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📜  合成和天然纤维

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:12.599000             🧑  作者: Mango

合成和天然纤维

周围地区的所有人都被适合不同用途的不同材料所包围。衣服属于不同的质地，即有的有光泽的外观；而其中一些在外观和感觉上都很沉闷。衣服由织物组成，而织物又由纤维组成。衣服的性质和材料取决于纤维的性质。例如，玻璃和聚乙烯是由塑料制成的。

纤维的分类

纤维取自天然来源，即植物和动物。例如，棉花、羊毛和丝绸。然而，其中一些可能是人为推导出来的。人类制造的纤维称为合成纤维或人造纤维。它们不是来自天然来源。合成纤维的一些例子是尼龙、人造丝、聚酯等。从技术上讲，这些纤维通常形成为小单元链，称为堆叠在一起的化学物质。合成纤维和塑料由称为聚合物的颗粒或分子组成。

因此，聚合物是由许多小分子结合而成的大分子。这些小分子单独称为单体。从单体衍生聚合物的过程称为聚合。

天然纤维

天然纤维是毛发状的原材料，来源于动物、植物或矿物。它基本上是细胞的聚集，其中直径与长度相比可以忽略不计。它们很容易转化为无纺布，即毡或纸，或纺成纱线后的机织布。大量这些纤维可用于纺织产品或其他工业用途。

天然纤维的优点

  • 良好的吸汗剂。
  • 有多种纹理可供选择。
  • 在炎热潮湿的气候中易于佩戴和携带。
  • 灵活且相对坚固。
  • 高弹性——在承受高张力时，当张力消除时，它们部分或完全恢复到原来的长度。

天然纤维的例子

天然纤维可分为两大类——植物纤维和动物纤维。

  • 植物纤维
    由细而连续的股线组成的材料称为纤维。植物纤维是细长的最常见的支持厚壁组织的植物细胞，具有厚纤维素壁和组织良好的结构。
    包括棉花、黄麻、亚麻和大麻在内的植物用于获得植物纤维。许多植物纤维是作为大田作物生产的。

              Category                                                   

Types

Seed fiber 

The fibers collected from the seeds of various plants are known as seed fibers.

Leaf fiber 

Fibers collected from the cells of a leaf are known as leaf fibers, for example, banana, pineapple (PALF), etc.

Bast fiber 

Bast fibers are collected from the outer cell layers of the plant’s stem. These fibers are used for durable yarn, fabric, packaging, and paper. Some examples are flax, jute, kenaf, industrial hemp, ramie, rattan, and vine fibers.

Fruit fiber 

Fibers collected from the fruit of the plant, for example, coconut fiber (coir).

Stalk fiber 

Fibers from the stalks of plants, e.g. straws of wheat, rice, barley, bamboo, and straw.
  • 动物纤维
    大多数蛋白质，如胶原蛋白、角蛋白和丝心蛋白；包括天然纤维丝、羊毛、肠线和羊驼在内的例子构成了动物纤维的主要部分。大多数动物纤维就其捕获来源而言分为两类：
    • 动物毛 - 取自多毛哺乳动物的羊毛。例如，羊毛、山羊毛（羊绒、马海毛）。
    • 丝纤维——纤维是在制备茧的过程中从昆虫腺体的分泌物中收集的。

动植物纤维的区别

Animal Fibers

Plant Fibers

Extracted from animals

Extracted from plants,

Composed of proteins.

Composed of cellulose.

Need not be harvested for fiber extraction 

Plant fibers need to be harvested.

Lesser strength.

Greater strength

Examples: Silk, wool, etc

Examples: Jute, cotton, etc.

影响天然纤维性质的因素有：

  • 纤维的年龄——纤维的特性与纤维的年龄成反比。例如，较新的年轻纤维比较旧的纤维更坚固、更有弹性。
  • 应变率敏感性——由于它们的粘弹性性质，大多数天然纤维表现出应变率敏感性。蜘蛛丝具有弹性区域，这些区域共同有助于其应变率敏感性。骨骼的刚度随着应变率的增加而增加。这个过程被称为应变硬化。
  • 纤维的水分含量。

天然纤维的应用——天然纤维在各个领域都有应用，

  • 建筑业：例如，玻璃纤维广泛用于建筑业，用于制造某些建筑材料。
  • 工业价值：许多天然纤维，如丝绸、羊毛、安哥拉毛和骆驼毛，都具有巨大的工业价值。例如，棉纤维广泛用于纺织工业。
  • 药物：天然纤维有助于制造生物材料。
  • 环境净化：例如，甲壳素可用于去除工业废水排放中的某些有毒污染物。

合成纤维

合成纤维是人造纤维，约占纤维总用量的一半。它们由源自合成聚合物的小分子组成。形成这些纤维的化合物来源于原材料，例如石油基化学品或石化产品。聚合过程将这些原材料转化为化学键合两个相邻的碳原子。不同的合成纤维由多种化合物组成。

合成纤维在纤维和纺织技术中得到应用。主要的主要合成纤维是尼龙、聚酯、丙烯酸和聚烯烃，它们约占合成纤维产量的 98%。 60% 的责任仅交给聚酯。这些纤维中的大多数被认为是具有潜在价值的商业产品。

半合成纤维

半合成纤维由天然存在的纤维形成。天然存在的纤维经过化学过程，包括收获、分解，然后使用纤维素重建天然纤维。纤维素是一种在植物中大量存在的有机化合物。它首先从植物中提取，制成可溶性，然后纺成纤维制成织物。

