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棉织物中主要成分简介

发布时间:2011/9/9 1:07:20


以棉纱线为原料的机织物,统称棉布。棉织物用途广泛,除用作服装外,还可供装饰用和工业用。 棉织物的组织结构因经纬交织方法不同,分为平纹、斜纹和缎纹三种基本组织(见织物组织),以及将它们加以变化或联合而成的变化组织、联合组织、提花组织和复杂组织。平纹织物有平布府绸帆布等。斜纹织物有斜纹布哔叽华达呢卡其等。缎纹织物分经面缎纹和纬面缎纹两类,有直贡呢、横贡缎等。提花织物有提花布、装饰布等。采用复杂组织可织成毛巾布、灯芯绒平绒和双层织物等。

棉织物分白织坯布和色织布。各种组织的白织坯布,又称本色布或原色布,多数需经染整加工制成漂布、色布、印花布,有的还需经丝光、防缩、防皱整理。色织布是采用先经漂染的纱线织成,多数需经过整理加工使成品外表美观并有良好的服用性能。经过起绒加工,使棉织物表面(单面或双面)呈现出绒毛而成绒布
粗厚的棉织物大多采用29号以上(20英支以下)棉纱织制,细薄的用15号以下(40英支以上)棉纱织制。棉织物的幅宽在20世纪50年代以前多数为76~92厘米,后来逐渐向阔幅发展,以适应服装裁剪工业化生产的需要。
随着化学纤维的发展,棉与多种化学纤维的混纺也有了发展。与棉混纺的化学纤维,其长度和细度不能与棉纤维差异过大,这类化学纤维称为棉型化纤,纯纺或混纺的织物称为棉型织物。各类棉织物品种几乎都有相应的棉型织物。如棉和涤纶的混纺织物称为棉的确良,具有坚牢、挺刮、快干、免烫的优点,但吸湿、透气等服用性能不及纯棉织物。
但是,棉织物大体的成分含有:棉纤维和浆料这两类,其中的棉纤维可分为纤维、果胶、蜡状或油脂物质、含氮物以及杂质(棉籽壳等)。
1. 棉纤维
棉纤维主要由纤维素组成。整个纤维中纤维素约为94%,果胶质、蜡质、蛋白质、灰份等杂质的含量依次为0.9%, 0.6%,1.3%,0.2%。棉纤维组织层次比较复杂。如下图所示:
由内到外,依次为中腔、次生胞壁、初生胞壁、角质层。角质层是棉纤维的最外层,主要由蜡质、果胶质和蛋白质组成。角质层是棉花生长过程中表面油状物质硬化形成,因而具有疏水性。初生胞壁主要为纤维素的网状结构,也包含一定量的果胶质。次生胞壁是纤维的主体,约占纤维总量的90%以上。次生胞壁纤维素含量很高,杂质含量低。
1)棉纤维素
    棉纤维素分子是由很多D一六环葡萄糖残基以1-4普键连接而成。棉纤维的微细结构是由定向整齐排列的结晶区和松散的无定形区组成。纤维内部存在结晶区和无定形区,不同的试剂在不同的介质中能深入到纤维的某种侧序度以下的区域,而不能达到更高的区域,这样就造成了纤维各部分化学性质的不均一。棉纤维结晶区的孔径仅为lnm,因此对直径为几纳米到几十纳米的纤维素酶来说,进入这样紧密的结构是很困难的。不过,部分纤维素酶分子能够进入孔径约为20nm的非结晶区,使棉纤维的微细结构发生变化,从而对棉纤维进行改性。果胶质是由半乳糖醛酸、乙酷化的果胶酸化合物和以原果胶质为主要成分的异聚糖化合物组成。棉织物中果胶质的含量随着棉纤维成熟度提高而降低。成熟的棉纤维中果胶质的含量低于0.9%-1%,在不成熟的棉纤维中可高达6%。同时,随着棉花纤维品种的不同,果胶质的含量也有所差异。
    果胶不是连续成膜地分布在纤维表面,而是分布在纤维素大分子中间。存在于初生胞壁和原生质纤维的中空腔管内。原棉中的果胶是不溶解的,形成原果胶的主要机理:(1)果胶分子间通过钙、镁及铁等多价金属离子形成交联;(2)纤维素和半纤维素等细胞壁多糖和果胶分子形成共价键;(3)果胶分子中的梭基和细胞壁中的组分形成离子键;(4)果胶分子彼此间或和其它成分形成物理纠缠,即果胶起到了生物胶作用,把初生胞壁中的各种非纤维素成分粘合起来,形成以果胶质为骨架的庞大的疏水性网状层。
