纖維

分類

纖維可被分作天然纖維及化學纖維。

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、動物纖維和礦物纖維三類。

(一)植物纖維

在植物莖稈中，如苎麻、大麻、亞麻和黃麻的草本莖，具特别發達的韌皮纖維束，可用制各種紡織品。這些纖維沒有或很少木質化，稱軟纖維。在有些植物的木本莖中，韌皮纖維也很發達，它們是制造特種紙張的優良原料，如桑樹、構樹、青檀等。葉子纖維主要存在于單子葉植物的葉脈中，細胞壁木質化程度較高，質地堅硬，稱為硬纖維。這類纖維拉力大，耐腐力強，主要用制繩索，或作粗紡之用，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、苎麻、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。從動物毛發得到的纖維有羊毛、兔毛、駱駝毛、山羊毛、牦牛絨等；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：毛發纖維和腺體纖維。

毛發纖維：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，特别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。

(三)礦物纖維

礦物纖維是從纖維狀結構的礦物岩石中獲得的纖維，主要組成物質為各種氧化物，如二氧化矽、氧化鋁、氧化鎂等，其主要來源為各類石棉，如溫石棉，青石棉等。

二、化學纖維

化學纖維是經過化學處理加工而制成的纖維。可分為人造纖維（再生纖維），合成纖維和無機纖維。

(一)人造纖維（再生纖維）

人造纖維也稱再生纖維。

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，經過化學加工後制成的紡織纖維。主要用于紡織的人造纖維有：黏膠纖維、醋酸纖維、銅氨纖維。

再生纖維是指将天然高聚物制成的漿液高度純淨化後制成的纖維，如再生纖維素纖維、再生蛋白質纖維、再生澱粉纖維以及再生合成纖維。

(二)合成纖維

合成纖維的化學組成和天然纖維完全不同，是從一些本身并不含有纖維素或蛋白質的物質如石油、煤、天然氣、石灰石或農副産品，先合成單位，再用化學合成與機械加工的方法制成纖維。如聚酯纖維（滌綸）、聚酰胺纖維（錦綸或尼龍）、聚乙烯醇纖維（維綸）、聚丙烯腈纖維（腈綸）、聚丙烯纖維（丙綸）、聚氯乙烯纖維（氯綸）等。

(三)無機纖維

無機纖維是以天然無機物或含碳高聚物纖維為原料，經人工抽絲或直接碳化制成。包括玻璃纖維，金屬纖維和碳纖維。

三、其他

度與細度有棉型（38 ~ 51mm）、毛型（64 ~ 114mm）、絲型（長絲）、中長型（51 ~ 76mm）、超細型（<0.9dtex）之分。

面形态有普通圓形、中空和異形纖維以及環狀或皮芯纖維。

曲有高卷曲、低卷曲、異卷曲、無卷曲之分。

化纖維；高性能纖維；功能或智能纖維。

工方式對天然纖維有不同初加工和改性的纖維。

纖維有高速紡絲、牽伸絲（DTY）、預或全取向絲（POY或FOY）、變形絲等。

維資源狀态可分為大宗纖維和特種纖維。

用途

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；用芳綸聚酰胺纖維（Kevlar）增強則前綴K。

增強塑料以玻璃纖維使用占優勢，其品種很多，無堿玻璃（E-glass）為常用普通纖維，堿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。由于化學成分和生産工藝的不同，還有高模量、中堿和高堿等各種玻璃纖維。碳纖維具有較大的剛性和優良的耐腐性，常用于增強熱固性塑料。硼纖維本身是鎢絲和硼的複合材料，具有較高的彈性模量，但纖維較粗且制造成本高。常用環氧樹脂作基體。低密度的芳綸纖維國内已經躬行并使用，它用于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，也提高了增強塑料的防水、絕緣和耐磨等性能。

注記：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”概念完全一緻。

應用領域

紡織

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。導彈需要防高溫，江堤需要防垮塌，水泥需要防開裂，血管和神經需要修補，這些都離不開纖維這個小身材的“神奇小子”。

