棉纖維素大分子的化學結構是由β—D葡萄糖剩基彼此以1，4甙鍵聯結而成，大分子的兩個末端葡萄糖剩基帶有不同基團，一端有四個自由羥基，另一端有三個自由經基和一個半縮醛羥基。纖維素大分子鏈中的貳鍵對堿的穩定性較高，對酸則易發生水解，使大分子聚合度下降，分子間力減弱，因而強度下降。

目前纖維素對堿的作用機理說法不一，但普遍認為，堿只能與纖維大分子上的輕基發生作用。有人將濃堿與纖維素作用后的產物用醇等試劑長時間沖洗，卻總有部分堿洗不掉，說明堿確實與纖維素發生了化學反應。

其作用原理有兩種理論解釋：一種觀點認為纖維素是一種弱酸；它與堿發生了類似中和反應而生成醇鈉化合物；另一種觀點認為堿和纖維素輕基結合，形成分子化合物，即分子化合說。

一般認為以上兩種反應可能同時存在。但堿與纖維素作用后的產物叫堿纖維素，它是一種不穩定的化合物，經水洗后仍能恢復原來的纖維素分子結構，但纖維的微結構發生了變化，結晶區減少了，無定形區增加了。天然棉纖維的結晶度為70%，經濃堿作用后的絲光棉纖維，結晶度降至50%一60%，這說明堿液使纖維發生膨化而破壞了部分結晶區，這種作用很有實用意義，是棉纖維染整加工中的重要環節。

因此，在染整加工中利用不同濃堿的作用可得到絲光、堿縮等效果，還可以生產泡泡紗等產品。纖維素纖維遇酸后，常表現出手感變硬、強度降低，甚至會全部炭化。這是由于酸對纖維素分子中甙鍵水解起催化作用，水解后形成聚合度不同的混合物，被稱為水解纖維素。水解纖維素的化學組成與原纖維素并無區別，只是聚合度較低，纖維素相對分子質量具有更大的多分散性。水解纖維素若繼續與酸作用，聚合度降至50左右稱為纖維素糊精。

如果纖維素甙鍵完全水解斷裂則產物就是葡萄糖。影響纖維素水解的因素主要是酸的性質、反應溫度及作用時間。

在實際生產中，如果用酸工藝適當，就不會產生纖維嚴重損傷。酸與纖維素作用的一般規律是，酸性愈強，催化能力愈強，水解速度加快。強無機酸如鹽酸、硫酸、硝酸對纖維素水解特別強，弱酸如磷酸、硼酸催化活性較弱；有機酸如醋酸則更緩和。酸對纖維素纖維雖有危害，但只要控制得當，仍有許多實際用處。

如織物經含氯漂白劑漂白后用稀酸處理，可進一步加強漂白作用；可用酸中和織物上剩余的堿；棉織物用酸處理生產蟬翼紗；滌棉織物的爛花鞘等產品均有應用。