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纤维素纤维结构

纤维素纤维的结构可以从化学结构和聚集态结构两个方面进行阐述。

一、化学结构

纤维素纤维的化学结构主要由β-D-葡萄糖残基彼此以1,4-苷键联结而成，形成大分子多糖。其分子式为(C6H10O5)n（也有资料表示为(C6H10O3)n，这取决于表示方式，但核心结构相同），其中n代表葡萄糖残基的数目，也即纤维素的聚合度。天然纤维素如棉和麻的聚合度通常高达10000至15000，而再生纤维素如黏胶纤维的聚合度则较低，一般在250至500之间。

纤维素大分子的每个葡萄糖残基上都含有羟基，这些羟基具有还原性，但大分子链较长时，羟基的还原性不明显。此外，纤维素大分子链中的苷键对碱的稳定性较高，但在酸中易发生水解，导致聚合度降低，纤维强度下降。

二、聚集态结构

纤维素的聚集态结构主要指纤维素大分子的排列状态、排列方向以及紧密程度等，这些因素与纤维的性能密切相关。

结晶结构与非晶区：纤维素纤维中存在结晶区和无定形区（或非晶区）。结晶区是指纤维中大分子形成的三维有序的点阵结构，而无定形区则是纤维大分子呈不规则排列的区域。结晶度是指结晶部分在整体纤维中的含量，不同纤维的结晶度有所不同，如棉纤维的结晶度约为70%，苎麻纤维为90%，而黏胶纤维约为40%。结晶度越高，纤维的断裂强度、屈服应力和初始模量通常越高，但伸长率会降低，脆性增加。

取向度：取向度是指纤维内大分子、分子链段或晶体长轴沿纤维轴向有序排列的程度。高取向度的纤维在拉伸时，分子链的张力在纤维轴向的有效分力更大，因此纤维强度也更高。不同纤维的取向度也有所不同，如棉纤维的取向度大约为0.6，而苎麻的取向度约为0.9。

三、特殊类型纤维素纤维的结构特点

黏胶纤维：黏胶纤维是再生纤维素纤维的一种，其化学组成与棉纤维相同，但聚合度较低。黏胶纤维的截面结构不均一，由外层和内层组成，外层的结晶度和取向度高，结构紧密度高于内层。这种结构使得黏胶纤维具有较好的吸湿性，但湿强度较低。

Lyocell纤维：Lyocell纤维的化学结构与棉、麻相同，但聚合度高于普通黏胶纤维。其横截面形状呈椭圆形或近似圆形，表面比较光滑，且具有一定程度的皮芯结构。这些特点使得Lyocell纤维具有干、湿强度大，尺寸稳定性好等优良性能。

纤维素纤维的结构复杂多样，包括化学结构和聚集态结构两个方面。这些结构特点决定了纤维素纤维的物理和化学性质，也影响了其在纺织、造纸等领域的应用性能。