棉纖維可以與氫氧化鈉作用生成堿纖維素。氫氧化鈉濃度不同,進入到棉纖維內部的區域也不同。當氫氧化鈉濃度<9%時,僅能進入棉纖維的無定形區,濃度>13%時,不僅能進入棉纖維的無定形區,破壞無定形區纖維素分子鏈之間的氫鍵,發生微晶胞間的溶脹,也能進入棉纖維的部分結晶區,部分地拆開結晶區內的結合力,發生微晶胞內的溶脹,并改變微晶胞的晶體結構,作用的結果使棉纖維發生不可逆的劇烈溶脹。這是因為鈉離子的體積小,又是一個水化能力很強的離子。在鈉離子周圍有較多的水,形成一層很厚的水化層。當鈉離子進人棉纖維內部并與纖維結合時,大量的水分子也被帶人纖維內部,因而引起纖維劇烈溶脹。一般來說,隨著堿液濃度提高,與纖維素結合的鈉離子數增多,水化程度提高,纖維的溶脹程度也相應增大。但當氫氧化鈉濃度提高到一定程度時,水全部以水化狀態存在,此時若再繼續提高氫氧化鈉濃度,對每個鈉離子來說,能結合到的水分子數量有減少的傾向,即鈉離子的水化層變薄,因而纖維溶脹程度反而減小。但氫氧化鈉不能破壞晶體內的所有結合力,所以在氫氧化鈉作用下,棉纖維只能發生有限溶脹,不能發生無限溶脹一一溶解。棉纖維經濃堿作用再水洗去堿后,堿纖維素發生水解,化學組成能恢復到原來狀態。但由于發生了劇烈溶脹,纖維素的分子鏈不能全部恢復到原來狀態,棉纖維的超分子結構和形態結構發生不可逆變化,從而使纖維或織物的性能得到改善。濃堿處理后纖維超分子結構的不可逆變化,表現為部分結晶區轉變為無定形區,纖維的結晶度下降,無定形區增加,從而提高了纖維對染料或化學藥劑的吸附能力和纖維的化學反應性能。棉纖維的結晶度為的腰子形變為橢圓形甚至圓形,胞腔縮為一點,整根纖維由扁平帶狀變成團柱狀。此時,若施加張力,纖維經拉伸后,圓度增加,整齊度提高,棉纖維表面原有的皺紋消失,表面平滑度提高,對光線反射由原來的漫反射轉變為較多的定向反射,并增加了反射光的強度,從而使