課程資料紡織材料學(xué)東華大學(xué)版本

幻燈片375

纖維種類截面形狀系密度(g/cm3)初始模量E相對(duì)抗彎剛度

數(shù)nf(cN/tex)Rf(104.cN.cm2)

長(zhǎng)絨棉0.791.51872.13.66

細(xì)絨棉0.701.50353.12.46

苫麻0.801.522224.69.32

亞麻0.871.511166.24.96

細(xì)羊毛0.881.31220.51.18

粗羊毛0.751.29265.61.23

桑蠶絲0.591.32141.92.65

粘膠纖維0.751.52515.52.03

滌綸0.911.381107.45.82

錦綸60.921.14205.81.32

錦綸660.921.14214.61.38

臘綸0.801.17670.33.65

維綸0.781.28596.82.94

玻璃纖維1.002.522704.88.54

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異形纖維比圓形纖維Rf大(同品種相同旦數(shù))

纖維錦綸聚酯絲

截面形三葉形

狀O△?YO△△

抗彎剛

度31.839.434.944.038.1112.6131.540.1

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2.纖維Rf的測(cè)定

用日本風(fēng)格儀KES；

測(cè)定結(jié)節(jié)強(qiáng)力與鉤接強(qiáng)力；

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二、纖維的扭轉(zhuǎn)

圖8-20纖維的扭轉(zhuǎn)

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抗扭剛度Rt：纖維抗擊扭轉(zhuǎn)變形的能力。

Rt=Et*Ip

式中：Et——剪切彈性模量；

Ip——截面極慣性矩。

Rt大——加捻時(shí)阻力較大，易遭到破壞或產(chǎn)生塑性變形，且有較強(qiáng)的退捻趨勢(shì)。

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各種纖維的扭精性能

纖維種類扭轉(zhuǎn)截面形狀系數(shù)T]相對(duì)剪切彈性模量相對(duì)抗扭剛度

tEtI(gf/tex)Rf(10-4?gf?cm2/t

ex)

棉0.711657.9

羊毛0.98856.7

桑蠶絲0.8416810.2

柞蠶絲0.352306.0

芭麻0.771095.6

亞麻0.94875.8

普通粘膠纖維0.93744.7

滌綸0.99654.7

錦綸0.99454.0

精綸0.57995.2

維綸0.67753.6

玻璃纖維1.00164064

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三、纖維的壓縮

纖維集合體的壓縮變形以材料層體積或高度的變化來(lái)表示。

壓縮變形的絕對(duì)值b=VO-Vk(cm3)

壓縮變形的相對(duì)值E=(VO-Vk)/V0

E=1-hk/hO

式中：VO——試樣壓縮前的原始體積(cm3)

Vk——試樣達(dá)到規(guī)定壓力時(shí)的體積(cm3)

hO——試樣壓縮前的原始高度(cm)

hk---試樣的最終高度(cm)

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第四節(jié)纖維的摩擦性質(zhì)

?*纖維的摩擦抱合性質(zhì)與可紡性、織物的手感、起毛起球、耐磨和抗皺等有關(guān)

?與紡紗工藝的關(guān)系：摩擦現(xiàn)象貫穿于整個(gè)紡紗過(guò)程；

?與紗、布關(guān)系：有了摩擦力，紗、布才具有一定服用價(jià)值；

?與磨損的關(guān)系：纖維、機(jī)件被磨損，降低了使用價(jià)值；

?與發(fā)熱的關(guān)系：高速縫紉可能達(dá)300°c,使縫針彎曲，縫線熔融；

與靜電的關(guān)系：摩擦起靜電，靜電集合，干擾紡紗工藝正常進(jìn)行，特別是化纖。

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一、摩擦機(jī)理

糙面學(xué)說(shuō)；分子學(xué)說(shuō)；焊接學(xué)說(shuō)

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二.纖維的摩擦、抱合和切向阻力

1.抱合力F1

定義：纖維間在法向壓力為零時(shí)，做相對(duì)滑動(dòng)時(shí)

產(chǎn)生的切向阻力。(因?yàn)槔w維具有卷曲、

轉(zhuǎn)曲、鱗片、表面粗糙凹凸不平，且細(xì)長(zhǎng)

