纖維制品在我們的日常生活中隨處可見(jiàn)，但很少有人知道纖維的具體結(jié)構(gòu) ，今天我們一起來(lái)了解一下。

        纖維的結(jié)構(gòu)一般分為三個(gè)方面，最為直觀的纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)、較為間接的纖維聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和更為微觀的纖維分子結(jié)構(gòu)。

　　一、纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)

　　1.基本內(nèi)容

　　纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)，是指纖維在光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡，乃至原子力顯微鏡(AFM)下能被直接觀察到的結(jié)構(gòu)。

　　纖維的外觀形貌、表面結(jié)構(gòu)、斷面結(jié)構(gòu)、細(xì)胞構(gòu)成和多重原纖結(jié)構(gòu)，以及存在于纖維中的各種裂隙與空洞等。

　　2.纖維的原纖結(jié)構(gòu)

　　(1)原纖結(jié)構(gòu)特征

　　纖維中的原纖(fibril)是大分子有序排列的結(jié)構(gòu)，或稱(chēng)結(jié)晶結(jié)構(gòu)。嚴(yán)格意義上是帶有缺陷并為多層次堆砌的結(jié)構(gòu)。原纖在纖維中的排列大多為同向平行排列，提供給纖維良好的力學(xué)性質(zhì)和彎曲能力。

　　纖維的原纖按其尺度大小和堆砌順序可分為基原纖→微原纖→原纖→巨原纖→細(xì)胞。

　　(2)各層次原纖的特征

　　基原纖(proto-fibril或elementaryfibril)是原纖中最小、最基本的結(jié)構(gòu)單元，亦稱(chēng)晶須，無(wú)缺陷。

　　微原纖(micro-fibril)是由若干根基原纖平行排列組合在一起的大分子束，亦稱(chēng)微晶須，帶有在分子頭端不連續(xù)的結(jié)晶缺陷，是結(jié)晶結(jié)構(gòu)。(圖1)

　　原纖(fibril)是一個(gè)統(tǒng)稱(chēng)，有時(shí)可代表由若干基原纖或含若干根微原纖，大致平行組合在一起的更為粗大的大分子束。

　　巨原纖(macro-fibril)是由多個(gè)微原纖或原纖堆砌而成的結(jié)構(gòu)體。

　　細(xì)胞(cell)是由巨原纖或微原纖直接堆砌而成的，并有明顯的細(xì)胞邊界。

　　二、纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)

　　具體所指纖維高聚物的結(jié)晶與非晶結(jié)構(gòu)、取向與非取向結(jié)構(gòu)、以及通過(guò)某些分子間共混方法形成的“織態(tài)結(jié)構(gòu)”等。

1.纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)

　　將纖維大分子以三維有序方式排列，形成穩(wěn)定點(diǎn)陣，形成有較大內(nèi)聚能和密度并有明顯轉(zhuǎn)變溫度的穩(wěn)定點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為結(jié)晶結(jié)構(gòu)。

　　對(duì)于纖維聚集態(tài)的形式，上世紀(jì)40年代出現(xiàn)了“兩相結(jié)構(gòu)”的模型。(圖2)

　　Hearle教授提出的纓狀原纖結(jié)構(gòu)模型(圖3、4)對(duì)此作了很好的解釋?zhuān)⑴c纖維的原纖結(jié)構(gòu)形成很好的對(duì)應(yīng)。

　　2.纖維的非晶結(jié)構(gòu)纖維大分子高聚物呈不規(guī)則聚集排列的區(qū)域稱(chēng)為非晶區(qū)，或無(wú)定形區(qū)。(圖5)

　　3.纖維的取向結(jié)構(gòu)不管天然纖維還是化學(xué)纖維，其大分子的排列都會(huì)或多或少地與纖維軸相一致，這種大分子排列方向與纖維軸向吻合的程度稱(chēng)作取向度。纖維的取向結(jié)構(gòu)使纖維許多性能產(chǎn)生各向異性。

　　三、纖維的分子結(jié)構(gòu)

　　1.大分子結(jié)構(gòu)的基本概念

　　紡織纖維的分子一般都是線形長(zhǎng)鏈分子，量很大，由n個(gè)(n約為102~105數(shù)量級(jí))重復(fù)結(jié)構(gòu)單元(稱(chēng)鏈節(jié)或單基)相互連接而成的，分子量很大，故多大分子或高分子。若纖維大分子的分子量為M，單基的分子量為m，則聚合度(重復(fù)結(jié)構(gòu)單元數(shù)n)為：n=Int(M/m)

　　通常將大分子結(jié)構(gòu)分為分子內(nèi)(分子鏈)結(jié)構(gòu)和分子間(超分子)結(jié)構(gòu)兩部分。分子鏈結(jié)構(gòu)是指單個(gè)分子的結(jié)構(gòu)，也是大分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱(chēng)鏈結(jié)構(gòu)或化學(xué)結(jié)構(gòu)。鏈結(jié)構(gòu)又分為討論鏈節(jié)(單基)組成及結(jié)構(gòu)的近程結(jié)構(gòu)和討論分子鏈空間形態(tài)的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)。(圖6、7)

　　分子間的結(jié)構(gòu)屬三級(jí)結(jié)構(gòu)或稱(chēng)三次結(jié)構(gòu)，就是前面所提的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。若干大分子聚集體或不同組份大分子聚集體的相互共混、復(fù)合，組合體是更高層次的結(jié)構(gòu)體，屬高次結(jié)構(gòu)，或稱(chēng)織態(tài)結(jié)構(gòu)。