棉纤维
棉纤维（英语：cotton fiber），锦葵目锦葵科棉属植物种子上被覆的纤维。俗称棉花。连同棉子的棉纤维称为子棉。经轧棉加工除去棉子的棉纤维称为皮棉或原棉。纺织用棉根据纤维的线密度、长度和强度分为长绒棉、细绒棉和粗绒棉三类。长绒棉纤维细而长，富有丝光，强度高；细绒棉又称陆地棉，在世界棉花总产量中占85%以上；粗绒棉纤维粗而短，可纺性差，但弹性好，宜制起绒织物。
棉纤维生长分为两个阶段：前期为伸长期，附着于种子表皮内的原始细胞伸长形成中空初生胞壁，尖端封闭，增厚很少；后期为增厚期，纤维素在初生胞壁内壁逐日沉积，胞壁增厚，其横截面形成疏密相间的“日轮”。胞壁内纤维素大分子排列结合成原纤，各层中原纤互相平行，绕纤维轴以左斜、右斜呈交替连续的螺旋状。纤维干涸后，纵向形成天然转曲，横截面形成中空的腰圆形。纤维胞壁厚度可作为纤维成熟程度的量度，胞壁厚，成熟度好，成纱质量高。棉纤维成熟度与色泽特征、轧棉加工质量是评定原棉等级的重要依据。
原棉中各根棉纤维的长度不完全相同，棉子上各根纤维长度差异很大，根据长度测试方法的不同，有手扯长度、主体长度、品质长度、短绒率、平均长度、跨距长度、整齐度等指标。
棉纤维中纤维素占90%以上，耐碱，不耐酸，具有较强的吸湿能力，适宜于制作内衣、床单、巾被等纺织制品，有透气性好、柔软、保暖等优点，与合成纤维混纺，其服用性能可进一步提高。
棉纤维的结构
棉纤维为一端开口的管状体，成熟干燥后瘪缩成空心带状，具有转曲，其方向有左旋和右旋随机分布。生长不久即停止发育的棉纤维，细胞壁很薄，呈扁平带状，转曲很少，称未成熟棉纤维。正常成熟的棉纤维空腔较小，呈丰满扁带，转曲较多；还有少数棉纤维，细胞壁极厚，空腔极小，呈棍棒状，转曲少，称为过成熟棉纤维。籽棉中棉纤维重量所占比例称为衣分，一般细绒棉衣分为30～40％。皮棉产量与衣分有密切关系。
许多原棉品种的棉籽上,还有一些长度很短的（6毫米以下）纤维，称为棉短绒。棉短绒没有纺纱价值，是制造粘胶纤维、醋酯纤维、赛璐珞、玻璃纸、羧甲基纤维素浆料、炸药等的重要工业原料。
棉纤维壁的主要组成物质是很高聚合度的纤维素，表层含蜡类物质(称为棉蜡)和少量糖类物质；内壁面有原生质干燥后的固态残余物，含有蛋白质、糖类、半纤维素、灰分、少量有机酸等。干燥的成熟棉纤维中，纤维素含量在95％以上，是自然界中纯度极高的纤维素资源。成熟棉纤维中纤维素分子的平均聚合度有数千甚至高达1万以上。
棉纤维表层约0.2～0.3微米厚的1层为初生胞壁，是由纤维素大分子平行整齐排列形成的原纤交编作为骨架，蜡类和糖类物质等填充其间。其内为次生胞壁，由纤维素逐日由外向内淀积，因而形成层状结构，称为日轮，它由纤维素大分子排列结合的原纤铺叠而成,每层厚度0.04～0.2微米。每层中原纤互相平行，但绕纤维轴呈螺旋状，螺旋方向一段左斜、一段右斜，交替接续；螺旋角外层大，内层较小，平均约25°～35°。各日轮层之间有缝隙和孔洞，日轮层中也有大小不同的缝隙和孔洞。纤维内分子整齐排列区域为结晶结构，整体上呈现多孔性结构。
棉纤维的化学性质
棉纤维可与多种化学药剂起作用。酸类物质,特别是高温的强酸，作用于棉纤维时,纤维素易加水分解，大分子长链断裂，连续作用最终将使其分解成为葡萄糖。氧化性强酸如硫酸，甚至使纤维素分子链中的部分氢、氧原子成为水分子，使纤维素脱水炭化。因此，棉纤维易受酸类物质侵蚀破坏而强度下降、伸长性能减弱、弹性变差，最终丧失使用价值。但某些适当浓度的酸也可能并不切断纤维素分子长链，而将酸根基团接在侧链羟基上形成纤维素酯，如纤维素硝酸酯、醋酸酯、磺酸酯等。
碱，包括高温的浓碱，作用于棉纤维时，棉蜡易被皂化除去，糖类、蛋白质等物质和灰分等较易水解或通过其他作用构成水溶物质而被除去。纤维素在氢氧化钠作用下会生成碱纤维素。碱结合在葡萄糖链节的伯羟基上，使棉纤维横向剧烈膨胀、纵向收缩，但大分子长链很少被破坏；在后续的水洗中，仍能脱碱而还原成纤维素，因此棉纤维抗碱能力很强。在这种情况下，棉纤维截面变成近似圆形。在碱作用时对纤维施加张力，阻止其缩短,所得纤维产品光泽明显增强，抗拉强度提高,染料吸着能力加强，这就是棉纤维的“丝光”效应，产品称丝光棉纤维。经过充分丝光的棉纤维，微原纤中分子排列成水化纤维素晶格，参数不同于天然棉纤维，而与粘胶纤维相同。