柔軟；纖維必須具有一定的抱合力，棉卷、

棉條才具有一定強(qiáng)力，紡紗工藝才能順

利進(jìn)行)

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2.摩擦力F2

定匕纖維之間或纖維與機(jī)件之間,在一

定正壓力作用下,作相對(duì)滑動(dòng)時(shí)所

產(chǎn)生的阻力。

切向阻力F=抱合力F1+摩擦力F2

NN=Fl+fN

切向阻抗系數(shù)u=Fl/N+f

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三.纖維摩擦抱合性質(zhì)的指標(biāo)與測(cè)試

1.抱合力的指標(biāo)與測(cè)定

(1)抱合系數(shù)h(cN/cm)

定義:單位長(zhǎng)度纖維上的抱合力。

測(cè)試方法:從沒(méi)有法向壓力的纖維條中夾取一根

纖維,測(cè)定出這根纖維所需的力F1

(cN,即抱合力)和纖維的長(zhǎng)1(cm)

的比值。

h=Fl/1

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?2)抱合長(zhǎng)度Lh(m)

?方法：將纖維制成一定規(guī)格的沒(méi)有法向壓力的纖維條，在強(qiáng)力儀上以大于纖維長(zhǎng)度的

適當(dāng)上下夾持距離拉斷，測(cè)得它的強(qiáng)力和纖維條的特?cái)?shù)

?Lh=Fl/Ntex

?式中：F1——纖維條的強(qiáng)力(gf)

Ntex------纖維條的特?cái)?shù)

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?影響纖維抱合力的因素：

?纖維的幾何形狀(表面結(jié)構(gòu)、纖維長(zhǎng)度、卷曲度);

?排列形狀；纖維彈性；表面油劑；

?溫濕度；

?纖維卷曲或轉(zhuǎn)曲多，細(xì)長(zhǎng)而較柔軟一一抱合力較大

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幾種纖維的抱合性能

纖維種類纖維線密度(dtex)纖維長(zhǎng)度(mn)20°C時(shí)的抱合長(zhǎng)度

(mgf/tex)

羊毛直徑2311m5530

滌綸4.47065

聘綸3.859047

錦綸3.37095

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2.切向阻抗系數(shù)的測(cè)定

絞盤法——測(cè)定纖維與纖維，纖維與金屬、

陶瓷等其它材料間摩擦的切向

阻抗系數(shù)。

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Y151型摩擦系數(shù)測(cè)定儀

圖8?22Y151型摩擦系數(shù)測(cè)定儀

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影響切向阻抗系數(shù)的因素

1.纖維表面的性質(zhì)

*截面為非圓形的纖維的U＜圓形光滑合纖的U

如：棉、粘膠、羊毛、粘纖（實(shí)際接觸面積?。?/p>

*易變形纖維的U＞不易變形纖維的u

*無(wú)捻長(zhǎng)絲的加捻長(zhǎng)絲或短纖紗的U

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2.化纖油劑的影響

化纖不上油，干摩擦?xí)r——切向阻抗系數(shù)u大

上油少——UI（油膜在纖維表面形成單分子層）

上油多——ut（屬液體摩擦，與油的粘度有關(guān)）

因?yàn)镹與上油量有關(guān)——在一定范疇內(nèi)，上油量3uI；超過(guò)一定量后，上油量t,u

t.

油劑不僅可降低纖維比電阻，改善抗靜電性能,

還能增進(jìn)纖維間抱合，增加平滑，降低纖維表面

的Uo

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3.法向壓力的影響

4.導(dǎo)紗面光滑程度的影響

分兩種不同情形：

天然纖維，粘纖，異纖——導(dǎo)紗面光滑程度t,則NI

圓形，表面光滑的纖維——導(dǎo)紗面光滑到一定程度后，則Nt。

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5.滑動(dòng)速度的影響

滑動(dòng)速度：

由靜到動(dòng)，UI,而后隨滑動(dòng)速度t,ut,

到一定的V時(shí)U穩(wěn)固。

合纖在低速時(shí)，存在粘滑現(xiàn)象，U變化較大。

一樣測(cè)N動(dòng)。期望口>3m/niin以上。

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6.溫濕度的影響

溫度：

T變化引起油劑變化纖維性能變化

隨著Tt,UI；到一定數(shù)值時(shí)，隨著T3Pf?

