第1章绪论
1.1有色纺织纤维概述与分类
1.1.1有色纺织纤维概述
细度很小，直径只有几微米，最大到几十微米，而长度比直径大几百甚至几千倍的、具有一定柔韧性和强力的物质统称为纤维。用于制造纺织品的纤维，即在纺织生产中制造纱线和织物，具有适当长度、柔曲性和强度的单元体，称为纺织纤维（以下称纤维）。
使用不同种类的染料等着色剂染成各种颜色的纺织纤维，称为有色纺织纤维（以下称有色纤维）。可见，有色纤维由纤维和染料组成。
1.1.2有色纺织纤维分类
纺织纤维的分类方法很多，按来源可以分为天然纤维和化学纤维两大类。天然纤维又可分为植物纤维和动物纤维；化学纤维又可分为人造纤维和合成纤维。无论天然纤维还是化学纤维，无论纤维的种类或高聚物的化学组成如何，形成纤维的高聚物必须具备如下条件：
（1） 线形的分子链具有一定伸展度或对纤维轴有一定定向度，因而具有纵向比横向强的结构。
（2） 具有较高的相对分子质量，使其有较高的熔点和在大多数溶剂中有较低的溶解度。
（3） 简化的分子链形成聚集的高分子链。分子链具有一定的柔韧性，所以才赋予纤维延展性。
天然纤维是在自然界存在和生长的具有纺织价值的纤维。全世界天然纤维的产量很大，是纺织工业的重要材料来源。天然纤维包括植物纤维和动物纤维，植物纤维来源于植物体，主要组成物质是纤维素， 主要品种有棉、麻和竹纤维；动物纤维来源于人工饲养的动物，主要组成物质是蛋白质，动物毛的主要品种有动物的发毛和绒毛，如羊毛、兔毛和驼毛等，禽类的羽绒和羽毛，如鸭绒等，还有蚕丝。另外天然纤维还有矿物纤维，如石棉、玻璃纤维等。
化学纤维是经化学方法处理加工而得到的纤维，化学纤维按照原料来源可分为人造纤维（再生纤维）、合成纤维和无机纤维三大类。
人造纤维是由天然高分子化合物经物理或化学加工制得，化学组成与原高聚物基本相同的化学纤维，也称为再生纤维。人造纤维可分为纤维素人造纤维和蛋白质人造纤维；合成纤维是以煤、石油、天然气及一些低分子化合物为原料，制成单体后，经过化学聚合或缩聚成高聚物，然后再制成纺织纤维的化学纤维，如聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇缩甲醛纤维等；无机纤维是由无机物构成的纤维，主要有金属纤维、玻璃纤维和碳纤维等。纺织纤维的分类详见表11。
表11纺织纤维的分类表
纺织纤维天然纤维植物纤维：棉、麻
动物纤维:羊毛、驼毛、蚕丝
矿物纤维:石棉、玻璃纤维
化学纤维再生纤维再生蛋白质纤维:酪素纤维、花生纤维、大豆纤维
再生纤维素纤维：黏胶纤维、铜氨纤维
纤维素酯纤维：二醋酯纤维、三醋酯纤维
合成纤维杂链纤维聚酰胺纤维
聚酯纤维
聚氨酯弹性纤维
其他：聚脲纤维、聚甲醛纤维、聚酰亚胺纤维
碳链纤维聚丙烯腈纤维
聚乙烯醇缩甲醛纤维
聚氯乙烯纤维
聚烯烃纤维
无机纤维
人们的服饰五彩缤纷、绚丽多彩、鲜艳夺目，纤维上的染料功不可没。有色纺织纤维的分类通常是首先确定纤维的种类，然后确定纤维上染料的种类。染料的种类繁多，最常用的分类方法是按应用分类：用于纤维素纤维上的有直接染料、还原染料、硫化染料、偶氮染料和活性染料；用于蛋白质纤维上的有酸性染料、中性染料和酸性媒介染料；用于腈纶纤维上的有阳离子染料；用于涤纶纤维上的有分散染料等，详见第8章。
1.2有色纤维的命名
有色纤维由纤维和染料两部分组成。其中纤维是基本材料，不同种类的纤维要使用不同的染料进行染色；有色纤维的另一重要物质是染料，不同纤维上要使用不同的染料。首先要了解纤维的名称，本节将介绍纤维的命名，染料的命名也很重要，将在第8章介绍。
1.2.1纤维习惯命名
习惯命名是人们根据其特点、外文名的译音而得到的名称，是人们多年来习惯而沿用的命名，如天然纤维分别称棉、麻、毛、丝；化学纤维分别称聚酯纤维为的确良，聚酰胺纤维为尼龙，黏胶纤维为人造棉，聚丙烯腈纤维为人造毛，聚氨酯纤维为莱卡等。
1.2.2纤维系统命名
