纖維

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讀音:xiān wéi

纖維(Fiber): 聚合物經一定地機械加工(牽引、拉伸、定型等)後形成細而柔軟地細絲,形成纖維。纖維具有彈性模量大,受力時形變小,強度高等特點,有很高的結晶能力,分子量小,一般為幾萬。  

目錄

纖維分類

一、天然纖維

天然纖維是自然界存在的,可以直接取得纖維,根據其來源分成植物纖維和動物纖維兩類。

(一)植物纖維

植物纖維是由植物的種籽、果實、莖、葉等處得到的纖維,是天然纖維素纖維。從植物韌皮得到的纖維如亞麻、黃麻、羅布麻等;從植物葉上得到的纖維如劍麻、蕉麻等。植物纖維的主要化學成分是纖維素,故也稱纖維素纖維。

植物纖維包括:種子纖維、韌皮纖維、葉纖維、果實纖維。

種子纖維:是指一些植物種子表皮細胞生長成的單細胞纖維。如棉、木棉。

韌皮纖維:是從一些植物韌皮部取得的單纖維或工藝纖維。如:亞麻、苧麻、黃麻、竹纖維。

葉纖維:是從一些植物的葉子或葉鞘取得的工藝纖維。如:劍麻、蕉麻。

果實纖維:是從一些植物的果實取得的纖維。如:椰子纖維。

(二)動物纖維

動物纖維是由動物的毛或昆蟲的腺分泌物中得到的纖維。從動物毛髮得到的纖維有羊毛、兔毛、駱駝毛、山羊毛、氂牛絨等;從動物腺分泌物得到的纖維有蠶絲等。動物纖維的主要化學成分是蛋白質,故也稱蛋白質纖維。

動物纖維 (天然蛋白質纖維) 包括:毛髮纖維和腺體纖維。

毛髮纖維: 動物毛囊生長具有多細胞結構由角蛋白組成的纖維。 如:綿羊毛、山羊絨、駱駝毛、兔毛、馬海毛。

絲纖維: 由一些昆蟲絲腺所分泌的,特別是由鱗翅目幼蟲所分泌的物質形成的纖維,此外還有由一些軟體動物的分泌物形成的纖維。如:蠶絲。  

二、化學纖維

化學纖維是經過化學處理加工而製成的纖維。可分為人造纖維和合成纖維兩類。

(一)人造纖維

人造纖維是用含有天然纖維或蛋白纖維的物質,如木材、甘蔗、蘆葦、大豆蛋白質纖維等及其他失去紡織加工價值的纖維原料,經過化學加工後製成的紡織纖維。人造纖維也稱再生纖維。主要的用於紡織的人造纖維有:黏膠纖維、醋酸纖維、銅氨纖維。

(二)合成纖維

合成纖維的化學組成和天然纖維完全不同,是從一些本身並不含有纖維素或蛋白質的物質如石油、煤、天然氣、石灰石或農副產品,先合成單位,再用化學合成與機械加工的方法製成纖維。如聚酯纖維、聚醯胺纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙燃腈纖維、聚丙燃纖維、聚氯乙烯纖維、滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、氯綸等。  

纖維在各行各業中

纖維在紡織業

纖維是天然或人工合成的細絲狀物質.在現代生活中,纖維的應用無處不在,而且其中蘊含的高科技還不少呢。飛彈需要防高溫,江堤需要防垮塌,水泥需要防開裂,血管神經需要修補,這些都離不開纖維這個小身材的「神奇小子」。

聚丙烯晴纖維

穿得舒服, 禦寒防晒,是我們對衣服的最初要求,如今這個要求已很容易達到。海藻碳纖維做成衣服後,穿著時能長期使人體分子摩擦產生熱反應,促進身體血液循環,因此能蓄熱保溫,而防紫外線輻射的纖維製成衣服便可減少我們夏日撐傘的麻煩。

