A-level 應用科學/色彩化學/纖維/纖維素
纖維素(C6H10O5)n 是一種長鏈聚合多糖碳水化合物，由β-葡萄糖組成。它是綠色植物的主要結構成分。綠色植物的初生細胞壁主要由纖維素構成。
纖維素存在於所有植物材料中。它是地球上最豐富的生物量形式 Template:Ref harvard。
纖維素是紙張的主要成分；進一步加工可以生產玻璃紙和人造絲，以及最近的莫代爾，一種源自山毛櫸木纖維素的紡織品。粘膠纖維是一種非常重要的由纖維素製成的纖維，自 20 世紀初以來一直用於紡織品。
纖維素單體 (β-葡萄糖) 透過縮合反應透過 ß1→4 糖苷鍵連線在一起。這與其他碳水化合物（如澱粉）中存在的 α 1->4 糖苷鍵形成對比。
纖維素是直鏈聚合物：與澱粉不同，不會發生螺旋，並且分子採用延伸的棒狀構象。在微纖絲中，葡萄糖殘基上的多個羥基 (OH-) 基團相互之間形成氫鍵，將鏈牢牢地結合在一起，並有助於其高抗拉強度。這種強度在細胞壁中很重要，它們在那裡被編織成碳水化合物基質，有助於保持植物細胞的剛性。
纖維素的羥基可以與各種化學物質部分或全部反應，以提供具有有用特性的衍生物。纖維素酯和纖維素醚是最重要的商業材料。原則上，雖然在當前的工業實踐中並非總是如此，但纖維素聚合物是可再生資源。
酯類包括醋酸纖維素和三醋酸纖維素，它們是薄膜和纖維形成材料，用途廣泛。
棉花是一種柔軟的纖維，生長在棉花植物（Gossypium spp.）的種子周圍，棉花植物是一種原產於熱帶和亞熱帶地區的灌木。這種纖維最常被紡成線，用來製作柔軟、透氣的紡織品，這是當今服裝中使用最廣泛的天然纖維織物。
棉花纖維（經過處理以去除種子和蠟、蛋白質等的痕跡）幾乎完全由纖維素組成，纖維素是一種天然聚合物。纖維素的排列方式賦予棉花纖維高度的強度、耐用性和吸水性。每根纖維由二十到三十層纖維素組成，以整齊的天然彈簧串形式捲曲。當棉花蒴果（種子外殼）開啟時，纖維會幹燥成扁平、扭曲的帶狀形狀，並變得相互彎曲和交鎖。這種交鎖形式非常適合紡成細紗。
棉花被用來製作許多紡織品。這些包括毛圈布，用於製作高吸水性的浴巾和浴袍，牛仔布，用於製作牛仔褲，府綢，在藍色工裝襯衫的製造中很受歡迎（我們從中得到“藍領”一詞），以及燈芯絨、泡泡紗和斜紋棉布。襪子、內衣和大多數 T 恤都是用棉花製成的。床單也通常用棉花製成。棉花也被用來製作鉤針和編織中使用的紗線。雖然許多織物完全由棉花製成，但一些材料將棉花與合成或加工纖維混合，例如聚酯或人造絲。
除了紡織行業外，棉花還用於漁網、咖啡過濾器、帳篷和書籍裝訂。第一張中國紙是用棉纖維製成的，現代的美國美元紙幣和聯邦文具也是如此。消防水帶曾經是用棉花製成的。
絲光處理是一種用於棉織物和棉線的處理方法，主要用於使棉花具有光澤的外觀。這套工藝流程是由約翰·默瑟在 19 世紀中期發明的。
絲光棉在手工藝中有時被稱為珍珠棉或珠光棉。它是經過一系列處理的棉紗或棉織物，主要目的是增加光澤度。所獲得的額外的理想的吸水效能是一個次要的額外好處。
棉線（或以聚酯為芯的棉包覆線）用氫氧化鈉（苛性鈉，NaOH）處理。將線浸入苛性鈉浴中，然後用酸浴中和。這種處理可以增加強度、光澤度、對染料的親和力和抗黴能力，還可以減少棉絨。長纖維長度對絲光處理的反應最好。