濕度：

RH%t,則ut（Vvt,El）

當(dāng)RH%=100%時(shí)，u最大。（接觸面積t）

在水中，則N水<NRH=100%。

加工中RH%必須加以控制，太濕，U3加工困難；太干，發(fā)脆

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1.名詞說(shuō)明：

初始模量斷裂長(zhǎng)度斷裂比功蠕變應(yīng)力放松疲勞

急彈性變形緩彈性變形塑性變形彎曲剛度纖維切向阻力

2.從拉伸曲線上可求得哪些指標(biāo)？說(shuō)明各指標(biāo)的含義及其與纖維性質(zhì)的關(guān)系。

3.試述纖維的拉伸斷裂機(jī)理及影響纖維拉伸性能的因素。

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4.今在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下進(jìn)行纖維強(qiáng)伸度測(cè)定，測(cè)試條件與結(jié)果如下：公制支數(shù)為5800

的棉纖維單強(qiáng)為4.5gf,斷裂伸長(zhǎng)為1.2mm,夾持距離為lOinm；2旦51mm的滌綸纖維單強(qiáng)

為9.6gf,斷裂伸長(zhǎng)為6.2mm,夾持距離為20nlm。

問(wèn):這兩種纖維的相對(duì)強(qiáng)度（cN/dtex）、斷裂伸長(zhǎng)率（%）和斷裂應(yīng)力（N/mm2）

各為多少？（其中棉纖維的T=1.54g/cm3,滌綸纖維的T=l.38g/cm3）

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第六章紡織材料的熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)

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第一節(jié)熱學(xué)性質(zhì)

?比熱

?定義：質(zhì)量為1g紡織材料溫度變化所吸取（放出）的熱量

?單位：J/g?℃

幻燈片401

?一、紡織纖維的導(dǎo)熱與保溫

?1.指標(biāo)

?（1）導(dǎo)熱系數(shù)入

?定義：材料厚度為1m,兩表面之間溫差為1℃,每小時(shí)通過(guò)1m2材料所傳導(dǎo)的熱

量。

單位：Kcal/m?℃?h;W/m?℃

幻燈片402

常見(jiàn)纖維的導(dǎo)熱系數(shù)（在室溫20℃時(shí)測(cè)得）

纖維種類MWm/m2℃)纖維種類MWm/m2℃)

棉0.071-0.073滌綸0.084

羊毛0.052-0.055月青綸0.051

蠶絲0.050-0.055丙綸0.221-0.302

粘纖0.055-0.071氯綸0.042

醋纖0.050★空氣0.026

錦綸0.244-0.337★水0.599

幻燈片403

（2）絕熱率T

T=[(Q1Y2)/Ql]*100%

式中：Q1——包覆試樣前保持熱體恒溫所

需熱量；

Q2一包覆試樣后保持熱體恒溫所

需熱量。

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（3）克羅值（CL0）

在室溫21攝氏度，相對(duì)濕度小于50%,氣流為10cm/s（無(wú)風(fēng)）的條件下，一個(gè)人靜

坐不動(dòng)，能保持舒服狀態(tài)，此時(shí)所穿衣服的熱阻為1克羅值。

CL0越大，則隔熱保暖性越好。

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?2.影響纖維導(dǎo)熱性能的因素

?分子量的大小

?在同一溫度下，分子量越高-?入T。

?溫度與回潮率的影響

?TtXt因?yàn)殡S溫度增加，分子的振動(dòng)頻率加大，使熱量能藉此得到更好的傳遞。

水分越多，入越大，保暖性越差.在同樣溫濕度條件下，吸濕能力比較好的纖維，導(dǎo)熱

性比較好。

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?3.纖維集合體的體積重量

?保暖與否主要取決于纖維層中夾持的靜止空氣數(shù)量。

?纖維層中夾持的空氣越多，則纖維層的絕熱性越好。一旦夾持的空氣流動(dòng)，保暖性將

大大降低。

纖維層的體積重量在0.03-0.06g/cm3,入最小，保暖性最好。

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?4.增強(qiáng)服裝保暖性的途徑

?盡可能多的儲(chǔ)存靜止空氣；

?（中空纖維、多衣穿著、不透水）

?降低W%;