穿得舒服， 禦寒防曬，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，穿着時能長期使人體分子摩擦産生熱反應，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制成衣服便可減少我們夏日撐傘的麻煩。

不過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”，面料外滌裡棉，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。新材料有了颠覆性的轉變，可以“棉蓋滌”、“棉蓋丙”，新型的抗菌導濕纖維，織成的面料可以使汗液透過，卻不附着，這樣汗液便被排到外層的棉布層，衣服貼身面便可随時保持幹爽……千變萬化，隻為了幫我們穿着更舒适。

阻燃纖維是在國家“863”計劃研究成果基礎上開發的一種具有阻燃抗熔滴性能的高技術纖維新材料。該産品采用新一代纖維阻燃技術——溶膠凝膠技術，使無機高分子阻燃劑在粘膠纖維有機大分子中以納米狀态或以互穿網絡狀态存在，既保證了纖維優良的物理性能，又實現了低煙、無毒、無異味、不熔融滴落等特性。該纖維及紡織品同時具有阻燃、隔熱和抗熔滴的效果，其應用性能、安全性能和附加值大大提高，可廣泛應用于民用、工業以及軍事等領域。

軍事

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，航空航天、軍工領域都用得着；聚酰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；碳納米管可用作電磁波吸收材料，用于制作隐形材料、電磁屏蔽材料、電磁波輻射污染防護材料和“暗室”（吸波）材料。

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。可将聚乳酸制成農用薄膜、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。

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、保濕防燥、護理肌膚等功能，因此可以制成各種止血棉、繃帶和紗布，廢棄後還會自然降解，不污染環境；聚丙烯酰胺類水凝膠可能控制藥物釋放；聚乳酸或者脫乙酰甲殼素纖維制成的外科縫合線，在傷口愈合後自動降解并吸收，病人就不用再動手術拆線了。

建築

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，可研制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，前者對于大壩、機場、高速公路等工程可起到防裂、抗滲、抗沖擊和抗折性能，後者可以起到預防混凝土早期開裂，在混凝土材料制造初期起到表面保護。在公路、水電、橋梁、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。

生物

随着生物科技的發展，一些纖維的特性可以派上用場。類似肌肉的纖維可制成“人工肌肉”、“人體器官”。聚丙烯酰胺具有生物相容性，一直是人體組織良好的替代材料，聚丙烯酰胺水凝膠能夠有規律地收縮和溶脹，這些特性正可以模拟人體肌肉的運動。

膠原是人體中最多的蛋白質，人體心髒、眼球、血管、皮膚、軟骨及骨路中都有它的存在，并為這些人體組織提供強度支撐。合成納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于天然骨骼的結構排列，修補骨骼于無形之中。

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

性能測試

單纖維拉伸性能測試

1概述

紡織纖維的拉伸性能測試是纖維品質檢驗的重要内容，紡織纖維在加工和使用過程中會受到各種外力的拉伸作用而産生變形，甚至被破壞，拉伸性能與纖維的紡織加工性能和紡織品的服用性能有密切的關系。

2目的與要求

掌握單纖維拉伸性能的測試方法，了解電子單纖維強力儀的結構和原理，并對試樣的測試結果進行處理和分析。

3采用标準

3.1 采用标準：GB 9997《化學纖維單纖維斷裂強力和斷裂伸長的測定》、GB/T 14337《合成短纖維斷裂強力及斷裂伸長試驗方法》

3.2 相關标準：GB/T 14334《合成短纖維取樣方法》、GB/T 14335《合成短纖維線密度測試方法》、GB 6529《紡織品的調試和試驗用标準大氣》等

4 儀器與用具

4.1 LLY-06型電子單纖維強力儀，見圖1。

4.2 黑絨闆、鑷子、天平。

5原理

被測單纖維的一端由上夾持器夾持住，另一端施加标準規定的預張力後由下夾持器夾緊。測試時下夾持器以恒定的速度拉伸試樣，下夾持器下降的位移即為纖維的伸長。試樣受到的拉伸力通過和上夾持器相連的傳感器轉變成電信号，經放大器放大及A/D轉換器轉換後，由單片機計算出纖維在拉伸過程中的受力情況。原理框圖見圖2。

