纖維的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)精

1、第一節(jié)纖維的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)成纖高分子：1）線性、長(zhǎng)鏈的分子結(jié)構(gòu)，即使有側(cè)基或支鏈，也比較短、小。2）以碳原子為主鏈的構(gòu)成元素，因此大多數(shù)纖維高分子是有機(jī)高分子，即有機(jī)纖維。3）分子鏈有一定長(zhǎng)度，分子間可以達(dá)到高的相互作用而有強(qiáng)度。染整關(guān)注：纖維高分子與水有無(wú)結(jié)合基團(tuán)、與染料分子有無(wú)作用點(diǎn)、與整理劑等有無(wú)結(jié)合點(diǎn)，是共價(jià)鍵結(jié)合、離子鍵結(jié)合、氫鍵結(jié)合還是范得華作用力結(jié)合。例如：棉纖維麻纖維聚乙烯纖維聚丙烯纖維：分子結(jié)構(gòu)差異大，左者所用染料和整理劑右者就無(wú)法使用。一、纖維分類旭絢軒界上&他Ip等挖一fit*打肝牽等境門贈(zèng)好喃利工rJ免JIEL警助拷好維舊利轉(zhuǎn)一.撲康竺f站鴕桿斗人造好雄宗纖

2、維ExwrdltFHI人造量白質(zhì)打憎化學(xué)奸雄二、纖維素纖維的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)纖維素分子結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）環(huán)上三個(gè)一OH,反應(yīng)活性點(diǎn)2）環(huán)間一O一,酸分解之，堿穩(wěn)3）鏈端：有一隱-CHO,M低還原性4）鏈剛性，H-鍵多，強(qiáng)度高5）聚合度（二）纖維素分子化學(xué)性質(zhì)1、與酸作用酸促使背鍵水解：（反應(yīng)式）HOU才OH|_|+（CeHioOsJn+nHsOnCeHnOe酸作用情況酸使纖維素纖維織物初始手感變硬，然后強(qiáng)度嚴(yán)重下降。纖維結(jié)構(gòu)、酸的種類、作用時(shí)間、溫度、纖維結(jié)構(gòu)影響水解反應(yīng)速率。生產(chǎn)上應(yīng)用：含氯漂白劑漂白后，稀酸處理，起進(jìn)一步漂白作用；中和過(guò)剩堿；爛花、蟬翼等新穎印花處理。用酸注意：稀酸、低

3、溫、洗凈，避免帶酸干燥。2、與氧化劑作用纖維素氧化后分子斷裂，基團(tuán)氧化變化，織物強(qiáng)度損傷。纖維素分子對(duì)不同氧化劑作用有不同的敏感程度。強(qiáng)氧化劑完全分解纖維素。中、低強(qiáng)度氧化劑在一定條件下氧化分解纖維素能力弱，可用來(lái)漂白織物。注意：空氣中02在強(qiáng)堿、高溫條件易氧化、脆損纖維素織物，應(yīng)避免。氧化反應(yīng)：Cell-OH+0Cell-CHO,Cell-C=O,Cell-COOH氧化纖維素：還原型一-CHO,=C=O,潛在損傷酸型一-COOH注：纖維素分子對(duì)還原劑穩(wěn)定。CHCCIMM1常溫稀堿中穩(wěn)定，濃堿溶脹，高溫稀堿有氧氣易氧化、斷裂昔鍵，強(qiáng)力下降濃堿溶脹：各向異性、不可逆。徑向溶脹大，縱向小反應(yīng):（酸

4、性）纖維素分子與堿擬醇鈉反應(yīng)C2H5OH+NaOH=C2H5ONa+H2OCell-OH+NaOH=Cell-ONa+H2O;orCell-OH*NaOH反應(yīng)可逆，水洗除堿，恢復(fù)纖維素分子，但纖維素纖維高層次結(jié)構(gòu)被變化、不可逆-是棉織物絲光、堿縮處理理論根據(jù)。4、纖維素分子其它反應(yīng)A）酯化反應(yīng)纖維素分子與（竣）酸類物質(zhì)反應(yīng)生成酯：0MaOH+(CHCQ)q+CHmOH纖維素分子形成磷酸酯后能使織物具有阻燃性；與醋酸醉反應(yīng)生成纖維素醋酸酯是制造人造纖維一一醋酯纖維的原料。B）酸化反應(yīng)纖維素分子與氯乙酸在堿性條件下的反應(yīng)產(chǎn)物稱竣甲基纖維素鈉，可用作紡織漿料和增稠劑；與縮水甘油三甲基氯化鏤反應(yīng)后形成

