1) Способом отримання;
2) Хімічним складом;
3) Структурою волокна, яка визначається характером розташування макромолекул відносно осі волокна і відносно одна одної.
У більшості випадків макромолекули досить витягнуті за довжиною і носять назву лінійних або ланцюгових
- А – А – А – А – А – А –А -,
де А — елементарна ланка.
Елементарні ланки, з яких складаються макромолекули, розподіляються таким чином, що кожна ланка сполучається з двома сусідніми за допомогою ковалентних зв'язків.
Якщо деякі елементарні ланки зв'язані більш ніж з двома елементарними ланками, то макромолекули полімерів мають розгалужену структуру
А – А –
- А – А – А – А – А – А – А –
А – А –
Усі природні, штучні і синтетичні волокна побудовані з лінійних і розгалужених макромолекул, за виключенням вовни.
Якщо в полімері окремі ланцюги зв'язані хімічними зв'язками, то утворюється тривимірна, сітчаста структура
- А – А – А – А – А – А –А –
- А – А – А – А – А – А –А –
- А – А – А – А – А – А –А –
Для волокон така структура не характерна. Виключенням є кератин вовни, макромолекули якого "зшиті" короткими поперечними дисульфідними зв'язками.
Гнучкість структури і лінійність будови — одні з важливих властивостей волокноутворюючих ВМС. Довгі витягнуті ланцюги макромолекул, інтенсивність міжмолекулярної взаємодії визначають механічні властивості волокон.
Окремі групи і ланки макромолекул можуть повертатись відносно одна одної. Ступінь рухомості ланок макромолекул визначається їх хімічним складом, наявністю функціональних груп (активні групи, які легко реагують з різними реагентами). Рухомість надає макромолекулам гнучкості, здатність приймати різну форму в просторі.
У залежності від зовнішніх дій (теплових, силових) форма макромолекул може змінюватись. Можливі різні форми макромолекул: витягнута, вигнута, звита і розгалужена (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Схематичне зображення форми макромолекул:
А) витягнута; б) вигнута; в) звита; г) розгалужена
Форма і гнучкість макромолекул, їх хімічна будова, ступінь орієнтації, наявність аморфних і кристалічних ділянок у волокні — це все особливості будови волокноутворюючих полімерів, які визначають їх фізико-механічні та хімічні властивості.
Наявність у макромолекулах полімерів активних полярних груп (функціональних) надає полімеру такі властивості, як здатність поглинати вологу (гідрофільність), взаємодіяти з барвниками та іншими реагентами, що використовуються при облагородженні текстильних матеріалів. Функціональними можуть бути такі групи: -ОН, -NH2, -СООН.
Ступінь орієнтації або порядок розташування макромолекул в елементарному волокні має значний вплив на швидкість дифузії барвників у волокно, взаємодію волокна з реагентами (в тому числі і з барвниками), а також на поведінку волокон при тепло-вологих обробках.
Таким чином, властивості волокон і їх взаємодія з барвниками залежать не тільки від хімічної будови макромолекул, які утворюють волокнисті матеріали, а й від розташування цих макромолекул у волокні — надмолекулярної структури волокна. Це поняття включає уявлення про ступінь упорядкування макромолекул полімеру, наявність у волокні кристалічних і аморфних структур, співвідношення між ними, виникнення складних макромолекулярних угруповань (асоціатів) - мікрофібрил, фібрил та інших більш складних надмолекулярних утворень.
Макромолекули в полімері не існують ізольовано, вони знаходяться у взаємодії з сусідніми макромолекулами. Енергія міжмолекулярних зв'язків значно слабша енергії внутрішньо-молекулярних зв'язків. Міжмолекулярна взаємодія тим більша, чим довша і більш пряма макромолекула.
Волокноутворюючі полімери за своєю надмолекулярною структурою відносяться до фібрилярних сполук. Відповідно до сучасних уявлень розвернуті макромолекули, завдяки дії міжмолекулярних сил, об'єднуються в лінійні пачки, в яких вони розташовуються послідовно-паралельно стосовно одна одної. Окремі пачки і пучки макромолекул утворюють мікрофібрили, з яких формуються більші агрегати надмолекулярної структури - фібрили.
Для мікрофібрил характерні невеликі поперечні розміри (декілька міжмолекулярних відстаней) і довжина, яка перевищує довжину макромолекули.
Макромолекули в мікрофібрилах розташовані переважно паралельно одна одній. Велика їх довжина і гнучкість обумовлюють наявність таких ділянок, де паралельно-орієнтоване розташування макромолекул порушується, тому мікрофібрили - це не монолітні утворення. Вони містять різні за щільністю упакування та ступенем орієнтації макромолекул ділянки і пронизані системою пустот, які утворюють субмікроскопічні вільні об'єми.
Мікрофібрили і фібрили розташовуються більш або менш орієнтовано вздовж осі волокна або під невеликим кутом до неї. Макромолекули можуть проходити одночасно через сусідні мікрофібрили, міцно об'єднуючи їх разом. Фібрили з'єднуються між собою менш міцно, між ними є багато поздовжніх тріщин, пор і пустот. Пористість структури визначає ряд фізико-механічних властивостей волокна: міцність волокна, здатність адсорбувати вологу, набрякати, забарвлюватись.
У результаті неоднорідності мікрофібрил та інших більших елементів надмолекулярної структури волокноутворюючих полімерів текстильні волокна характеризуються наявністю кристалічних і аморфних ділянок. Кристалічні ділянки характеризуються високим ступенем упорядкування макромолекул, аморфні - більш хаотичним їх розташуванням.
Перехід від кристалічної ділянки до аморфної відбувається не скачко подібно, а поступово через ряд проміжних форм упорядкування. При цьому одні і ті самі макромолекули можуть проходити як через кристалічні, так і через аморфні ділянки.
Наявність у волокнистих матеріалах мікрокристалічних ділянок з різним ступенем орієнтації і щільності макромолекул є важливим фактором, який визначає реакційну здатність, пружно-еластичні властивості і міцність волокон. Аморфні, менш щільні ділянки, відіграють важливу роль у процесах фарбування, друкування текстильних матеріалів; вони забезпечують можливість дифузії барвника у волокно.
Щільні мікрокристалічні ділянки недоступні для молекул або іонів барвника. В процесі експлуатації текстильних матеріалів саме наявність аморфних і кристалічних ділянок у мікрофібрилах спричиняє перерозподіл місцевих перенапруг і як результат — підвищення зносостійкості волокон.