6取樣

按GB/T 14334取出實驗室樣品。

7環境及修正

7.1 預調濕用标準大氣，溫度不超過50℃，相對濕度10%～25%。

7.2 調濕和測試用标準大氣按GB 6529執行：溫度（20±2）℃,相對濕度（65±3）%。

8試樣及制備

從實驗室樣品中随機均勻取出10g作為測試樣品，進行預調濕和調濕，使試樣達到吸濕平衡(每隔30min連續稱量的質量遞變量不超過0.1%)。從已達平衡的樣品中随機取出約500根纖維，均勻鋪放于絨闆上以備測定。

9程序與操作

9.1 确定測試參數

9.1.1 名義隔距長度

纖維名義長度大于或等于35mm時名義隔距長度為20mm；纖維名義長度小于35mm時為10mm。

9.1.2 拉伸速度按表1設定。

表1 纖維拉伸速度設定

纖維平均斷裂伸長率，% <8 ≥8，<50 ≥50 

拉伸速度，mm/min 50%名義隔距長度 100%名義隔距長度 200%名義隔距長度 

9.1.3 預張力

腈綸、滌綸：0.075cN/dtex；丙綸、氯綸、錦綸：0.05cN/dtex。

注：預張力按纖維的名義線密度計算，濕态試驗時，預張力為幹态時的一半,某些纖維如不适合上述預張力，經有關部門協商可另行确定。

9.1.4 計算線密度

按GB/T 14335《合成短纖維線密度試驗方法》測定該試樣的平均線密度。

9.2 儀器調整

9.2.1 打開電源開關，預熱10min。

9.2.2 調節夾持器距離，使上下夾持器的隔距等于纖維的名義隔距長度。

9.2.3 用力值砝碼校驗儀器測力系統準确度。

9.3 測試

9.3.1 一次拉伸斷裂測試

9.3.1.1 設置測試參數

将儀器功能設定為一次拉伸斷裂測試，同時設定預加張力、初始長度、試樣線密度、拉伸速度、測試次數等參數。

9.3.1.2 取下上夾持器， 用張力夾随機地從絨闆上夾取一根纖維一端，另一端用上夾持器夾緊，然後将上夾持器挂在挂鈎上，試樣在規定的張力下懸垂并穿過下夾持器，夾緊下夾持器。應保證纖維放在上、下夾持器的中間位置。

9.3.1.3 按“拉伸”鍵，儀器開始拉伸，拉伸斷裂後，下夾持器返回，顯示屏顯示斷裂強力、斷裂伸長、斷裂時間、斷裂功、初始模量及三個不同伸長時的應力值。

9.3.1.4 重複測試，每個試樣測試50次，直到本組測試完畢。儀器可顯示和打印一組的平均值(X)，标準差(S)、不勻率(CV值)及每一根試樣的測試結果。

9.3.2 定伸長彈性測試

纖維被拉伸至設定伸長值L1（即纖維總伸長）後，儀器自動停止拉伸，讓纖維即處于應力松弛狀态,并維持設定時間T1（即定時1）下夾持器回升，纖維内應力逐漸減小，至設定的預張力值時的伸長回複值即纖維的急彈性變形L2 。夾持器停止，讓纖維繼續松弛設定時間T2(即定時2)後，下夾持器繼續回升到達上限位置後，再次拉伸纖維，當纖維内應力等于設定的預加張力時，對應的拉伸值為纖維的塑性變形L3，下夾持器則回升到上限位後自停，結束測試。