參考文獻和進一步閱讀
[edit | edit source]- 泰晤士河與哈德遜染料和織物手冊，喬伊斯·斯托裡，1978 年
外部連結
[edit | edit source]棉花的歷史和用途
[edit | edit source]研究
[edit | edit source]人造絲
[edit | edit source]人造絲是一種人造再生纖維素纖維。
人造絲的歷史
[edit | edit source]人造絲是第一種製造的纖維；它由天然存在的聚合物製成，因此它不是合成纖維，而是人造再生纖維素纖維。這種纖維在 1924 年採用“人造絲”這個名字之前，一直以人造絲綢的名義出售。在歐洲，它被稱為“粘膠”。[1]
人造絲的主要纖維特性
[edit | edit source]人造絲是一種用途廣泛的纖維，具有與其他天然纖維相同的舒適性，可以模仿絲綢、羊毛、棉花和亞麻的感覺和質地。這種纖維很容易染成各種顏色。人造絲織物柔軟、光滑、涼爽、舒適、吸水性強，但不隔熱，使其成為在炎熱潮溼的氣候中使用的理想材料。[2] 普通人造絲的耐用性和外觀保持性較差，尤其是在潮溼的情況下；人造絲的彈性恢復率也是所有纖維中最低的。然而，HWM 人造絲要強得多，並且表現出更高的耐用性和外觀保持性。普通人造絲的建議護理方法是乾洗，HWM 人造絲也可以機洗。[1]
人造絲生產商
[edit | edit source]人造絲行業內使用商品名來確定使用的人造絲型別。
例如，Bemberg 是銅氨人造絲的商品名，由於美國的環境保護署的規定，這種人造絲只在義大利生產。[3]
MODAL 是一種廣泛使用的人造絲形式，由位於奧地利北部的蘭精纖維公司生產。[4]
Galaxy、Danufil 和 Viloft 是德國製造商凱姆纖維生產的人造絲品牌。[5]
Acordis 是纖維素基纖維和紗線的 主要製造商。生產設施遍佈歐洲、美國和巴西。[6]
Visil 人造絲 是一種阻燃型粘膠，在製造過程中在纖維中加入了二氧化矽。[7]
人造絲的用途
[edit | edit source]人造絲纖維的一些主要用途包括服裝（如女襯衫、連衣裙、夾克、內衣、襯裡、西服、領帶）、傢俱（如床罩、毯子、窗簾、室內裝潢、沙發套）、工業用途（如醫療手術產品、無紡布產品、輪胎簾線）和其他用途（如女性衛生用品）。[8]
參考文獻
[edit | edit source]- ↑ a b 紡織品，第九版，作者：莎拉·J·卡多夫和安娜·L·朗福德。新澤西州上鞍河：普倫蒂斯·霍爾
- ↑ 紡織品分類與分析：手冊，作者：Karen L. LaBat，博士和 Carol J. Salusso，博士。明尼蘇達大學，2003 年
- ↑ BembergCell
- ↑ 蘭精纖維
- ↑ 凱姆纖維
- ↑ Acordis
- ↑ Sateri
- ↑ 無效的
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粘膠
[edit | edit source]將來自木材、棉花或大麻的纖維素纖維溶解在鹼中，製成一種稱為粘膠的溶液。在歐洲，粘膠被用作人造絲纖維的名稱。