有机溶剂作用于棉纤维时，可溶去棉纤维中的蜡类等物质。纤维素不溶于一般有机溶剂，但能溶于氧化亚铜的浓氨溶液（称为铜氨溶液）中；纤维素的磺酸酯能溶于碱溶液中。
棉纤维的化学变性是用适当的化合物在合宜的催化剂作用下使某些化学基团接枝到纤维素大分子的侧链上，以改变棉纤维的某些性能，例如纤维素的醋酸酯可降低吸湿能力、提高耐磨性能、增强刚度等。棉织物经某些树脂整理也产生类似的作用，能提高织物的抗折皱性等。
棉纤维的物理性质
这是与棉纤维加工、应用等关系密切的性能，主要包括长度、成熟度、细度、密度、转曲度、吸湿性、强度等。棉纤维长度是影响棉可纺性能的主要因素。
棉纤维细度
一般成熟棉纤维宽度随品种而异，长绒棉中段宽约15～16微米,细绒棉约18～20微米,粗绒棉约23～26微米。中国习惯以单位重量的长度即公制支数表示棉纤维的细度。一般成熟的长绒棉纤维支数为7000～9000米/克；细绒棉为5000～6500米/克；粗绒棉为2900～3600米/克。
棉纤维密度
依体积计量方法而异。纤维素晶胞密度为1.59克/厘米3；干燥棉纤维壁的密度为1.53～1.54克/厘米3；扣除中腔,但不扣除纤维壁内缝隙孔洞体积时，干燥棉纤维密度为1.48～1.53克/厘米3。
棉纤维转曲度
以棉纤维单位长度中扭转半拈（半周,即180°）的个数表示。棉纤维的转曲度与次生胞壁中原纤的螺旋排列有关。一般成熟纤维转曲较多，不成熟纤维和过成熟纤维转曲较少。不同品种的成熟棉纤维，转曲度也有差异，长绒棉较多，80～120个/厘米；细绒棉次之，39～65个/厘米；粗绒棉较少，18～40个/厘米。棉纤维转曲度较多时，纤维间抱合力较大，加工分离时阻力较大，不易膨松散乱，有利于形成棉网和棉条。
棉纤维吸湿性
棉纤维由空气中吸收水汽或吸着液态水的能力。棉纤维组成物质中的纤维素、糖类物质、蛋白质、有机酸等分子上都有亲水性的极性基团（如羟基、羧基、氨基、酰胺基等），所以，棉纤维具有较强的吸湿能力。在标准大气条件下,棉纤维回潮率在7.6％左右；从饱和湿空气中吸湿，最高回潮率可达25％。棉纤维的回潮率因温度而异，温度越高回潮率越低，但在空气相对湿度较高条件下，有时规律相反。脱脂棉纤维吸着液态水最高可达干纤维本身重量的8倍以上,药棉就是利用这一性能。
棉纤维强度
棉纤维拉伸强度常以拉断单根纤维的力表示，一般为2～5克力，简称棉纤维强力。由于棉纤维细度直接影响强力大小，纺织工业中以单位细度的强力作为比较的基础。这项指标称比强度（克力/特）,简称强度，其数值等于断裂长度（千米）值。成熟长绒棉断裂长度较大，一般可达33～40千米；细绒棉次之，20～25千米；粗绒棉较低，15～22千米。拉伸正常成熟棉纤维达到断裂时的伸长率为6～11％,长绒棉较大，细绒棉和粗绒棉稍小。棉纤维在不同回潮率条件下，强度和断裂伸长率不同。一般情况下，回潮率较大时，强度较高，断裂伸长较大。此外，较成熟的棉纤维的拉伸恢复弹性、压缩恢复弹性、耐疲劳性能等也较好。
棉纤维成熟度
棉纤维的许多性能都与结构有关，棉纤维的结构较大程度上受成熟度的制约，因而棉纤维成熟度对许多性能都有较明显的影响。一般条件下，纤维生长成熟,胞壁厚，截面大，纤维支数低，强度高,纤维素含量多，转曲多，颜色乳白，光泽亮，染色性能好，可纺性能也好。但过成熟棉纤维转曲少、抱合力差，成纱品质受到影响。因此，棉纤维的成熟度是原棉的重要性质，是评定原棉品级的依据之一。棉纤维成熟度一般根据纤维细胞壁与原纤维中腔直径的比例确定。
棉纤维的热学、光学和电学性质
棉纤维在空气中用160℃以上温度烘烤，会明显氧化、分解,导致颜色变黄、强度下降、弹性损失。棉纤维遇火焰会剧烈燃烧，离开火焰仍能继续燃烧，防燃性能较差。干燥棉纤维的比热为0.29～0.32卡/克·度，20℃时导热系数0.061～0.063千卡/米·时·度。棉纤维的折射率1.51～1.58，双折射率0.041～0.051，随棉纤维成熟度而异。棉纤维随胞壁厚度不同呈现不同的偏振光干涉色，可用来估测棉纤维成熟度。干燥棉纤维的相对介电系数为3.0～3.2，随回潮率增加而显著增大；干燥棉纤维的体积比电阻约1013欧·厘米，标准大气条件下，回潮率约7.6％时，体积比电阻约106～107欧·厘米,随回潮率的增大而急剧下降；因此，干燥棉纤维常用作介电材料和绝缘材料，如纸介电容器、纱包铜导线等，用电容法或电阻法可间接测定棉纤维材料的回潮率。
