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棉纤维受外力作用时，产生内应力与变形，并随着所加外力的增加而增大，到达一定程度时，纤维将被破坏。棉纤维在外力作用下呈现的内应力与变形的关系，称为棉纤维的力学性能，总体上包括了强度、伸长度、强度和刚性，弯曲和扭转以及摩擦、抱合等方面的作用。
(1)棉纤维的强度和伸长度
棉纤维在外力的作用下被破坏时，主要和基本的方纤维被拉断，棉纤维抵抗拉伸破坏的强弱程度，称为棉纤维的强度，它是棉纤维强力和细度的综合值。棉纤维的伸长度是指，棉纤维在外力作用下承受拉伸变形的能力。纤维素大分子的结构比较规整，大分子排列方向和纤维轴向有一定关系，我们把纤维素大分子的主轴和纤维轴平行的程度叫取向度。通常细绒棉的倾角为30°左右，长绒棉25°左右，倾角越小取向度越高，纤维强度越高，断裂伸长率越低。
(2)棉纤维的弹性和刚性
(3)棉
棉纤维在纺织过程中，特别是在针织和缝纫过程中，要受到很大的弯曲变形。弯曲变形达到一定程度，棉纤维也要发生断裂，纤维抵抗弯曲变形能力，称为抗弯刚度，它与纤维内部结构，成熟度，弹性，温湿度以及纤维的尺寸和形态均有密切关系，棉纤维越细，拉伸断裂伸长越大时，越不易折断，棉纤维的弯曲性能是比较好的。棉纤维与任何物体一样，在受到扭矩作用下会产生扭转变形。随着扭转变形的增大，纤维中剪切应力增大，它造成纤维结晶区破坏和非结晶区大分子被拉断，当扭曲变形达到一定限度时，纤维沿纵向剪切而劈裂开来，逐渐发展，最后断裂，棉纤维比亚麻耐扭曲，但却低于蚕丝和羊毛的断裂扭曲。
(4)
棉纤维的力学性能直接决定棉纱线及棉织物的力学性能。棉纤维在纺织加工和使用过程中都会受到互相间或与其他材料间的摩擦，并产生阻力。它是由于纤维之间密切接触表面的分子互相作用和纤维互相接触表面的部分的机械把持作用所引起的。同时纤维素的沉积是沿螺旋方向由外向内逐日进行的，且螺旋方向不断变化。这就决定了纤维大分子，基原纤，微原纤等在构成纤维主体时，也是按一定的方向集结，从而导致了棉纤维内部径向的不均匀性。当纤维发育停止时其含有的水分减少，体积收缩。由于纤维内部结构的不均匀性，导致其内部应力分布的不均匀，在这种不均匀交变的应力作用下，形成了天然扭曲。因此纤维素的螺旋沉积是天然扭曲形成的内在原因，而失去水分则是天然扭曲形成的外部条件。由于天然扭曲，使棉纤维具有特殊的摩擦性和抱和性等良好的力学特性，为棉纤维具有良好的可纺性奠定了形态力学特征。
4棉纤维微观结构与热学性能和光学性能的关系
棉纤维及其集合体是多孔性物质，纤维内部和纤维之间有很多孔隙，并充满着空气，在内部空气不流动的状态下，棉纤维是热的不良导体，可以达到保暖的目的。高等级棉花因为成熟度好，弹性较大，松散后不易压实，孔隙多，所以保暖性较好。棉纤维强度在常温下一般不起变化，在100℃条件下放置5至10小时，纤维强度不发生明显变化，所以棉织物经得起开水浸泡和熨烫。但在100℃条件下放置20天，纤维强度为在20℃条件下的92%。棉纤维的耐热性能在天然纤维中是比较好的，单热稳定性较差。棉纤维还具有吸湿防热性能，即棉纤维的吸湿热效应。这主要是空气中的水分子被纤维大分子的亲水基团所吸引而与之结合，使水分子的动能降低，必然伴随着能量的转换，以热的形式释放出来。棉纤维的吸湿热小于其他的天然纤维。吸湿放热对织物的保暖性有利，但易使含湿量较高的棉纤维在储存过程中发热，霉烂变质，甚至引起自燃。
棉纤维在光照射下表现出来的性能称为棉纤维的光学性能。
棉纤维的色泽是可见光的辐射能量引起人眼的视觉感受，由于棉纤维的色调主要是黄色，并且基本上不变，所以棉纤维的色度可以简化为黄色饱和度和明度两个指标，通常习惯上将黄色饱和度称为颜色，把明度称为光泽，综合起来称为色泽。它与棉纤维反射光线的能力有关，依赖于棉纤维的表面性质，表面形态和内部结构。并在一定程度上反映了棉纤维的成熟程度及内在质量。成熟好的棉纤维反射光线的性能强，光泽好，成熟程度低的棉纤维伴生物含量高，光泽显的灰暗。
纤维素沉积的不彻底性形成具有中腔的特殊结构。当纤维素沉积到一定程度，即纤维细胞壁的厚度达到一定值后，由于受棉株生理条件的影响，纤维素在没有完全充满内腔的情况下，沉积逐渐停止，最后形成了中腔。正是由于这种中腔的存在，使棉纤维受力时，其中部受力的影响很小，变性也很小，也就是说纤维的中部受力的影响很小，这个部分称之为“中性层”。也就是说，当纤维受到外力作用时，纤维可以在保证力学性质的情况下，大大减小整根纤维的密度。同时棉纤维中腔还可以提高纤维的吸湿性，染整性，增强棉纺织物的保暖性和光学效应。
来源：中国棉纺织信息网
