第一节 丝光原理

一、丝光原理

棉织物在纺织印染加工过程中受到了较大的外力作用，使纤维内部的氢键网络发生变形而存在着内应力，织物的形态不稳定，遇水时织物容易缩水变形。丝光时浓烧碱液使棉纤维发生剧烈溶胀，纤维的无定形区和部分晶区的氢键被大量拆散，在张力作用下，使纤维素大分子进行取向的重新排列，在稳定的位置上重新建立起新的氢键，使织物的形态趋向稳定。

解释棉纤维丝光原理的有水化（合）理论、膜平衡理论等。本节重点介绍水化（合）理论。

浓烧碱溶液处理棉布包含复杂的化学和物理化学过程，棉纤维在浓烧碱作用下生成碱纤维素，使纤维发生剧烈溶胀，从而使棉纤维的形态结构和超分子结构发生不可逆的变化。

棉纤维经浓烧碱处理会发生剧烈的不可逆溶胀的主要原因是由于钠离子体积小，它不仅能进入纤维的无定形区，并能进入纤维的晶区。同时，钠离子是一种水化能力很强的离子，环绕在它周围的水分子有66个之多，以至形成一个水化层，当钠离子进入纤维内部并与纤维结合时，大量的水分也被带入，因而引起了纤维的剧烈溶胀。

在棉纤维剧烈溶胀时，烧碱与天然纤维素（纤维素I）作用，生成碱纤维素。碱纤维素有两种类型，一种是加成化合物，另一种是醇化合物：

在丝光条件下一般以生成加成化合物（Cell-OH·NaOH）为主。整个丝光过程，纤维素变化可用下式表示：

二、丝光棉的结构与性能

丝光纤维素与天然纤维素的化学结构没什么区别，但两者的形态结构和超分子结构却有很大的不同。

棉纤维经浓碱处理后，由于不可逆溶胀作用，表现在棉纤维上的螺旋状扭曲消失，经向收缩，横向增大，其特有的腰子形截面增大而变圆，胞腔趋向消失，如图3-1所示。如果再施加适当的张力，使棉纤维不发生收缩或得到一定的拉伸，则纤维表面的小皱纹消失，整齐平滑度提高，而且横截面变得更圆，纤维呈圆柱体，结果棉纤维对光线产生有规则的反射，从而使棉织物显示出丝一般的光泽。所以织物内纤维形态结构的变化是产生光泽的主要原因，而张力则是增进光泽的重要因素。

图3-2为棉纤维丝光前后的横截面比较。

图3-1 棉纤维丝光过程中横截面的变化示意图

1～5—纤维在碱溶液中继续溶胀 6—溶胀后再浸入水中开始发生收缩 7—完全干燥后

图3-2 棉纤维丝光前后的横截面比较（SEM照片）

浓碱处理也使棉纤维的超分子结构发生变化，与纤维素Ⅰ（天然纤维素）相比，纤维素Ⅱ（丝光纤维素）的晶格参数发生了较大的变化，晶区减少，无定形区增多，结晶度由原来的70%左右降低到50%～60%，而染料及其他化学药品对纤维的作用发生在无定形区，所以丝光后棉纤维的化学反应性能和对染料的吸附性能都得到了提高。棉纤维发生剧烈溶胀时，纤维的无定形区和部分晶区的氢键被大量拆散，在张力作用下，纤维素大分子沿纤维轴进行重新排列，在稳定的位置上重新建立起新的氢键，使织物的形态尺寸趋向稳定。由于纤维充分溶胀，大分子间作用力被破坏，氢键断裂，纤维表面不均匀变形被消除，减少了薄弱环节，弯曲的大分子得以舒展、伸直，纤维相互紧贴，减少了滑移。同时，在张力作用下，纤维素大分子排列整齐，增加了纤维分子的相互作用力，纤维间抱合力提高。丝光后，纤维的取向度也有所提高，使纤维能均匀承受外力，减少了因应力集中而造成的纤维断裂现象，因此经浓碱丝光后，纤维的强度得到了提高。

衡量棉纤维对化学药品吸附能力的大小，可用棉织物吸附氢氧化钡的能力（称之为钡值）来表示，钡值越高，表示丝光效果越好。通常本光棉布钡值为100，丝光后织物钡值常在135～150之间，钡值在150以上表示棉纤维充分丝光。也可将丝光织物浸在碘液中，根据吸碘量的大小，来表示丝光效果。