5、陽(yáng)離子衍生物，使纖維素纖維織物在用陰離子染料染色和其它染料染色時(shí)上染率和染色牢度大為提高，同時(shí)兼有抗靜電、抗菌、防霉等功效，用于難染色的芝麻纖維織物上尤其有效。C）加成反應(yīng)纖維素分子與上述試劑反應(yīng)后，氟乙基化產(chǎn)物使纖維素纖維織物具有防腐性，氨基甲酰乙基化產(chǎn)物使纖維素纖維織物對(duì)活性染料染色反應(yīng)性提高，乙烯碉型加成產(chǎn)物其本身就是乙烯碉型活性染料染色反應(yīng)時(shí)與纖維素纖維進(jìn)行共價(jià)鍵結(jié)合反應(yīng)的一步。D）接枝反應(yīng)A?U(AGU)nAGYMMMMM:H2c=CHCOOHH2C=CHCONH2HQ=CHCOOCFL接上丙烯酸后，纖維素纖維織物就可用陽(yáng)離子染料染色和印花，耐洗牢度和顏色都有較好的效果。三、蛋白質(zhì)纖

6、維的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的纖維天然動(dòng)物人造植物蛋白質(zhì)高分子的單元結(jié)構(gòu)是氨基酸殘基（下式左）：*-|NHCHCOH2NCHCOOHRnR生氨基酸纖維蛋白質(zhì)分子的構(gòu)成主要有C、H、O、N、S五種元素。蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)*蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列結(jié)構(gòu)稱為蛋白質(zhì)分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)、或初級(jí)結(jié)構(gòu):*蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象有幾個(gè)層次，分別稱為蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的第三級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈側(cè)基之間因氫鍵等相互作用使多肽鏈進(jìn)一步盤旋和折疊，整個(gè)分子所形成的不規(guī)則的特定構(gòu)象。蛋白質(zhì)副鍵圖：*蛋白質(zhì)分子副鍵：由分子主鏈、側(cè)基的極性或非極性基團(tuán)、離子基團(tuán)相互作用而成。由于副鍵數(shù)量眾多而能穩(wěn)定蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象。副鍵種類如

7、下圖:蛋白質(zhì)分子的化學(xué)性質(zhì)*蛋白質(zhì)兩性性質(zhì)：OH-0H-H+N-P-COOHHNP-COOH*H?N-P-COO-H，H+H+3NFCOO等電點(diǎn)：蛋白質(zhì)分子上正、負(fù)電荷數(shù)量相等時(shí)溶液的pH值，不會(huì)向電極移動(dòng)。羊毛的：4.2-4.8,桑蠶絲的：3.5-5.2。等電點(diǎn)時(shí)纖維溶脹、溶解度最低。低pH值時(shí)：pH內(nèi)>pH夕卜NH3+H+高pH值時(shí)：pH內(nèi)<pH外-COO-OH-酸堿濃度高或鹽多時(shí)，內(nèi)外pH一致。羊毛反應(yīng)2、與酸耐酸，pH2-4沸染，H2SO4炭化除草。高濃酸，損傷羊毛：水解、氨離子化、離子鍵拆開(kāi)。3、與堿堿使羊毛嚴(yán)重?fù)p傷、變黃、溶解、含S降低：主鏈水解、氨基酸水解、離子鍵拆開(kāi)

8、、二硫鍵斷開(kāi)重接。COcococoCH<HrS-S-CH2-CH.CH-CH-NH-CCH-CHNHNHNHNH4、與還原劑羊毛二硫鍵、離子鍵被還原劑斷開(kāi)，羊毛損傷5、與氧化劑強(qiáng)氧化劑分解羊毛，中強(qiáng)氧化劑對(duì)羊毛有損傷作用，控制條件可漂白羊毛：NaClO,H2O26、蛋白質(zhì)與其它物質(zhì)作用水：長(zhǎng)時(shí)間高溫條件下可發(fā)生水解作用鹽水：促進(jìn)蛋白質(zhì)纖維溶脹或溶解，濃的CaCl2、Ca(NO3)2處理蠶絲，會(huì)使纖維急劇收縮；堿式ZnCl2等溶液能使絲纖維溶解。改性反應(yīng)：有羥基、酚羥基、竣基和氨基等(1)蠶絲纖維甲基化使絲活性基團(tuán)變成不活潑基團(tuán)，抑制絲泛黃，甲基化試劑為重氮甲烷(CH2N2):CO-Rsi

