木棉纤维是木棉树（又称烽火树、攀枝花树、英雄树等）的果实纤维，见图2-12。如图2-13所示，木棉果的外壳下一束束整齐弯折地密集排列着一层厚约10mm的木棉纤维，中部果芯由木棉籽和短绒等构成。木棉树广泛分布于我国云南、广东、广西、海南等热带省区，国外主要产地是印度尼西亚、马来西亚、泰国等东南亚国家和非洲、南美的热带地区。
（一）木棉纤维的形态结构和孔隙结构
木棉纤维属单细胞纤维，一根木棉纤维是一个植物细胞，这一点与棉纤维相同。与棉纤维不同的是木棉纤维为果实纤维，附着于木棉蒴果壳体内壁，由内壁细胞发育、生长而成。木棉纤维在蒴果壳体内壁的附着力小，很容易分离，这使得木棉纤维的初步加工比较方便，不需要像棉花那样强的外力分离棉纤维和棉籽，木棉纤维和种子之间更没有直接连接。
图2-12 树上生长的木棉纤维
图2-13 扒掉部分外壳的木棉果
木棉果壳内壁下的纤维长在10～32mm，直径为10～30μm，这两项指标因植物品种不同而差异很大，见图2-14、图2-15。
图2-14 两种木棉纤维的长度分布
图2-15 两种木棉纤维的直径分布
扫描电子显微镜拍摄的吉贝种木棉纤维及其在集合体中的形态结构如图2-16所示，木棉纤维呈薄壁大中空结构，纵向呈圆管状，截面为圆形或椭圆形，纤维中段较粗，梢端较细，根端钝圆，两端封闭，细胞中充空气，纤维的中空度高达80%～90%，纤维体积重量很轻，保暖性好。
图2-16 木棉纤维纵向形态、尾端和横截面
木棉纤维壁厚1～2μm，细胞的厚度方向具有明显层状结构，中间层空隙比较大，木棉纤维细胞壁上布满数十纳米的缝隙和空洞，采用压汞法测得的木棉纤维和棉纤维在升压过程中的累计比表面积和孔隙直径关系如图2-17所示，3～30nm的孔隙是木棉纤维比表面积增加的主要贡献者，其次尺寸在30～800nm的孔隙也使纤维比表面积得以增大，与细胞壁上的孔隙相比直径达15μm的中腔对比表面积的贡献很小。木棉纤维比表面积明显大于棉纤维，这使得木棉对后整理助剂作用等非常敏感，因为助剂分子附着到木棉纤维表面的机会更多。
图2-17 木棉细胞壁孔径分布和累积比表面积
在外力作用下，木棉细胞内空气可能通过孔隙被挤出，使纤维呈现扁平带状，见图2-18。在一定介质和外加刺激作用下，木棉纤维又会自动回复到圆形中空结构，呈现良好的性能，见图2-19。
图2-18 纺织品中木棉细胞被压扁
图2-19 回复至中空的木棉产品
（二）主要组成物质和多级堆砌结构
木棉纤维的主要化学成分为纤维素、木质素和半纤维素，各成分含量的测试值因木棉品种和测试方法不同而有一定差异，其中纤维素含量占50%～65%，木质素含量占13%～27%，半纤维素含量占3%～22%，并含有1.4%～3.5%的灰分、4.7%～9.7%的水溶性物质和约1%的蜡质。
各组成物质经过多级结构堆砌成木棉纤维的细胞壁，图2-20为木棉纤维细胞主体层（中间层）的多级结构的堆砌模型。圆管状木棉纤维由纤维素的带状单元螺旋形紧密绕成，见图2-20（a），去除表皮蜡质和木质素、半纤维素后，木棉表面能看到明显的螺旋形结构痕迹（图2-22），木棉纤维经超声波处理后更呈现出带状结构单元（图2-21）。非晶态的木质素和半纤维素主要填充在带状单元的螺旋形接缝和表面凹坑等孔隙中，见图2-22，强碱处理去除掉木质素和半纤维素的形态能够展现出纤维素的存在位置。纤维素的带状单元由直径数百纳米的巨纤维编织而成，见图2-20（b）和图2-23，图2-23为去除了表面蜡质的木棉纤维场发射电镜照片，巨原纤排列方向与纤维轴向的一致性很高。而巨纤维由高度结晶的微原纤堆砌而成，见图2-20（c）和图2-24，图2-24是木棉纤维中的纳米纤维素晶须。微原纤由大分子链比较规整地排列构成，见图2-20（d）。