9.3.2.1 設置測試參數

選定定彈性拉伸功能，并設定預加張力、初始長度、定伸長百分率、拉伸速度、定時1（T1）、定時2（T2）、測試次數等。

注：定伸長百分率是相對于初始長度而言的。

9.3.2.2 按标準要求夾好纖維，同9.3.1.2。按“拉伸”鍵，儀器自動測試并顯示和打印L1、L2、L3、L4（總彈性L4=L1—L3）以及彈性功回複率W2/W1（其中W2為纖維回複時所做的功，W1為纖維拉伸到定伸長值時所做的功）。當到達設定的測試根數時，儀器顯示或打印出L1、L2、L3、L4及W2/W1的統計值（X、S及CV）。

9.3.3 其他拉伸性能測試

根據不同的測試要求，按上述方法在儀器上設定不同的拉伸功能和相應的參數進行測試,可得到反映纖維拉伸性能的其它指标,具體操作詳見單纖維強力儀的說明書。

10結果計算

10.1 平均斷裂強力

(14-1)

式中： －斷裂強力測得值,cN；

―測試根數；

-平均斷裂強力，cN。

10.2 平均斷裂強度

（14-2）

式中： －平均斷裂強力，cN；－實測線密度，dtex；-平均斷裂強度, cN/dtex。

10.3 平均斷裂伸長率

（14-3）

式中： －斷裂伸長率測得值，%；―測試根數；－平均斷裂伸長率，%。

10.4 斷裂強力和斷裂伸長率的标準差及變異系數

（14-4）

（14-5）

式中： －标準差；—斷裂強力、斷裂伸長率的各次測得值；——斷裂強力、斷裂伸長率的平均值；―測試根數；－變異系數，%。

注：強力、斷裂強度、變異系數均計算到小數點後三位，按GB 8170修約到小數點後二位。伸長率計算到小數點後二位，修約到小數點後一位。

11測試報告

11.1 說明: 執行标準，儀器型号，試樣名稱，夾持的長度，溫濕度等。

11.2 結果計算：平均斷裂強力，平均斷裂強度，平均斷裂伸長率，斷裂強力和斷裂伸長的變異系數等。

纖維：21或22号切片

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，并交織成網。

高倍鏡下繪圖，顯示部分疏松結締組織。

注解：膠原纖維、彈性纖維、成纖維細胞、巨噬細胞、肥大細胞和漿細胞。

主要産品

原棉或棉型化纖原料進廠後，為了檢驗其質量，首先要采取随機抽取的原則抽取實驗室樣品。而原棉物理性能檢驗，必須從實驗室樣品中再取樣，制成試樣棉條，用于測定棉纖維長度、線密度及束纖維強力等指标。

2 目的與要求

掌握用纖維引伸器制作試樣棉條的方法，了解纖維引伸器的結構和原理。

3 采用标準

3.1 采用标準：GB/T 6097《棉纖維試驗取樣方法》

3.2 相關标準：GB/T 3291《紡織 紡織材料性能和試驗術語》

4 儀器與用具4.1 纖維引伸器，圖1。

4.2 鑷子，黑絨闆等。

5 原理

要制作試樣棉條需要将棉纖維伸直和混合。伸直作用是由于纖維引伸器輸出羅拉的直徑比給棉羅拉的直徑大一倍，纖維通過兩對羅拉時産生四倍的牽伸，從而使纖維平行伸直。纖維經過兩對羅拉的牽伸，被拉成一薄層棉條，從輸出羅拉輸出後卷繞在絨輥上，從而産生混合作用。

6 取樣

取樣應具代表性。成包皮棉從棉包上部開包後，去掉棉包表層棉花，抽取完整成塊樣品。每個取樣棉包從上部開包後，去掉棉包表層棉花，抽取完整成塊檢驗樣品約300g，形成批樣。

7 試樣及制備

将實驗室樣品稍加撕松混和，平鋪在工作台上，制成厚薄均勻、面積約為0.25m的棉層。采用多點取樣法，即從棉層正反面各16個分布大緻均勻的部位，均勻的抽取32叢，每叢約70mg，構成2～2.5g的試驗樣品，以制備試樣棉條。

