化学纤维及其他纤维特征

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《常用非木材纤维碱法制浆实用手册》第42页（2997字）

近来为了满足某些纸张的使用要求，配用部分化学纤维抄纸，或全用化学纤维制造干法纸。

化学纤维分再生纤维及合成纤维两类。再生纤维常见的有粘胶纤维、铜氨纤维、醋酸纤维等，均由天然的植物纤维如木材、棉短绒、蔗渣等加工制成。合成纤维品种很多，常见的有锦纶、涤纶、腈纶、维尼纶等，均由煤、石油、天然气等加工制成。由于原料及制造工艺不同，纤维的形态和断面形状各不相同，对于纤维染色剂也有不同的颜色反应。这些现象以及它们的异同点，可通过显微镜观察。

为了改变纤维的透明性及光泽性，在纺丝液中可加入若干二氧化钛，加入二氧化钛的纤维称为消光纤维。与未消光的纤维相比，消光纤维上有许多粒状花纹，二氧化钛用量愈多，粒状花纹也愈多，但是纤维的基本结构和断面形状，仍和未消光的纤维一样。根据使用要求，各种化学纤维常分长丝和短丝两种，同一种纤维，长丝和短丝的显微镜形态特征无显着差别。

用显微镜方法鉴别化学纤维的种类主要是根据两个特点：一是纤维的纵向形态，如有无条纹、斑点、皱纹、腔痕、扭曲等现象；二是纤维的横断面形态，如圆形、哑铃形、叶形等等。一般来说，这些形态特征和纤维类别有联系，但是，近些年来，为适应不同的需要，生产工艺的不断变化，纤维断面形态也往往多变，所以鉴别纤维时还需要结合纤维的溶解性能、燃烧性能，必要时还需结合光谱分析才能作出正确的判断。下面仅就几种纤维的特征叙述如下：

1．粘胶纤维

纤维上有许多纤维轴近于平行的纵向条痕，这是纤维经过喷丝头后，由于收缩而产生的，未消化的纤维纵向条纹更为清晰。纤维的粗细随旦数⁽¹⁾(9000m长的纤维所具有重量的g数)的不同而不同。横断面形状多为圆形、椭圆形、扁圆形，横断面的边缘为不规则的锯齿形，齿多而且尖，但不很深。粘胶纤维不溶于丙酮等有机溶剂而溶于铜氨溶液。在水中润胀率为25～45%，因此，在进行显微镜测量时，应采用甘油(折射率=1．47)或无色矿物油(折射率=1．467)作埋封剂。用碘氯化锌染色时，和棉纤维一样呈现酒红色或紫红色。在偏光显微镜下有明显的双折射现象。燃烧时有燃布的臭味，呈灰白色。

2．铜氨纤维

在显微镜下，纤维光滑无痕道，消光的纤维上二氧化钛的颗粒明显可见，纤维的断面为圆形或椭圆形，断面的边缘平滑。用碘氯化锌染色剂显酒红色或紫红色。铜氨纤维的溶解性能、燃烧性能及双折射性能和粘胶纤维类似，在水中也有较大的润胀率。

3．醋酸纤维

纤维上的纵向条痕和粘胶纤维相似，为与纵轴平行的长条痕，但条数较少。横切面像苜蓿叶状，有几个耳朵状的叶边。和粘胶纤维不同，醋酸纤维能溶于丙酮，双折射性能很低，在偏光显微镜下全是暗的。与碘氯化锌染色显黄色。燃烧时有醋酸味，烧灰为黑亮的块状物。

4．锦纶：

聚酰胺纤维，俗称尼龙。在显微镜下观察，纤维表面平滑，似圆柱状，没有纵向条痕或腔道，加二氧化钛的纤维，粒状斑点明显可见，横断面多为圆形，边缘整齐。在18．5%的盐酸中溶解性很强。燃烧时熔化而无火焰，不灰化而结成玻璃珠状的光滑的圆球，散发出特殊的臭味。用碘氯化锌染色为黄色。溶于90%的苯酚。

5．涤纶

聚酯纤维，俗称的确良，在显微镜下，其特征和锦纶相似，纤维光滑透明，表面有少许凹隙。纤维的横断面多为圆形。和聚酰胺纤维不同，不溶于18．5%的盐酸，双折射性低，与碘氯化锌染液作用不着色。燃烧时的火焰情况及烧灰的颜色和形状，与聚酰胺纤维相同，烧渣为玻璃球状的硬块，但无特殊臭味。

6．腈纶

聚丙烯腈纤维类，以奥纶为例，在显微镜下观察，纤维上有许多不规则的、大小深浅不均的纵向凹坑，靠近中轴部位较两边透明，似植物纤维的细胞腔，称为“假腔”。纤维的横断面为荷叶形或哑铃形。与碘氯化锌染液作用呈暗黄色。聚丙烯腈纤维种类较多，常见的断面形态还有圆形和狗骨形等。燃烧时缓慢收缩、熔融，徐徐发出火焰，并放发出特殊臭味，烧灰为不定形的黑褐色硬块。不溶于一般弱酸、弱碱及有机溶剂，而溶于浓硫酸及浓硝酸中。

7．维尼纶

聚乙烯醇缩甲醛纤维，在显微镜下观察，纤维上有许多微纤维状的纵向条纹，中央部位较透明，或有一道黑线，有的纤维一边厚一边薄。从外形上看，像两根纤维并在一起，又像是一道“假腔”，纤维的横断面为细长的不规则的哑铃形。用碘氯化锌染色剂显暗黄色。燃烧时发出恶臭，残渣为褐色或黑色的不定形的硬块。

8．石棉纤维

用以制造某些耐热性良好及化学稳定性好的特殊纸制品。纤维细而柔软，表面平滑。呈纸浆状态的石棉纤维，经常有纤维束存在，单根石棉的直径为200～300。与碘氯化锌染色剂作用不显色，不能燃烧。如果将含有石棉纤维的纸作燃烧实验，有机物被烧尽，石棉仍保留在烧灰中，如将此灰少许置于手中，迎光观察，便可看到石棉纤维的存在。

9．玻璃纤维

玻璃纤维不易变形，电气性能好，有突出的化学稳定性，因此某些特殊滤纸或要求变形小的纸则以此为原料，造纸用的玻璃纤维宽度多为1～9μm。在显微镜下观察，纤维平滑无痕，纤维边缘互相平行，纤维横断面为圆形。纤维折断时，断口与纤维轴垂直或略倾斜，受任何外力，纤维都无纵裂现象。玻璃纤维耐酸性强，但氢氟酸及热的磷酸除外。玻璃纤维不能燃烧，在高温下能使其软化或熔融。

10．羊毛

羊毛纤维的结构与其他动物毛基本相同，从造纸纤维鉴别的观点来说可作为同一类看待。在显微镜下羊毛纤维和其他造纸纤维易于区别，但要鉴别出是哪种动物毛却比较困难，因为它们之间差异较小，有的特征是共有的。羊毛纤维的主要成分为含硫的蛋白质，其结构一般分为表层、外层、内层。表层为不规则的鳞片状结构，此为羊毛的主要特征。外层在表层的里边，为羊毛的主体。内层亦称为髓心层，为蜂窝状结构，精制羊毛往往没有这层组织。羊毛能耐酸但不耐碱，用5%的苏打溶液，在沸点温度下几分钟就能使羊毛完全溶解。羊毛纤维的粗细差异很大，一般为10～70μm，，同一根纤维上粗细亦不均匀，纤维的断面近于圆形。纤维长度大小不等，略为扭曲，与碘氯化锌染色为浅黄色。