系统命名是根据其组成而进行命名，如的确良系统命名为聚酯纤维即聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），尼龙66和尼龙6系统命名为聚酰胺（PA）即分别称聚己二酰己二胺和聚己内酰胺，人造毛系统命名为聚丙烯腈纤维，维纶系统命名为聚乙烯醇缩甲醛纤维等。
1.2.3纤维的商品名
合成纤维根据外文名的译音而制定的商业上的名称分别称为某纶，在市场上广泛使用，如的确良称涤纶，人造毛称腈纶，尼龙称锦纶，聚氯乙烯纤维称氯纶，莱卡称氨纶，聚丙烯纤维称丙纶等。在此要提及的是，天然纤维、人造纤维和部分合成纤维的商品名通常与习惯名是一致的，如棉、麻、毛、丝、人造棉、维纶、丙纶、氯纶等，见表12。
表12各种纤维的名称对照表
纤维的系统命名纤维的习惯命名纤维的商品名
纤维素纤维棉、麻棉、 麻
蛋白质纤维毛、丝毛、丝
人造纤维人造棉、醋酯纤维、天丝、莫代尔黏胶纤维、醋酯纤维、天丝、莫代尔
聚酯纤维的确良涤纶
聚酰胺纤维尼龙锦纶
聚丙烯腈纤维人造毛腈纶
聚氨酯纤维莱卡氨纶
聚氯乙烯纤维氯纶氯纶
聚丙烯纤维丙纶丙纶
聚乙烯醇缩甲醛纤维维纶维纶
1.3纺织纤维的发展概况〖1〗
1.3.1天然纤维的使用
人类使用天然纤维已有几千年的历史。中国是最早利用天然纤维的国家之一，如闻名世界的蚕丝。1972年，在长沙马王堆出土的汉墓中发现了许多绚丽璀璨的丝绸制品和加工精细的麻布制品，其中的一件素纱禅衣，轻薄透明，不到50g。我国2000年前丝绸和印染技术的精湛程度由此可窥见一斑。天然纤维虽然性能很好，但产量有限。1664年，英国人R.胡克首次提到人类可以模仿食桑蚕吐丝而用人工方法生产纺织纤维。经过200多年的不断探索，终于在1891年首次用人工的方法工业生产了化学纤维，由此开始了化学纤维工业的历史。
1.3.2人造纤维的发展
1855年，法国化学家奥德马尔将硝酸纤维素溶解在乙醚和乙醇的混合液中，制成了世界上第一种人造纤维即硝酸纤维，因为它易爆炸，未作为纺织原料使用，但证明了纤维可以通过人工方法制取。 1892年，英国化学家用碱纤维与二硫化碳反应，制备出了黏胶纤维。1899年，由纤维素的铜氨溶液为纺丝液，经化学处理和机械加工制得的铜氨纤维实现了工业化生产。1905年，黏胶纤维实现工业化生产，因原料(纤维素)来源充分、辅助材料价廉、穿着性能优良，而发展成为人造纤维的最主要品种。其间，1900年英国的托珀姆还开发了金属喷丝头、离心式纺丝罐、纺丝泵等，从而完善了黏胶纤维的加工设备。继黏胶纤维之后，又实现了醋酯纤维(1916年)、再生蛋白质纤维(1933年)等人造纤维的工业生产。1922年，人造纤维产量超过真丝产量，成为重要的纺织原料。1940年，黏胶纤维的世界产量超过1Mt。20世纪40年代以来，人造纤维的发展速度相对减慢，人们主要致力于提高现有纤维的质量。50年代，出现了各种黏胶纤维强力丝。60年代，蛋白质纤维稍有发展。
1.3.3合成纤维的发展
天然纤维的产量受自然环境的限制，如蚕丝是我国特产，只局限于长江三角洲一带，因为那里是桑树的产地。棉主要产于我国华北平原和长江中下游。为了解决纤维原料不足的问题，唯一的方法是开发新的纤维原料，即大力发展合成纤维。另外，合成纤维具有优异的性能，如强度高、密度小、耐磨性好、不发霉、不虫蛀等。
20世纪30年代的某一天，美国卡罗瑟斯使用二元酸和二元醇反应制备聚酯纤维时，突然发现反应结束后反应器中生成了厚厚的一层糨糊状物质，当搅拌用玻璃棒上挂着的糨糊状细丝冷却后很快固化，继而发现这种物质有弹性，但设想制备聚酯纤维的计划失败了。在实验失败的基础上，他改用己二酸和己二胺为原料合成出了聚酰胺纤维，即锦纶66。锦纶66是最早的有价值的合成纤维，它细如蛛丝、坚韧如钢，又光彩夺目，首先在袜子产品中赢得巨大反响。 1939年，第一座生产锦纶66的工厂生产了6400万双袜子，那时的太太、小姐、达官贵人都以能穿上锦纶66的袜子为荣。1941年，英国的温菲尔德研制出特丽纶。1953年美国正式生产“达可纶”，即涤纶。1955年，意大利生产出丙纶。此后，腈纶、氨纶等陆续研制成功。