8 環境及修正

試驗環境的變化對棉條制作影響不大，因此試驗可在一般大氣條件下進行，但試驗室室内溫濕度應保持相對穩定。

9　程序與操作

9.1 儀器調整

9.1.1 調整彈簧施于給棉羅拉的壓力為1200cN，輸出羅拉的壓力為2000cN。

9.1.2 給棉羅拉至輸出羅拉的隔距由隔距指針在毫米刻度尺上指示，根據皮棉的手扯長度按表1-1準确調整隔距指針在毫米刻度尺上指出的隔距讀數。

表1-1隔距讀數

手扯長度(mm) 27及以下 29～31 33及以上 

羅拉隔距(mm) 手扯長度+6 手扯長度+8 手扯長度+10 

9.2 試樣棉條制作（見圖2）

9.2.1 将2～2.5g的試驗樣品撕松混勻，并清除較大雜質，然後分成二等份，分别通過纖維引伸器不少于5次（若棉條較厚，可沿不揭層的縱向分為二個小條喂入，并注意橫向混合）。

9.2.2 引伸後，将每根棉條橫向分為兩個半根，丢棄每根的一半，把其餘兩個半根合并成一根棉條，再通過纖維引伸器不少于次。

9.2.3 用鑷子輕輕揀出一切雜質和疵點，注意避免帶出纖維，能松開的索絲要進行松解，再經纖維引伸器5次，最後制成一根平直光潔的試驗棉條。每次喂入棉條引伸時，應注意調換棉條前進的方向。

10 測試報告

10.1　記錄：試樣的來源（批号）、品種、品級長度、實驗室樣品編号、試驗日期、溫濕度及儀器的工作參數等。

10.2　說明：棉條的制備過程。

11 相關知識

纖維引伸器使用後應将其壓力卸去。從絨輥上取下纖維時，應順着絨毛的方向，以免使棉條中的纖維産生紊亂。

鑒别方法

各種纖維織品的燃燒特性：

1. 棉、麻、竹等植物纖維和粘膠纖維（主要成分是纖維素）：容易燃燒，産生黃色及藍色火焰，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：

⑴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，不易撚碎。

⑵滌綸：燃燒時邊卷縮邊熔化邊冒煙，火焰為黃白色，有芳香味，灰燼為褐色小珠，可以用手撚碎。

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：緩慢燃燒并迅速收縮，火焰小，呈紅色，，有黑煙和特殊氣味，灰燼為褐色小珠，可用手撚碎。

⑸氯綸：難于燃燒，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：燃燒時邊卷縮邊熔化，火焰明亮，呈藍色，有燃燒蠟質的氣味，灰燼為硬塊，但可以撚碎。

4.無機纖維

玻璃纖維：不燃燒，熔融不變色，灰燼為本色，小玻璃珠狀。

5.特點對比

纖維特點對比 

褪色：棉>混紡>化纖；

易變形：針織>梭織； 

起毛、起球：棉織物<混紡織物（滌棉）<毛腈織物；

起靜電：化纖>棉；

縮水：棉>混紡>化纖；

抗皺：棉<混紡<化纖。

技術參數

中英文名稱

一些常見的纖維的中英文名稱。 棉 Cotton； 腈綸 Acrylic； 麻 Linen ；氨綸 Polyurethanes ；羊毛 Wool ；丙綸 Polypropylene ；絲 Silk； 氯綸 Polyvinyl Chloride ；粘膠、人造棉、Rayon ；銅氨纖維 Cuprammonuium(Cupro) ；滌綸 Polyester ；醋酸纖維 Acetate ；錦綸 Polyamide ；尼龍 Nylon ；彈性纖維 Polythane(Elastan) ；維綸 Vinal ；人造絲 Nitrocellulose Silk 。