合成纤维的种类

  • 人造丝
    人造丝由木浆制成。由于与丝绸的高度相似，人造丝也被称为人造丝或合成丝。与天然丝相比，它更便宜，也可以染成多种颜色。
  • 尼龙
    尼龙是第一种商业合成的丝状纤维。尼龙由煤、水和空气制成。
  • 聚酯纤维
    涤纶是一种非常流行的人造纤维，用于制作衣服。由于它的名字，它由称为酯的化学物质的重复单元组成。
  • 丙烯酸纤维
    亚克力是一种非常受欢迎的人造纤维。由于与羊毛高度相似，腈纶也被称为人造或合成羊毛。与天然羊毛相比，它更便宜，也可以染成多种颜色。

合成纤维与天然纤维相比的特性

  • 耐用性大。
  • 更强。
  • 更便宜
  • 易于维护和清洗。

合成纤维的优点

  • 弹性好。
  • 易于与其他纤维混合。
  • 不收缩的属性。
  • 高吸水性
  • 它们不容易起皱。
  • 更便宜。
  • 随时可用且经久耐用。
  • 处理重载而不断裂。

合成纤维的缺点

  • 由于它们的低熔点，合成纤维在受热时要小心。例如，熨烫时。
  • 吸收性较差的特性使这些纤维在炎热和潮湿的日子里穿着不舒服。它们在潮湿的气候中粘在身体上。
  • 由于这些纤维本质上是不可生物降解的，因此它们对环境有严重的影响。
  • 它们很容易着火。

聚合物

聚合物可以称为重复单元的组合。聚合物由小亚基组成，形成大分子，也称为大分子。聚合物可以是天然的，由植物和动物形成，也可以是人造的合成的。聚合物一词由两个词组成，POLY 表示许多，MER 表示单元。不同的聚合物表现出大量独特的物理和化学性质。天然聚合物的一些例子是丝绸、羊毛、纤维素（棉）。合成聚合物的一些例子是尼龙、聚四氟乙烯、聚乙烯等。

聚合物可以使用聚合过程产生。聚合使用称为单体的构成元素堆叠在一起形成聚合物链，即形成3维网络以形成聚合物键。

聚合物的类型——聚合物可以分为两大类：天然存在的和合成的或人造的，

  • 自然的
    天然聚合材料来源于植物和动物。一些例子是虫胶、琥珀、羊毛和天然橡胶。另一种已知的天然聚合物，即纤维素，是木材和纸张的主要成分。
  • 合成的
    合成聚合材料并非来源于植物和动物。这些聚合物在世界范围内的需求量很大，每年生产近 3.3 亿个。一些示例包括聚乙烯、聚丙烯、PVC、合成橡胶、电木、氯丁橡胶、尼龙、PVB 等。

聚合物的性质

  • 物理特性——聚合物显示出一些罕见的物理特性：
    • 聚合物的链长和交联度与其抗拉强度成正比。因此，抗拉强度通过增加交联来增加。
    • 聚合物在受热时会表现出一种罕见的特性，即它们会从结晶状态变为半结晶状态，但不会熔化。
  • 化学性质 –聚合物的化学性质使它们能够与其他分子强烈结合：
    • 聚合物具有氢键和离子键，为它们提供了更好的交联强度。
    • 由于侧链的偶极-偶极键合，确保了高柔韧性。
    • 众所周知，支持范德华力链接其链的聚合物本质上是弱的。然而，它们为聚合物提供了低熔点。
  • 光学特性
    聚合物可用于光谱学和分析应用，即激光器的设计。这是因为它们能够修改与温度相关的折射率，尤其是在 PMMA 和 HEMA 中可见：MMA。

聚合物纤维

聚合物纤维是基于合成化学品的纤维，例如石化原料。它们可以被认为是人造纤维的一个子集。这些纤维来源于以下来源：

  • 聚酰胺-尼龙
  • 弹性烯烃
  • 聚烯烃（PP和PE）烯烃纤维
  • PET或PBT聚酯
  • 聚氨酯纤维
  • 聚氯乙烯纤维 (PVC) vinyon
  • 酚醛 (PF)
  • 丙烯酸聚酯，如纯聚酯 PAN 纤维通过在低氧环境中烘烤转化为碳纤维。碳纤维可以被认为是一种非热塑性的树脂基纤维。
  • 芳香族聚酰胺（芳纶）——这些聚合物即使在高温下也不会熔化。此外，这些纤维在聚合物链之间具有很强的结合力。例如 Twaron、Kevlar 和 Nomex。
  • 聚乙烯（PE）。例如，Dyneema 或 Spectra。
  • 弹性体。比如氨纶。在最新趋势中，聚氨酯纤维开始替代氨纶技术

有多种聚合物纤维：

1. 涂层纤维提供静电消除，镀银提供抗菌性能。例如，镀镍纤维。

2. 共伸纤维由两种不同的聚合物组成，最常见的是芯鞘或并列。

3. 铝涂层纤维为一卷连续玻璃丝束提供射频偏转。它被称为雷达箔条。

日常使用的合成聚合物

合成聚合物在日常生活中的用途包括纺织品和织物、不粘锅中的聚四氟乙烯和管道中的聚氯乙烯。一种常见的用法是由合成聚合物聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的 PET 瓶形式。轮胎由丁腈橡胶制成。此外，塑料盖由聚乙烯等合成聚合物组成。然而，合成纤维由于其不可生物降解的性质而对环境问题有很大贡献。此外，它们大多是由石油合成的，对经济造成了开销。因此，生物塑料是一种替代品，尽管它们更贵。

示例问题

问题 1：区分天然聚合物和合成聚合物？

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问题2：合成纤维是如何制造的？

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问题 3：列出纤维人造丝的特性和用途。

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问题 4：写出天然纤维和合成纤维的区别？

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问题5：为什么建议不要在实验室工作或在厨房用火工作时穿合成服装？

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问题 6：描述尼龙。写出它的用途和性质。

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