    果胶是影响渗透的主要物质。将果胶从植物组织中游离出来,消除其粘合蜡质等非纤维素物质的能力,有利于将这些非纤维素物质与植物组织分离,可提高织物的润湿性。
2)蜡状物质
    棉纤维中不溶于水,但能溶于有机溶剂的杂质,称为蜡状物质或油脂物质,含量大约为0.5%-0.6%。蜡状物质和果胶质是造成天然棉纤维润湿性能差的主要原因。蜡状物质和脂肪存在于棉纤维的最外层,对内部的棉纤维素起到了保护作用,同时也阻止了前处理时生物酶对基质的可及性。在棉织物的染整加工中,蜡状物质的去除借助于皂化和乳化作用实现的。
3)含氮物质
    棉纤维中的含氮物质主要以蛋白质和简单的含氮无机盐(如硝酸盐、亚硝酸盐)存在于纤维的胞壁中,也有一部分存在于初生胞壁和次生胞壁中。含氮无机盐可溶于60℃温水或常温弱酸、弱碱溶液中,蛋白质即使在氢氧化钠溶液中长时间沸煮也不能完全除净。次氯酸钠可使蛋白质大分子中的酞胺键断裂,生成一系列可溶于水的氯氨基酸钠盐而除去。若有含氮物质存在,则棉织物在服用过程中,经过漂洗,与有效氯接触,纤维上很容易形成氯胺,引起棉织物泛黄。所以,在棉织物前处理过程中,应尽可能将它除去。
4)其它杂质
    棉花纤维中的灰分由硅酸、碳酸、盐酸、硫酸、磷酸的钾、钠、钙、锰盐以及氧化铁和氧化铝组成。其中钾盐和钠盐占灰分总量的95%。棉纤维中的灰分能溶于酸中,可通过练漂中的酸洗来降低其含量
    棉纤维中的有色物质为天然色素,有乳酪色、褐色、灰绿色等。目前,对天然色素的结构研究还不充分。部分色素能溶于沸水。氯漂可使色素破坏而被去除。
棉籽壳是棉纤维所附着的种籽皮,是剥制纤维时带入的杂质。它的颜色很深,质地较硬,对织物表面的光洁度和染整加工十分不利。它的组成也很复杂,主要由木质素、纤维素、单糖、多糖类以及少量蛋白质、矿物质等组成。棉织物在烧碱、高温、较长时间下进行煮练,木质素中的多种醚键断裂,木质素大分子降解,棉籽壳变得松软,基本解体,再经充分挤轧、水洗而去除。在漂白中,木质素还会发生氯化作用而溶解在碱中。
2.浆料
在织造时,经纱由于开口和投梭作用受到较大的张力和摩擦,常有断裂现象发生。为了减少断经,使织造得以顺利进行。织造前,经纱一般都要经过上浆处理,以便将纱中的纤维粘着抱合起来,并在纱线表面形成一层坚韧薄膜,从而增强经纱强力和耐磨性。经纱经过上浆,对织造来说是有利的,但给染整生产带来一定麻烦,因为浆料的存在不仅会污染工作液、耗费染化料,甚至会阻碍染化料与纤维的接触,使加工过程的进行发生困难。为此,棉织物在进行染整加工之初,一般都要进行退浆处理,尽可能的除去浆料经纱上浆常用的浆料有天然浆料和化学浆料两大类。前者包括淀粉和一些天然胶类;后者则有聚乙烯醇(PVA);梭甲基纤维素(CMC),聚丙烯酸酯类(PA)等。
淀粉浆料的化学结构中含有大量的轻基,能够吸收空气中的水分,对亲水纤维具有良好的粘着性和成膜性。淀粉对碱比较稳定,在稀碱溶液中容易发生溶胀;对酸不稳定,易发生水解,形成分子量小、粘度低的可溶性淀粉和糊精等中间产物,最后水解成葡萄糖。直链淀粉遇碘成蓝色,支链淀粉成紫红色,可溶性淀粉及分子量较大的糊精成蓝色或紫色,与分子量较低的糊精成纯色或不显色。直链淀粉微溶于水,支链淀粉难溶于水
聚乙烯醇(P VA)是一种亲水性的高分子化合物,能溶于水,溶解度随分子量增大而降低;对酸、碱都较稳定;能被氧化剂氧化而降解,最终产物CO2和比H202。在醋酸、丙酸、乙二醇或苯酚中,PVA加热后会溶解,冷却后又生成沉淀。聚合度500的P VA在室温下可溶解,聚合度1700的PVA在80℃以上才能溶解。

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