9、lkNl+0*silk-NH-CO-R+RCOOH8R(3)蠶絲甲醛交聯(lián)可提高絲耐堿性、濕強(qiáng)度：silkNH2+HCHO+H2NsilkASilk-NH-CHz-HN-Silk四、合成纖維的分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)滌綸分子結(jié)構(gòu)o0IIH-O-CH產(chǎn)-CH廣CHzOH聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。分子結(jié)構(gòu)只有弱極性基團(tuán)，吸濕性差、染色性差。-COO-酯基具有反應(yīng)性，如水解；但苯基、亞乙基穩(wěn)定，故滌綸穩(wěn)定性好。-OCH2CH2O-具柔性，故可折疊。分子線性、規(guī)整，分子聚集時(shí)容易緊密堆積（結(jié)晶），使纖維形狀、強(qiáng)度好。滌綸高分子的化學(xué)性質(zhì)主要由酯基決定，在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿性溶液中酯基會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)使分子鏈斷裂：堿性水解應(yīng)

10、用：滌綸堿剝皮對(duì)氧化劑、還原劑的耐受性比較好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定錦綸分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)錦綸6是由己內(nèi)酰胺開(kāi)環(huán)聚合而成，錦綸66是由己二胺和己二酸縮聚而成，此外還有錦綸610、錦綸1010產(chǎn)h-hn(ch,2)5coohH-HN(CH2)bNHC0(CH2)4C040H幅0b分于句型0玷合錦綸的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，主要在酰胺基和分子兩端基團(tuán)上發(fā)生反應(yīng)。水：對(duì)錦綸沒(méi)有什么影響。堿：錦綸水解也不嚴(yán)重，耐堿性較好。酸：稀酸溶液中錦綸水解不嚴(yán)重，因此稀酸對(duì)錦綸損傷不重，但在濃HCl溶液中，錦綸分子水解、溶解,錦綸纖維強(qiáng)度下降。氧化劑：較為敏感，接觸氧化劑時(shí)發(fā)生降解破壞，纖維強(qiáng)度受損。酰胺、R基結(jié)構(gòu)：用酸性染料

11、染色；陽(yáng)離子染料染色；還因?yàn)殄\綸分子的非極性部分鏈比例大，可用分散染料染色。具有4%的吸濕率。（三）睛綸分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)一CH巧HCH巧H一CNOOOCH3COOH第一單體（85%）第二單體（510%）第三單體（13%）屬于無(wú)規(guī)共聚物第一單體：只有第一單體，纖維性能不好，脆、彈性手感差、不易染色第二單體：改善纖維結(jié)構(gòu)，減弱條基之間的作用力，第三單體：結(jié)合染料基團(tuán)，利于染色。睛綸分子的化學(xué)性質(zhì)其分子主鏈全是碳元素構(gòu)成，穩(wěn)定；側(cè)基是氟基（一CN）和其它基團(tuán)，具有化學(xué)反應(yīng)性。酸：耐酸能力強(qiáng)。堿：對(duì)弱堿也不敏感，但在高溫強(qiáng)堿溶液中，由于OH-催化一CN水解的能力很強(qiáng)，使睛綸纖維失重、發(fā)黃、溶解：氧

12、化劑：不敏感，可用H2O2、NaClO2漂白睛綸纖維。還原劑：也不反應(yīng)，可用NaHSO3、Na2SO3、保險(xiǎn)粉漂白睛綸纖維高溫?zé)崽幚恚耗苓M(jìn)行重排環(huán)化反應(yīng)，形成碳纖維。四）其它合成纖維分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)1、丙綸丙綸屬于聚烯燒纖維?；瘜W(xué)惰性：酸和堿不反應(yīng)，酒精、乙醛等極性溶劑不能溶解，但有機(jī)燒類非極性溶劑能溶解纖維態(tài)丙綸分子。丙綸分子對(duì)強(qiáng)氧化劑作用亦敏感，會(huì)降解；受熱容易發(fā)生熱氧化降解，在有水、氧條件下，如果纖維中有痕量金屬（銅、鐵等），發(fā)生光敏降解很快速，因而使丙綸纖維耐光性能很差。丙綸分子上沒(méi)有可留駐染料的基團(tuán)，丙綸纖維染色很困難，分散染料染色也只能得很淡顏色，只能用其它上色方法，如熔體染色等。2、維綸CHjCHCHj-CHCHj-CH-CHj-0</0HCHj在合成纖維中吸濕性最高。維綸分子的化學(xué)性質(zhì)由一OH決定，纖維耐酸、堿性優(yōu)良，在溶劑苯酚、間甲苯酚中溶脹