不過現在人們不僅要求穿得暖和,還增加了許多新要求,纖維都能一一滿足:過去的年代曾經流行過 「滌蓋棉」、「丙蓋棉」,面料外滌里棉,是因為棉和肌膚的親和性好,而滌與丙綸結實耐磨,方便洗滌。現在的新材料有了顛覆性的轉變,可以「棉蓋滌」、「棉蓋丙」,新型的抗菌導濕纖維,比通常的纖維直徑?穴10μm一100μm?雪要小,織成的面料可以使汗液透過,卻不附著,這樣汗液便被排到外層的棉布層,衣服貼身面便可隨時保持乾爽……千變萬化,只為了幫我們穿著更舒適。  

纖維在軍事

而纖維更大的作用早已不僅停留在日常穿著了,粘膠基碳纖維幫飛彈穿上「防熱衣」,可以耐幾萬

絲綢纖維

度的高溫;無機陶瓷纖維耐氧化性好,且化學穩定性高,還有耐腐蝕性和電絕緣性,航空太空、軍工領域都用得著;聚醯亞胺纖維可以做高溫防火保護服、賽車防燃服、裝甲部隊的防護服和飛行服;碳奈米管可用作電磁波吸收材料,用於製作隱形材料、電磁屏蔽材料、電磁波輻射污染防護材料和「暗室」(吸波)材料。  

纖維在環保

聚乳酸作為可完全生物降解性塑料,越來越受到人們重視。可將聚乳酸製成農用薄膜、紙代用品、紙張塑膜、包裝薄膜、食品容器、生活垃圾袋、農藥化肥緩釋材料、化妝品的添加成分等。  

纖維在醫藥

方面的應用已非常廣泛。甲殼素纖維做成醫用紡織品,具有抑菌除臭、消炎止癢

纖維織物

、保濕防燥、護理肌膚等功能,因此可以製成各種止血棉、繃帶紗布,廢棄後還會自然降解,不污染環境;聚丙烯醯胺水凝膠可能控制藥物釋放;聚乳酸或者脫乙醯甲殼素纖維製成的外科縫合線,在傷口癒合後自動降解並吸收,病人就不用再動手術拆線了。  

纖維在建築領域

防滲防裂纖維可以增強混凝土的強度和防滲性能,纖維技術與混凝土技術相結合,可研製出能改善混凝土性能,提高土建工程質量的鋼纖維以及合成纖維,前者對於大壩、機場、高速公路等工程可起到防裂、抗滲、抗衝擊和抗折性能,後者可以起到預防混凝土早期開裂,在混凝土材料製造初期起到表面保護。在公路、水電、橋樑、國家大劇院、上海市公安局指揮中心屋頂停機坪、上海虹口足球場等大型工程中已露了一手。  

纖維在生物科技

隨著生物科技的發展,一些纖維的特性可以派上用場。類似肌肉的纖維可製成「人工肌肉」、「人體器官」。聚丙烯醯胺具有生物相容性,一直是人體組織良好的替代材料,聚丙烯醯胺水凝膠

高吸水吸濕纖維

能夠有規律地收縮和溶脹,這些特性正可以模擬人體肌肉的運動。

膠原是人體中最多的蛋白質,人體心臟眼球、血管、皮膚軟骨及骨路中都有它的存在,並為這些人體組織提供強度支撐。合成奈米纖維能在骨折處形成一種類似膠質的凝膠,引導骨骼礦質在膠原纖維周圍生成一個類似於天然骨骼的結構排列,修補骨骼於無形之中。

蜘蛛絲一直是人類想要模仿製造的,天然蜘蛛絲的直徑為4微米左右,而它的牽引強度相當於鋼的5倍,還具有卓越的防水和伸縮功能。如果製造出一種具有天然蜘蛛絲特點的人造蜘蛛絲,將會具有廣泛的用途。它不僅可以成為降落傘和汽車安全帶的理想材料,而且可以用作易於被人體吸收的外科手術縫合線。  

纖維在塑料

纖維的充填能有效地提高塑料的強度和剛度。纖維增強塑料屬剛性結構材料。

纖維增強塑料主要有兩個組分。基體是熱固性塑料或熱塑性塑料,用纖維材料充填。通

聚丙烯晴纖維

常基體的強度較低,而纖維填料具有較高的剛性但呈脆性。兩者複合得到的增強塑料中,纖維承受很大的載荷應力,基體樹脂通過與纖維界面上的剪切應力,支撐了纖維傳遞了外載荷。

