纤维结构

[拼音]：xianwei jiegou

[外文]：fiber structures

纤维的化学结构并不复杂，它的分子都是由小的结构单元经多次重复而成的。组成纤维的分子有两个突出的特点：一是呈链状；二是与横向尺寸相比，链长度非常大。由于分子非常长，且长度分布不匀，它们极难形成完善的三维有序结构。这些大分子的堆集状况对于环境的影响特别敏感，这就使得纤维具有丰富的结构层次，其高层次的结构又颇多变化。

纤维是一种半结晶物质，由晶区和非晶区组成。晶区中的分子呈平面展开状或螺旋状。图1 为涤纶的晶体结构和分子结构，分子几乎为平面展开状。图2为聚丙烯纤维的晶体结构和分子结构，分子呈螺旋状。在某些纤维（如羊毛）中，还可由几个螺旋状分子再组成更复杂的大螺旋。

晶区以晶粒的形式分散在纤维内。晶粒中的分子链轴与纤维轴大致平行，其他两个晶轴为随机取向。晶粒的不完善性表现在两个方面：平均尺寸小（一般为数纳米）;晶格（见点阵）畸变严重。图3

为纤维结构的一种常见的模型，可以看到一条分子链通过非晶区穿过几个晶粒的情况。晶区内的分子经常在晶粒的上下表面形成折叠，这种结晶形态称为片晶。改变纤维的成形条件，其晶区也可表现为其他的形态。

在很多纤维中存在着沿纤维轴方向的一维超结构。它是由交替出现的晶区与非晶区形成的，其重复周期称为长周期。有的纤维中还可划分出微原纤的结构单元。利用电子显微镜和光学显微镜还可以观察和研究纤维在更大尺寸上的结构不均匀性，例如孔隙、空洞、纤维表面与内部结构的差异等。

参考书目

H.F.马克等主编，北京化工学院译：《化学纤维结构及纺丝原理》，化学工业出版社，北京，1980。(H.F.Mark， et al.，ManMade Fibers，Science and Technology， Vol.1， Interscience，New York， 1967.)