纤维的结构特征

第二章 纤维的结构特征纤维的结构是复杂的，是由基本结构单元经若干层次的堆砌和混杂所组成的，并决定纤维的性质。第一节 纤维基本结构的构成尽管纤维结构复杂，但人们对其认识一般分为三个方面，最为直观的纤维形态结构、较为间接的纤维聚集态结构和更为微观的纤维分子结构。一、纤维的形态结构1. 基本内容纤维的形态结构，是指纤维在光学显微镜或电子显微镜，乃至原子力显微镜 (AFM)下能被直接观察到的结构。纤维的外观形貌、表面结构、断面结构、细胞构成和多重原纤结构，以及存在于纤维中的各种裂隙与空洞等。2. 纤维的原纤结构(1)原纤结构特征纤维中的原纤(fibril)是大分子有序排列的结构，或称结晶结构。严格意义上是带有缺陷并为多层次堆砌的结构。原纤在纤维中的排列大多为同向平行排列，提供给纤维良好的力学性质和弯曲能力。纤维的原纤按其尺度大小和堆砌顺序可分为基原纤→微原纤→原纤→巨原纤→细胞。(2) 各层次原纤的特征基原纤(proto-fibril或elementary fibril)是原纤中最小、最基本的结构单元，亦称晶须，无缺陷。微原纤(micro-fibril)是由若干根基原纤平行排列组合在一起的大分子束，亦称微晶须，带有在分子头端不连续的结晶缺陷，是结晶结构。图2-1 微原纤的堆砌形式示意图原纤(fibril)是一个统称，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。巨原纤(macro-fibril)是由多个微原纤或原纤堆砌而成的结构体。细胞(cell)是由巨原纤或微原纤直接堆砌而成的，并有明显的细胞边界。二、纤维的聚集态结构 具体所指纤维高聚物的结晶与非晶结构、取向与非取向结构、以及通过某些分子间共混方法形成的“织态结构”等。1. 纤维的结晶结构将纤维大分子以三维有序方式排列，形成稳定点阵，形成有较大内聚能和密度并有明显转变温度的稳定点阵结构，称为结晶结构。对于纤维聚集态的形式，上世纪40年代出现了“两相结构”的模型。图2-2 取向和无序排列的缨状微胞结构Hearle教授提出的缨状原纤结构模型(图2-3)对此作了很好的解释，并与纤维的原纤结构形成很好的对应。图2-3 缨状原纤结构 图2-4 折叠链片晶2. 纤维的非晶结构纤维大分子高聚物呈不规则聚集排列的区域称为非晶区，或无定形区。 图2-5 取向和非取向折叠链片晶结构模型3. 纤维的取向结构不管天然纤维还是化学纤维，其大分子的排列都会或多或少地与纤维轴相一致，这种大分子排列方向与纤维轴向吻合的程度称作取向度。纤维的取...