图2-20 木棉纤维的多级堆砌结构
图2-21 超声波处理后的木棉纤维
图2-22 强碱处理后的木棉纤维
采用X射线衍射法测得木棉纤维的结晶度为33%，而亚麻为69%，棉为54%。木棉纤维的聚合度大约在10000，与棉纤维相当。木棉纤维回潮率达10.73%，与丝光棉（10.6%）相当。
（三）木棉纤维的主要性能
1.木棉纤维的表面浸润性能和浮力 木棉纤维表面伴生的蜡质使纤维拒水，拒水性能与首尾封闭的薄壁大中空结构或气囊结构结合，使木棉纤维块体在水中可承受相当于自身20～36倍的负载重量而不致下沉，所以，木棉纤维一直是优质浮力材料。
图2-23 木棉纤维场发射电镜照片
图2-24 木棉纤维的纳米晶须
同时，木棉纤维表面的蜡质使纤维具有亲油性，木棉纤维也是优质吸油材料，特别是吸收水面漏油更显优势。
2.木棉纤维的力学性能 木棉纤维强度和伸长指标分布如图2-25所示，一般认为梳棉机要求的纤维最低强度为1.2cN，所以，绝大多数木棉纤维具有纺织利用价值。
图2-25 木棉纤维强伸性分布(www.xing528.com)
单根木棉纤维的弯曲刚度约为棉纤维的1/5，由于木棉纤维线密度低，比棉纤维柔软得多。但是，若换算到每特克斯的相对弯曲刚度，木棉纤维要硬挺得多，因为是圆管状形态结构。
木棉纤维的圆中空结构和表面蜡质也使纤维外壁光滑、抱合力低、不易缠结或容易开松，纤维体积重量太轻，极易飞花。
3.木棉纤维的色泽 木棉纤维的薄管状结构和多级堆砌结构使内外表面的反射光会产生干涉，导致木棉纤维表面光泽明亮，似彩非彩，比棉纤维的彩度更强。
木棉纤维的天然颜色因品种有一定差异，通常有象牙白、淡黄和浅豆灰色等色泽。
4.木棉纤维的染色和化学性能 木棉纤维可用直接染料染色，但由于木棉纤维含有大量木质素和半纤维素，它们和纤维素互相纠缠及分子间力作用导致了纤维素部分羟基被阻止，并且互相纠缠导致了染料分子不能顺利进入，使得其上染率仅为63%，而同样条件下棉的上染率为88%。
由于表皮蜡质保护，木棉纤维耐酸性较好，常温下稀酸对其没有影响，醋酸等弱酸对其也没有影响。木棉纤维溶解于30℃下75%硫酸、100℃下65%硝酸、部分溶解于100℃下35%盐酸。
同理，木棉纤维耐碱性能良好，常温下NaOH对木棉纤维的腐蚀也很慢。
木棉纤维的基本理化性能见表2-6。
表2-6 木棉纤维的基本理化性能
木棉纤维表面光滑、抱合力低，极易飞花，长度较短，强度偏低，在近代纺纱设备上成网成条比较困难，一般不能单独纺纱，但可以与棉等纤维混纺。
5.木棉纤维的天然功能 木棉纤维具有天然驱螨、防霉、抑菌等功能，某木棉纤维的检测结果见表2-7。
表2-7 木棉纤维功能性检测结果
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