玻璃紙是一種由處理過的纖維素製成的薄而透明的薄片。它是在將粘膠溶液透過狹縫擠出到酸浴中，以使粘膠重新轉化為纖維素時製成的。類似的過程，使用孔而不是狹縫（噴絲板），用於製造一種稱為人造絲的纖維。
玻璃紙
[edit | edit source]參見粘膠
莫代爾
[edit | edit source]參見人造絲
醋酸纖維
[edit | edit source]三醋酸纖維素，也稱為“醋酸纖維素”，是由纖維素和醋酸酯製成的。三醋酸纖維素通常用於製造纖維和膠片基材。它在化學上類似於醋酸纖維素，區別在於，根據美國聯邦貿易委員會的定義，三醋酸纖維素至少“92%的羥基被乙醯化”。在三醋酸纖維素的製造過程中，纖維素被完全乙醯化，而在普通醋酸纖維素或二醋酸纖維素中，它只被部分乙醯化。三醋酸纖維素比醋酸纖維素具有更高的耐熱性。
三醋酸纖維素是由纖維素與來自醋酸和醋酸酐的醋酸酯結合製成的。醋酸纖維素溶解在二氯甲烷和甲醇的混合物中進行紡絲。當細絲從紡絲嘴中出來時，溶劑在熱空氣中蒸發，這個過程稱為幹紡絲，留下幾乎是純三醋酸纖維素的纖維。
有時會對醋酸纖維素和三醋酸纖維素織物應用一種稱為S-整理或表面皂化處理，使用氫氧化鈉溶液。這會從纖維表面去除部分或全部乙醯基，使它們具有纖維素塗層。這減少了纖維積累靜電的傾向。
CAS號 9012-09-3
- 抗縮水
- 抗皺
- 易洗
- 通常可在高溫下清洗
- 保持褶皺和褶襉良好
特別適用於需要保持褶皺或褶襉的服裝，例如裙子和連衣裙
始終參考單個服裝的護理標籤
- 可熨燙至200 °C
- 褶襉服裝最好手洗。大多數含有100%三醋酸纖維素的服裝可以用洗衣機洗滌和烘乾
- 含有三醋酸纖維素的物品由於纖維對高溫的抵抗力，幾乎不需要特殊護理
醋酸纖維素是纖維素的醋酸酯。醋酸纖維素用作攝影中的膠片基材，以及一些粘合劑的成分；它也用作合成纖維。
醋酸和三醋酸被錯誤地認為是相同的纖維，雖然它們相似，但它們的化學成分不同。三醋酸被稱為通用描述或初級醋酸，不含羥基。醋酸纖維被稱為改性或次級醋酸，具有少量羥基。三醋酸纖維雖然在美國不再生產，但其醋酸與纖維素的比例高於醋酸纖維[1]。
醋酸纖維或醋酸人造絲纖維（1924）是最早的合成纖維之一，以棉花或樹木紙漿纖維素（“生物聚合物”）為基礎。這些“纖維素纖維”已經過了其巔峰時期，因為廉價的石油基纖維（尼龍和滌綸）已經取代了再生紙漿纖維。
醋酸是一種非常有價值的製造纖維，成本低，懸垂性好。醋酸的特性使它成為“美觀纖維”[1]。醋酸用於緞面、提花布和塔夫綢等面料，以突出光澤、豐滿度、懸垂性和美觀性。
- 手感：柔軟、光滑、乾燥、挺括、有彈性
- 舒適性：透氣、吸溼排汗、快速乾燥、不粘靜電
- 懸垂性：襯裡隨身體移動，襯裡符合服裝形狀
- 顏色：深色鮮豔的色調，大氣染色滿足色牢度要求
- 光澤：光反射創造出獨特的視覺效果
- 效能：耐汗漬染色，耐乾洗，透氣和透蒸汽
- 強力：弱纖維，斷裂強力為1.2至1.4 g/d；溼態下強度降低
- 環保：由再造林樹木的木漿製成
- 耐磨性：耐磨性差
- 保暖性：保暖性差；無過敏性（低過敏性）
- 可染色性：（兩種方法）交染法，將一種纖維的紗線和另一種纖維的紗線按所需圖案編織成織物；溶液染色法在陽光、汗液、空氣汙染物和洗滌的影響下具有良好的色牢度[1,2]。
醋酸通常需要乾洗。
