第一節 絲光原理

一、絲光原理

棉織物在紡織印染加工過程中受到了較大的外力作用，使纖維內部的氫鍵網絡發生變形而存在著內應力，織物的形態不穩定，遇水時織物容易縮水變形。絲光時濃燒堿液使棉纖維發生劇烈溶脹，纖維的無定形區和部分晶區的氫鍵被大量拆散，在張力作用下，使纖維素大分子進行取向的重新排列，在穩定的位置上重新建立起新的氫鍵，使織物的形態趨向穩定。

解釋棉纖維絲光原理的有水化（合）理論、膜平衡理論等。本節重點介紹水化（合）理論。

濃燒堿溶液處理棉布包含復雜的化學和物理化學過程，棉纖維在濃燒堿作用下生成堿纖維素，使纖維發生劇烈溶脹，從而使棉纖維的形態結構和超分子結構發生不可逆的變化。

棉纖維經濃燒堿處理會發生劇烈的不可逆溶脹的主要原因是由于鈉離子體積小，它不僅能進入纖維的無定形區，并能進入纖維的晶區。同時，鈉離子是一種水化能力很強的離子，環繞在它周圍的水分子有66個之多，以至形成一個水化層，當鈉離子進入纖維內部并與纖維結合時，大量的水分也被帶入，因而引起了纖維的劇烈溶脹。

在棉纖維劇烈溶脹時，燒堿與天然纖維素（纖維素I）作用，生成堿纖維素。堿纖維素有兩種類型，一種是加成化合物，另一種是醇化合物：

在絲光條件下一般以生成加成化合物（Cell-OH·NaOH）為主。整個絲光過程，纖維素變化可用下式表示：

二、絲光棉的結構與性能

絲光纖維素與天然纖維素的化學結構沒什么區別，但兩者的形態結構和超分子結構卻有很大的不同。

棉纖維經濃堿處理后，由于不可逆溶脹作用，表現在棉纖維上的螺旋狀扭曲消失，經向收縮，橫向增大，其特有的腰子形截面增大而變圓，胞腔趨向消失，如圖3-1所示。如果再施加適當的張力，使棉纖維不發生收縮或得到一定的拉伸，則纖維表面的小皺紋消失，整齊平滑度提高，而且橫截面變得更圓，纖維呈圓柱體，結果棉纖維對光線產生有規則的反射，從而使棉織物顯示出絲一般的光澤。所以織物內纖維形態結構的變化是產生光澤的主要原因，而張力則是增進光澤的重要因素。

圖3-2為棉纖維絲光前后的橫截面比較。

圖3-1 棉纖維絲光過程中橫截面的變化示意圖

1～5—纖維在堿溶液中繼續溶脹 6—溶脹后再浸入水中開始發生收縮 7—完全干燥后

圖3-2 棉纖維絲光前后的橫截面比較（SEM照片）

濃堿處理也使棉纖維的超分子結構發生變化，與纖維素Ⅰ（天然纖維素）相比，纖維素Ⅱ（絲光纖維素）的晶格參數發生了較大的變化，晶區減少，無定形區增多，結晶度由原來的70%左右降低到50%～60%，而染料及其他化學藥品對纖維的作用發生在無定形區，所以絲光后棉纖維的化學反應性能和對染料的吸附性能都得到了提高。棉纖維發生劇烈溶脹時，纖維的無定形區和部分晶區的氫鍵被大量拆散，在張力作用下，纖維素大分子沿纖維軸進行重新排列，在穩定的位置上重新建立起新的氫鍵，使織物的形態尺寸趨向穩定。由于纖維充分溶脹，大分子間作用力被破壞，氫鍵斷裂，纖維表面不均勻變形被消除，減少了薄弱環節，彎曲的大分子得以舒展、伸直，纖維相互緊貼，減少了滑移。同時，在張力作用下，纖維素大分子排列整齊，增加了纖維分子的相互作用力，纖維間抱合力提高。絲光后，纖維的取向度也有所提高，使纖維能均勻承受外力，減少了因應力集中而造成的纖維斷裂現象，因此經濃堿絲光后，纖維的強度得到了提高。

衡量棉纖維對化學藥品吸附能力的大小，可用棉織物吸附氫氧化鋇的能力（稱之為鋇值）來表示，鋇值越高，表示絲光效果越好。通常本光棉布鋇值為100，絲光后織物鋇值常在135～150之間，鋇值在150以上表示棉纖維充分絲光。也可將絲光織物浸在碘液中，根據吸碘量的大小，來表示絲光效果。