再生纤维素纤维的结构与性能

纤维素纤维的物理性质受下列因素的影响:(1)纤维素分子的长度(DP_n);(2)基本形态单元的长度(DP_(nL));(3)侧序的完整性(C_rI);(4)相对于纤维轴的定向度(f_r)。用于表征纤维素纤维分子和微细结构特性的方法包括:(1)测定数均聚合度(DP_n);(2)测定平均微晶长度(DP_(nL));(3)测定有序度或“结晶度”的完整性(D_rI)。利用新的方法计算并解释纤维中晶格结构、多晶组成、原纤横向尺寸等方面的X—射线宽角衍射资料,利用X—射线测定氘交换和水吸附的资料,可对结晶度和可及度方面常常争论的差异进行解释;(4)用X—射线宽角衍射或红外二色性测定定向度,二色性研究与氘交换相结合,证明高度拉伸的试样,其有序区或低序区中的定向度没有差别,利用这些方法,描述了各种再生纤维素纤维的分子和结构特性,这些特性与纤维重要的机械性能有关,例如强度、断裂伸长、湿模量、水保留率、碱溶性和初始染色速度。一九六○年,在Syracuse(位于西西里岛东部)举行的第一次纤维素讨论会上,我们已对影响纤维素纤维强度性质的各种因素的研究结果作了报导,在本研究中,我们叙述了大量天然和再生纤维素纤维的分子和结构特性,以及这些特性与其某些机械性能间的关系。根据我们的研究结果,业已证明,纤维素纤维主要的机械性能(例如,在标准状态和湿态下的强力与伸长)受到下述的分子和微细结构特性很大的影响: (1)构成纤维的纤维素分子长度(DP); (2)形成纤维网络结构基本形态单元的长度(DP_(mu)); (3)微晶内侧序的完整程度(C_rI); (4)微晶相对于纤维轴的定向度(f_r)。这些结构参数与前面所述机械性能间的关系可用有高度统计意义的数学公式来表示。为方便起见,在本研究中,我们利用简易和常规的方法提供各种纤维试样的分子和结构特性。一九七五年,在Syracuse举行的第十次纤维素讨论会上,我们报告了近年来研究工作的情况,但当时是利用较旧的技术来了解分子和结构特性的。从那次报告以后,由于出现了各种测定纤维特性的先进方法,使我们现在有可能存进一步的研究中成功地加以利用,以便解释和理解特殊的纤维性质。本文报导这些有实际用途的方法以及利用这些方法了解纤维性质所得结果的意义。