1956年起，通过适当的化学改性和物理改性，制成了多种具有蓬松性、弹性、光泽等特殊性能的合成纤维。
20世纪50年代，涤纶和腈纶先后投入工业化生产，20世纪40～50年代，氯纶和维纶也相继开始工业化生产。
我国合成纤维工业是从1958年发展起来的，目前我国合成纤维的产量居世界前列。近年来化学纤维生产是逐渐增长的，尤其是合成纤维增长更快，见图11。
图11化学纤维产量增长趋势图
1.4有色纺织纤维在案件侦破中的作用
纺织纤维作为犯罪物证于20世纪50年代末开始在侦破案件中得到应用。人们常常穿着五颜六色的衣物，有色纺织纤维是人们日常生活的必需品。由于纺织纤维具有质轻、易黏附在接触的物质上、易转移等特点，人们在活动时衣物要与很多物质接触，衣物上的纤维很容易黏附在接触的物质上，因而几乎60%的现场会出现纤维物证，如盗窃、命案、爆炸及纵火等刑事案件现场和交通肇事现场经常出现各种颜色、各种大小的纤维。
案件现场上的纤维物证可能是死者的衣物，或犯罪分子衣物上的纤维遗留在受害人身体上，纺织纤维检材的特点是纤细量少，其形态很容易被破坏，但化学结构和性质稳定性好；具有磨损特征性；易黏附到其他物体上，易受外界污染；在与其他物质接触时很容易转移。
对现场上的有色纤维物证要进行两方面的检验。一方面是纤维的检验，通过纤维的检验可以解决如下几个问题：确定纤维的种类，是毛还是纤维；是人体毛还是动物毛；哪种动物毛；是哪种纤维，天然纤维还是化学纤维；与可疑样品种类是否相同；混纺纤维其各种纤维的比例是否相同；检材纺织纤维上的损伤、变形及附着物与嫌疑样品是否相同。另一方面是纤维上染料的检验，即确定检材纤维上的染料与嫌疑样品上的染料种类和染料的配比是否相同。不同厂家、不同批次的同种纤维，可以染成不同的颜色，不同种类的纤维也可以染成相同的颜色，这两种情况可以通过肉眼观察和纤维种类的检验，确定检材与样品的异同。但是相同种类相同颜色的纤维可能由不同种类的染料染成，也可能是由不同配比的相同染料染成，这种情况只检验纤维种类是不能得出准确结果的。为了准确可靠地对有色纺织纤维进行鉴定，除了应检验纤维的种类外，还必须检验纤维上的染料及染料的相对含量是否相同，只有这样才能得出准确、可靠的鉴定结论。
案例1.1
死者为女性，尸检时在死者头发上发现一根长5cm左右的绿色纤维，经多方调查，偶然在一个出租汽车内发现绿色地毯与死者头发上的纤维相似。
送验: 警方将死者头发上纤维(检材A)和地毯上纤维(比对样品B)一起送验。送验的目的是，确定检材A与比对样品B是否相同。
检验：首先应确定纤维的种类是否相同，其次应确定纤维上的染料种类和配比是否相同。
（1） 纤维种类的检验，使用红外（IR）光谱法、油浸双折射法进行检验，以确定纤维的种类。
（2） 染料的检验：首先对检材和比对样品上染料进行提取，提取液再进一步进行薄层色谱（TLC）分析和高效液相色谱（HPLC）分析。
检验结果：
（1） 检材与比对样品的红外光谱图完全相同（图12）、折射率相同（均为1.5226）。确定二者均为丙纶纤维。
(2) 从提取情况看二者有区别，检材易提取，比对样品很难提取。提取液使用TLC分析，二者的斑点数目不同，检材出现2个绿色斑点，比对样品出现1个绿色斑点。HPLC分析，检材出现2个峰，比对样品出现1个峰。可见，二者虽然纤维种类相同，但所用染料有很大差别。
结论：虽然检材与比对样品纤维相同，但纤维上染料不同，嫌疑人可以排除。
通过这个案例可以看到，对于有色纤维的鉴别必须进行纤维种类的鉴别和纤维上染料种类及染料相对含量的鉴别，只有这样才能得出准确可靠的结论。通过有色纤维物证的鉴定
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