熱固性塑料纖維增強塑料略寫成FRP(fiber reinforced plastics),熱塑性纖維增強塑料略寫成FRTP(fiber reinforced thermoplastics).若用玻璃纖維增強則前綴G,如GFRP、GFRTP;如用碳纖維增強前綴C;用硼纖維則前綴B;用芳綸聚醯胺纖維(Kevlar)增強則前綴K。

增強塑料以玻璃纖維使用佔優勢,其品種很多,無鹼玻璃(E-glass)為常用普通纖維,鹼金屬氧化物含量很低,具有優良的化學穩定性和電絕緣性。高強度玻璃纖維(S-glass)含有鎂鋁矽酸鹽等成分,具有比E-glass纖維高10%-50%的強度。由於化學成分和生產工藝的不同,還有高模量、中鹼和高鹼等各種玻璃纖維。碳纖維具有較大的剛性和優良的耐腐性,常用於增強熱固性塑料。硼纖維本身是鎢絲和硼的複合材料,具有較高的彈性模量,但纖維較粗且製造成本高。常用環氧樹脂作基體。低密度的芳綸纖維國內已經躬行並使用,它用於承受拉應力的纜繩和承力構件。

表面處理是在纖維表面塗覆表面處理劑,表面處理劑包括浸潤劑及一系列偶聯劑和助劑。偶聯劑能在纖維與基體樹脂間形成一個良好黏合界面,從而有效提高兩者的黏結強度,也提

纖維特性

高了增強塑料的防水、絕緣和耐磨等性能。

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註記:在數學裡也有類似的「纖維」的概念,詳見詞條「曲面纖維化」。實際上,這一概念與日常生活中的「纖維」概念完全一致。  

纖維實驗

纖維:21或22號切片

膠原纖維被伊紅染成粉紅色,為粗細不等的束狀結構,交叉排列,有的較直或呈波浪形,其中的原纖維大多看不清。

彈性纖維染成藍紫色,單條分布而不成束,纖維粗細不等,有分支,並交織成網。

高倍鏡下繪圖,顯示部分疏鬆結締組織

註解:膠原纖維、彈性纖維、成纖維細胞巨噬細胞肥大細胞漿細胞。  

纖維鑒別

各種纖維織品的燃燒特性:

1、 棉、麻、竹等植物纖維和黏膠纖維(主要成分是纖維素):容易燃燒,產生黃色及藍色火焰,有燒紙或草的氣味。灰燼呈灰色,易飛揚。

2、羊毛、蠶絲(蛋白質):燃燒緩慢,徐徐冒煙;燃燒時縮成一團,有特殊的焦臭味;灰燼呈小球狀,一壓即碎。

3、合成纖維:

尼龍:邊燃燒邊熔化,無煙或略有白煙。火焰小,呈藍色。有燒焦的芹菜味,灰燼為淺褐色小硬珠,不易捻碎。

⑵ 滌綸:燃燒時邊捲縮邊熔化邊冒煙,火焰為黃白色,有芳香味,灰燼為褐色小珠,可以用手捻碎。

⑶ 腈綸:一邊緩慢燃燒,一邊熔化,火焰為亮白色,有時略有黑煙,有魚腥味,灰燼為黑色小珠,脆而易碎。

⑷ 維尼綸:緩慢燃燒並迅速收縮,火焰小,呈紅色,,有黑煙和特殊氣味,灰燼為褐色小珠,可用手捻碎。

⑸ 氯綸:難於燃燒,當接近火焰時邊收縮邊燃燒,離火即滅,有氯氣的氣味,灰燼為黑色硬塊。

⑹ 丙綸:燃燒時邊捲縮邊熔化,火焰明亮,呈藍色,有燃燒蠟質的氣味,灰燼為硬塊,但可以捻碎。

⑺ 玻璃纖維:不燃燒,熔融不變色,灰燼為本色,小玻璃珠狀。

參看

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