美國聯邦貿易委員會 對醋酸纖維的定義是“一種製造纖維，其纖維形成物質是醋酸纖維素。當羥基的乙醯化度不低於92%時，術語三醋酸酯可用作纖維的通用描述。”
醋酸是由纖維素透過將木漿分解成純淨的蓬鬆白色纖維素來製成的。然後在硫酸的存在下，用醋酸和醋酸酐與纖維素反應。然後透過受控的部分水解去除硫酸鹽和足夠數量的醋酸基團，以使產物具有所需的性質。無水葡萄糖單元是纖維素的基本重複結構，具有三個羥基，它們可以反應形成醋酸酯。最常見的醋酸纖維素纖維形式是在大約每三個羥基上有一個醋酸基團。這種二醋酸纖維素被稱為次級醋酸，或簡稱為“醋酸”。
醋酸纖維素形成後，溶解在丙酮中，形成粘性樹脂，然後透過紡絲嘴（類似於淋浴噴頭）擠出。當細絲從紡絲嘴中出來時，溶劑在熱空氣中透過幹紡絲蒸發，生產出細醋酸纖維素纖維。
美國首家商業醋酸纖維生產商：1924年，賽萊尼斯公司
目前美國醋酸纖維生產商：賽萊尼斯醋酸，伊士曼化學公司
- 1) 從木漿或棉短絨中提純的纖維素
- 2) 與冰醋酸、醋酐和催化劑混合
- 3) 陳化 20 小時 - 發生部分水解
- 4) 沉澱為酸樹脂薄片
- 5) 薄片溶解在丙酮中
- 6) 溶液過濾
- 7) 紡絲溶液在暖空氣柱中擠出。溶劑回收
- 8) 纖維拉伸並卷繞在卷軸、錐體或筒子上，準備使用 [1]
商品名 - 製造商
- Celanese（生產形式：薄片和長絲） - *Celanese Acetate
- Celstar - *Celanese Acetate
- Chromspun - *Eastman Chemical Company
- Estron - *Eastman Chemical Company
- MicroSafe - *Celanese Acetate
* Voridian Company 是 Eastman Chemical Company 的一個運營部門
Voridian 於 1952 年推出醋酸長絲，至今仍然是領先的製造商之一。Voridian 以 Estron [5] 商標銷售醋酸長絲。
- 纖維素和熱塑性
- 選擇性吸收和去除低濃度的某些有機化學物質
- 易於與增塑劑、熱量和壓力結合
- 醋酸纖維可溶於許多常見溶劑（尤其是丙酮和其他有機溶劑），並且可以修改使其溶於其他溶劑，包括水
- 親水性：醋酸纖維易於潤溼，具有良好的液體輸送和優異的吸收性；在紡織應用中，它提供了舒適性和吸水性，但在溼潤時強度會下降
- 醋酸纖維是低過敏性的
- 高表面積
- 由可再生資源製成：重新造林的樹木。
- 可以堆肥或焚化
- 可以染色，但需要特殊的染料和顏料，因為醋酸纖維不接受通常用於棉花和人造絲的染料（這也允許交叉染色）
- 耐黴菌和黴點
- 易於被強鹼溶液和強氧化劑弱化。
- 通常可以溼洗或乾洗，一般不會縮水
- 服裝：襯裡、襯衫、連衣裙、婚禮和派對服飾、家居用品、窗簾、室內裝飾和沙發套
- 高吸水性產品：尿布、女性衛生用品、香菸過濾嘴、手術用品和其他過濾器
- 纖維筆墨水儲液器、工業織物、節日 [5]
紙是由纖維壓縮而成的薄而平的材料。所使用的纖維通常是天然的，由纖維素組成。這些纖維最常見的來源是木漿樹（主要是軟木樹），如雲杉。但是，其他植物纖維材料，包括棉花、大麻、亞麻和稻米，也可以使用。