纤维结构

nullnull纤维结构纤维结构组成纤维的结构单元相互作用达到平衡时在空间的几何排列。 大分子结构：化学组成及连接方式、侧基与端基、大分子链柔曲性、相对分子质量及其分布等； 聚集态结构（超分子结构）：晶态、非晶态、结晶度、晶粒大小、取向度等； 形态结构：观形态（纤维的长度、粗细、截面形状和卷曲或转曲等）、表面结构、微细结构（原纤结构与排列）。纤维大分子结构纤维大分子结构（1）常用纺织纤维单基的化学组成 纤维大分子结构纤维大分子结构（2）端基与侧基 侧基端基纤维大分子结构纤维大分子结构（3）大分子链柔性内旋性（internal rotation ）：纤维大分子内的单基之间在键长键角保持不变条件下，相邻单基可绕单键旋转的特性。 纤维大分子结构纤维大分子结构构象（conformation）：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为构象(或内旋转异构体)。 构象与构型的根本区别在于，构象通过单键内旋转可以改变，而构型无法通过内旋转改变。构型是指通过化学键固定的原子在分子中的空间位置排列情况。改变构型必须经过化学键的破坏和重组。 纤维大分子结构纤维大分子结构蛋白质的两种二次结构（构象）纤维大分子结构纤维大分子结构 柔曲性：指纤维大分子在一定条件下，通过内旋转或振动而形成各种形状的难易程度的特性。 纤维大分子结构与柔曲性的关系： 主链弹性好，柔曲性↑ 侧链较少，柔曲性↑ 主链四周侧基分布对称，柔曲性↑ 侧基间（大分子间）作用力较少，柔曲性↑ 温度↑，内旋转加剧，大分子链柔曲性↑ 单键的内旋转是大分子链产生柔曲性的根源；大分子柔曲性是判断高聚物弹性的主要条件之一。纤维聚集态结构纤维聚集态结构（1）结晶①结晶区：纤维大分子有规律地整齐排列的区域。特点：a. 大分子链段排列规整； b. 结构紧密，缝隙，孔洞较少； c. 相互间结合力强，互相接近的基团结合力饱和。 ②结晶度：纤维内部结晶区占整个纤维的百分率重量结晶度：纤维内部结晶区的重量占纤维总重量的百分率。 体积结晶度：纤维内部结晶区的体积占纤维总体积的百分率。纤维聚集态结构纤维聚集态结构 ③结晶度对纤维结构与性能的影响 结晶度↑，则纤维的拉伸强度、初始模量、硬度、尺寸稳定性、密度↑；纤维的吸湿性、染料吸着性、润胀性、柔软性、化学活泼性↓。结晶度↓→纤维吸湿性↑，容易染色，拉伸强度降低，变形较大，纤维较柔软，耐冲击，弹性有所改善，密度较小，化学反应性比较活泼。纤维聚集态结构纤维聚集态结构 ④非晶区（无定形区）：纤维大分子无规则聚集排列的区域。 非晶区特点： a.大分子链段排列混乱，无规律； b.结构松散，有较多的缝隙、孔洞； c.相互间结合力小，互相接近的基团结合力没饱和。 直接影响着纤维的吸湿、染色、热定形、力学弹性及伸长等 纤维聚集态结构纤维聚集态结构“两相结构” 模型 ：纤维中存在明显边界的晶区与非晶区，一些大分子的长度可以远超过晶区或无定形区各自的长度﹐足够把若干个晶区和无定形区串连起来形成网络结构 。 缨状：无序区中分子排列的状态； 微胞：分子有序排列的结构块 纤维聚集态结构纤维聚集态结构（2）取向度 大分子排列方向与纤维轴向吻合的程度称作取向度。 取向度与纤维性能间的关系： 取向度大→大分子可能承受的轴向拉力也大，拉伸强度较大，伸长较小，模量较高，光泽较好，各向异性明显。纤维聚集态结构纤维聚集态结构（3）原纤结构 基原纤→微原纤→原纤→巨原纤→细胞 纤维聚集态结构纤维聚集态结构基原纤(proto-fibril)：一般由几根以至十几根长链分子，互相平行或螺旋状地按一定距离、相位稳定地结合在一起的大分子束，直径为1～3nm(10～30Å)，具有一定的柔曲性。 原纤(fibril)：一统称，有时可代表由若干基原纤或含若干根微原纤，大致平行组合在一起的更为粗大的大分子束，直径10～30nm 。巨原纤(macro-fibril)：由多个微原纤或原纤堆砌而成的结构体。横向尺寸一般约为0.1～0.6μm 细胞(cell)：由巨原纤或微原纤直接堆砌而成的，有明显的细胞边界。纤维结构测试纤维结构测试分析方法质谱分析 通过对纤维样品的气相离子的质量电荷比，对纤维的组成和链结构进行定量化的表征 红外吸收光谱 可对高聚物或混合物的极性基团及其含量的吸收带强度进行识别和定量分析 紫外与可见光谱 可测定在10～400nm紫外吸收光谱范围及400～800nm可见光范围具有不饱和链及不对称电子的分子。 核磁共振光谱 可测定在外部磁场作用下，分子内部发生化学位移的核群及吸收带，以及相邻核的信息，计算出各吸收强度与各核群的比例。可用于大分子的构型及构象和分子量的分析。 （1）纤维化学结构的测量纤维结构测试分析方法纤维结构测试分析方法（2）纤维聚集态结构的测量结晶结构及非晶结构 纤维是结晶与非晶结构共存的。主要指标有结晶度、晶体类型、结晶大小和形状、晶区分布及非晶区结构等。 测量方法常采用密度法、X射线衍射法、热分析法、红外光谱法、电子显微镜法等。 取向结构 纤维取向度的测量可有显微镜观察法、X射线或电子衍射法、红外二色性法、光学偏振法、声速模量法、染色二色性法、导热系数法、介电系数法等