?選用人低的纖維；

加入陶瓷粉末等材料

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二.纖維的熱機(jī)械性能

若對(duì)某一纖維施加一恒定外力，觀察其在等速升溫過(guò)程中發(fā)生的形變與溫度的關(guān)

系，便得到該纖維的溫度一形變曲線（或稱熱機(jī)械曲線）。

纖維典型的熱機(jī)械曲線如下圖，存在兩個(gè)斜率突變區(qū)，這兩個(gè)突變區(qū)把熱機(jī)械曲線

分為三個(gè)區(qū)域，分別對(duì)應(yīng)于三種不同的力學(xué)狀態(tài)。

in

形

變

I

溫度

幻燈片409

III

玻

形

璃

變

態(tài)

i

溫度

在區(qū)域L溫度低，纖維在外力作用下的形變小，具有虎克彈性行為，形變?cè)谒矔r(shí)

完成，當(dāng)外力除去后，形變又立刻復(fù)原，表現(xiàn)為質(zhì)硬而脆，這種力學(xué)狀態(tài)與無(wú)機(jī)玻璃相似,

稱為玻璃態(tài)。

幻燈片410

玻

璃高彈態(tài)

態(tài)

形

變

溫度

進(jìn)入

變，

生突

變發(fā)

，形

度時(shí)

一程

到某

升高

溫度

，當(dāng)

增大

逐步

形變

高，

的升

溫度

隨著

后，

除去

外力

且當(dāng)

，并

形變

大的

生很

速產(chǎn)

能迅

，也

用下

力作

的外

較小

使在

時(shí)即

I,這

區(qū)域I

性,

稱高彈

的性能

原原狀

后能復(fù)

去外力

，除

形變

大的

生很

能產(chǎn)

受力

。這種

復(fù)原

逐步

又可

形變

態(tài)。

高彈

態(tài)稱

學(xué)狀

的力

相應(yīng)

411

幻燈片

態(tài)

高彈

態(tài)

溫度

粘流態(tài)

態(tài)。

粘流

稱為

學(xué)狀

種力

，這

可逆

變不

其形

體，

性流

為粘

全變

物完

，聚合

夠高時(shí)

升到足

當(dāng)溫度

三態(tài)。

的力學(xué)

聚合物

態(tài)稱為

粘流

態(tài)和

高彈

杰、

玻璃

片412

幻燈

粘流態(tài)

粘

玻

玻

彈

璃

璃

態(tài)

化

態(tài)

高

彈態(tài)

轉(zhuǎn)

轉(zhuǎn)

形

變

變

變

區(qū)

區(qū)

TgTf

溫度

幻燈片413

纖維的熱機(jī)械性能曲線的特點(diǎn)

(1)四個(gè)溫度

a.玻璃化溫度Tg

定義：非晶態(tài)高聚物大分子鏈段開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的最低溫度或由玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫

度。

b.粘流溫度Tf

定義：非晶態(tài)高聚物大分子鏈相互滑動(dòng)的溫度，或由高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。

幻燈片414

c.熔點(diǎn)溫度Tm

定義：高聚物結(jié)晶全部熔化時(shí)的溫度，或晶態(tài)高聚物大分子鏈相互滑動(dòng)的溫度。

高聚物的Tm＞低分子的Tm。

d.分解點(diǎn)溫度Td

定義：高聚物大分子主鏈產(chǎn)生斷裂的溫度。

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(2)兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)：

玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)，粘彈態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)

(3)三種力學(xué)狀態(tài)：

玻璃態(tài)：分子鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，顯現(xiàn)脆性

高彈態(tài)：分子鏈段運(yùn)動(dòng)加劇，顯現(xiàn)高彈變形

粘流態(tài)：大分子開(kāi)始變形

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幾種紡織纖維的熱轉(zhuǎn)變點(diǎn)

纖維種玻璃化溫度軟化點(diǎn)熔點(diǎn)分解點(diǎn)洗滌最高溫度

棉———15090-100

羊毛———13030-40

桑蠶絲———15()30-40

粘膠纖—-一—150一

醋酯纖186195-20