，它只被部分乙酰化。三醋酸纤维素比醋酸纤维素具有更高的耐热性。
三醋酸纤维素是由纤维素与来自醋酸和醋酸酐的醋酸酯结合制成的。醋酸纤维素溶解在二氯甲烷和甲醇的混合物中进行纺丝。当细丝从纺丝嘴中出来时，溶剂在热空气中蒸发，这个过程称为干纺丝，留下几乎是纯三醋酸纤维素的纤维。
有时会对醋酸纤维素和三醋酸纤维素织物应用一种称为S-整理或表面皂化处理，使用氢氧化钠溶液。这会从纤维表面去除部分或全部乙酰基，使它们具有纤维素涂层。这减少了纤维积累静电的倾向。
CAS号 9012-09-3
- 抗缩水
- 抗皱
- 易洗
- 通常可在高温下清洗
- 保持褶皱和褶裥良好
特别适用于需要保持褶皱或褶裥的服装，例如裙子和连衣裙
始终参考单个服装的护理标签
- 可熨烫至200 °C
- 褶裥服装最好手洗。大多数含有100%三醋酸纤维素的服装可以用洗衣机洗涤和烘干
- 含有三醋酸纤维素的物品由于纤维对高温的抵抗力，几乎不需要特殊护理
醋酸纤维素是纤维素的醋酸酯。醋酸纤维素用作摄影中的胶片基材，以及一些粘合剂的成分；它也用作合成纤维。
醋酸和三醋酸被错误地认为是相同的纤维，虽然它们相似，但它们的化学成分不同。三醋酸被称为通用描述或初级醋酸，不含羟基。醋酸纤维被称为改性或次级醋酸，具有少量羟基。三醋酸纤维虽然在美国不再生产，但其醋酸与纤维素的比例高于醋酸纤维[1]。
醋酸纤维或醋酸人造丝纤维（1924）是最早的合成纤维之一，以棉花或树木纸浆纤维素（“生物聚合物”）为基础。这些“纤维素纤维”已经过了其巅峰时期，因为廉价的石油基纤维（尼龙和涤纶）已经取代了再生纸浆纤维。
醋酸是一种非常有价值的制造纤维，成本低，悬垂性好。醋酸的特性使它成为“美观纤维”[1]。醋酸用于缎面、提花布和塔夫绸等面料，以突出光泽、丰满度、悬垂性和美观性。
- 手感：柔软、光滑、干燥、挺括、有弹性
- 舒适性：透气、吸湿排汗、快速干燥、不粘静电
- 悬垂性：衬里随身体移动，衬里符合服装形状
- 颜色：深色鲜艳的色调，大气染色满足色牢度要求
- 光泽：光反射创造出独特的视觉效果
- 性能：耐汗渍染色，耐干洗，透气和透蒸汽
- 强力：弱纤维，断裂强力为1.2至1.4 g/d；湿态下强度降低
- 环保：由再造林树木的木浆制成
- 耐磨性：耐磨性差
- 保暖性：保暖性差；无过敏性（低过敏性）
- 可染色性：（两种方法）交染法，将一种纤维的纱线和另一种纤维的纱线按所需图案编织成织物；溶液染色法在阳光、汗液、空气污染物和洗涤的影响下具有良好的色牢度[1,2]。
醋酸通常需要干洗。
美国联邦贸易委员会 对醋酸纤维的定义是“一种制造纤维，其纤维形成物质是醋酸纤维素。当羟基的乙酰化度不低于92%时，术语三醋酸酯可用作纤维的通用描述。”
醋酸是由纤维素通过将木浆分解成纯净的蓬松白色纤维素来制成的。然后在硫酸的存在下，用醋酸和醋酸酐与纤维素反应。然后通过受控的部分水解去除硫酸盐和足够数量的醋酸基团，以使产物具有所需的性质。无水葡萄糖单元是纤维素的基本重复结构，具有三个羟基，它们可以反应形成醋酸酯。最常见的醋酸纤维素纤维形式是在大约每三个羟基上有一个醋酸基团。这种二醋酸纤维素被称为次级醋酸，或简称为“醋酸”。
醋酸纤维素形成后，溶解在丙酮中，形成粘性树脂，然后通过纺丝嘴（类似于淋浴喷头）挤出。当细丝从纺丝嘴中出来时，溶剂在热空气中通过干纺丝蒸发，生产出细醋酸纤维素纤维。
美国首家商业醋酸纤维生产商：1924年，赛莱尼斯公司
目前美国醋酸纤维生产商：赛莱尼斯醋酸，伊士曼化学公司
- 1) 从木浆或棉短绒中提纯的纤维素
- 2) 与冰醋酸、醋酐和催化剂混合
- 3) 陈化 20 小时 - 发生部分水解
- 4) 沉淀为酸树脂薄片
- 5) 薄片溶解在丙酮中
- 6) 溶液过滤
- 7) 纺丝溶液在暖空气柱中挤出。溶剂回收
- 8) 纤维拉伸并卷绕在卷轴、锥体或筒子上，准备使用 [1]
商品名 - 制造商
- Celanese（生产形式：薄片和长丝） - *Celanese Acetate
- Celstar - *Celanese Acetate
- Chromspun - *Eastman Chemical Company
- Estron - *Eastman Chemical Company
- MicroSafe - *Celanese Acetate
* Voridian Company 是 Eastman Chemical Company 的一个运营部门
Voridian 于 1952 年推出醋酸长丝，至今仍然是领先的制造商之一。Voridian 以 Estron [5] 商标销售醋酸长丝。
- 纤维素和热塑性
- 选择性吸收和去除低浓度的某些有机化学物质
- 易于与增塑剂、热量和压力结合
- 醋酸纤维可溶于许多常见溶剂（尤其是丙酮和其他有机溶剂），并且可以修改使其溶于其他溶剂，包括水
- 亲水性：醋酸纤维易于润湿，具有良好的液体输送和优异的吸收性；在纺织应用中，它提供了舒适性和吸水性，但在湿润时强度会下降
- 醋酸纤维是低过敏性的
- 高表面积
- 由可再生资源制成：重新造林的树木。
- 可以堆肥或焚化
- 可以染色，但需要特殊的染料和颜料，因为醋酸纤维不接受通常用于棉花和人造丝的染料（这也允许交叉染色）
- 耐霉菌和霉点
- 易于被强碱溶液和强氧化剂弱化。
- 通常可以湿洗或干洗，一般不会缩水
- 服装：衬里、衬衫、连衣裙、婚礼和派对服饰、家居用品、窗帘、室内装饰和沙发套
- 高吸水性产品：尿布、女性卫生用品、香烟过滤嘴、手术用品和其他过滤器
- 纤维笔墨水储液器、工业织物、节日 [5]
纸是由纤维压缩而成的薄而平的材料。所使用的纤维通常是天然的，由纤维素组成。这些纤维最常见的来源是木浆树（主要是软木树），如云杉。但是，其他植物纤维材料，包括棉花、大麻、亚麻和稻米，也可以使用。