第六章紡織材料的熱學(xué)電學(xué)

第六章紡織材料的熱學(xué)電學(xué)第一頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日1.指標(biāo)(1)導(dǎo)熱系數(shù)λ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/m2·℃常見(jiàn)纖維的導(dǎo)熱系數(shù)表繼續(xù)第二頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日常見(jiàn)纖維的導(dǎo)熱系數(shù)（在室溫20℃時(shí)測(cè)得）纖維種類λ(W·m/m2·℃)纖維種類λ(W·m/m2·℃)棉0.071-0.073滌綸0.084羊毛0.052-0.055腈綸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★靜止空氣0.026錦綸0.244-0.337★水0.599表中顯示：水的導(dǎo)熱系數(shù)最大，靜止空氣的導(dǎo)熱系數(shù)最小，纖維介于兩者之間。

λ↑→導(dǎo)熱性越好，保溫性越差Back第三頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日(2)

絕熱率T

式中：Q1——包覆試樣前保持熱體恒溫所需熱量；Q2——包覆試樣后保持熱體恒溫所需熱量。

T↑→材料保溫效果越好

第四頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日2.影響纖維導(dǎo)熱性能的因素（1）分子量的大小在同一溫度下，分子量越高→λ↑。（2）溫度與回潮率的影響

T↑㎏→λ↑

水分越多，λ越大，保暖性越差（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，λ最小，保暖性最好。第五頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日3.增強(qiáng)服裝保暖性的途徑（1）盡可能多的儲(chǔ)存靜止空氣；

（中空纖維、多衣穿著、不透水）（2）降低W%；（3）選用λ低的纖維；（4）加入陶瓷粉末等材料。

Back第六頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日纖維的熱機(jī)械性能曲線1．定義：

——高聚物受力變形或初始模量等隨溫度變化而變化的曲線。2．曲線及其特點(diǎn)第七頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日Back第八頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（1）四個(gè)溫度

（2）兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)（3）三種力學(xué)狀態(tài)

繼續(xù)第九頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日

a.玻璃化溫度Tg

——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。影響Tg的因素：化學(xué)組成的影響；分子量和交鍵作用；混合、接枝及共聚的影響；增塑劑的作用。凡是使鏈的柔性增加，使分子間作用力下降的結(jié)構(gòu)因素都會(huì)使Tgb.粘流溫度Tf

——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。

c.熔點(diǎn)溫度Tm

——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。

d.分解點(diǎn)溫度Td

——高聚物大分子主鏈產(chǎn)生斷裂的溫度。

Back第十頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)：

1玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)2粘彈態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)

Back

第十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日玻璃態(tài)：分子鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，顯現(xiàn)脆性，類似普通玻璃性能。高彈態(tài)：分子鏈段運(yùn)動(dòng)加劇，出現(xiàn)高彈變形，類似橡膠的特性。粘流態(tài)：大分子開(kāi)始變形，表現(xiàn)出液體流動(dòng)的特性。

幾種紡織纖維的熱轉(zhuǎn)變點(diǎn)第十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日幾種紡織纖維的熱轉(zhuǎn)變點(diǎn)纖維種類玻璃化溫度軟化點(diǎn)熔點(diǎn)分解點(diǎn)洗滌最高溫度棉-------15090～100羊毛------13030～40桑蠶絲------15030～40--粘膠纖維------150--醋酯纖維186195～205290～300----滌綸80,67,90235～240256--70～100錦綸647,65180215～220--80～85錦綸6685225253--8～85腈綸80～100,140～150190～240--280--30040～45維綸85干220～230水中110------丙綸-35145～150163～175----氯綸82水中110200--30--40Back第十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日纖維的耐熱性與熱穩(wěn)定性1.定義：

耐熱性——指纖維經(jīng)過(guò)短時(shí)間的高溫作用，回到常溫時(shí)，其機(jī)械性能的變化程度耐短時(shí)間高溫的性能。隨著溫度的升高而強(qiáng)度降低的程度表示。熱穩(wěn)定性——纖維耐長(zhǎng)時(shí)間高溫的性能。第十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日2.常用纖維耐熱性：

天然纖維：棉>麻>蠶絲>羊毛；

人造纖維：粘膠>棉；

合成纖維：滌綸>腈綸>錦綸>維綸；◆碳纖維、玻璃纖維相當(dāng)好；滌綸的耐熱性與熱穩(wěn)定性均較好；錦綸的耐熱性較好，但熱穩(wěn)定性差。

Back第十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日熱膨脹一部分纖維在加熱的情況下有輕微的膨脹現(xiàn)象。原因是纖維分子受熱后發(fā)生較強(qiáng)的熱振動(dòng)而獲得了更多的空間所致。幾種纖維的熱膨脹系數(shù)繼續(xù)第十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日幾種纖維的熱膨脹系數(shù)纖維種類膨脹系數(shù)（10-4）纖維種類膨脹系數(shù)（10-4）棉40膨脹錦綸1聚乙烯2膨脹滌綸0.5聚丙烯10錦綸-3醋酯纖維0.8～1.6滌綸-10（在80℃附近）Back第十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日熱收縮（1）定義：合成纖維受熱后發(fā)生不可逆的收縮現(xiàn)象稱之為熱收縮。（2）指標(biāo)：熱收縮率，即加熱后纖維縮短的長(zhǎng)度占原來(lái)長(zhǎng)度的百分率。

根據(jù)介質(zhì)不同有：

a.沸水收縮率：一般指將纖維放在100°C的沸水中處理30min，晾干后的收縮率；b.熱空氣收縮率：一般指用180°、190°C、210°C熱空氣為介質(zhì)處理一定時(shí)間（如15min）后的收縮率；

c.飽和蒸汽收縮率：一般指用125-130°C飽和蒸汽為介質(zhì)處理一定時(shí)間（如3min）后的收縮率。（3）產(chǎn)生原因：

紡絲成形過(guò)程中，受到較大的抽伸作用，纖維殘留一定的內(nèi)應(yīng)力，一旦T>Tg，會(huì)發(fā)生收縮。

Back第十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日纖維的熱塑性和熱定型基本概念熱塑性——將合成纖維或制品加熱到Tg以上溫度，并加一定外力強(qiáng)迫其變形，然后冷卻并去除外力，這種變形就可固定下來(lái)，以后遇到T<Tg時(shí)，則纖維或制品的形狀就不會(huì)有大的變化。這種特性稱之為熱塑性。熱定型——就是利用合纖的熱塑性，將織物在一定張力下加熱處理，使之固定于新的狀態(tài)的工藝過(guò)程。（如：蒸紗、熨燙）第十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日熱定型的機(jī)理最初結(jié)構(gòu)的松散；新結(jié)構(gòu)的重建；新結(jié)構(gòu)的固化熱定型的方法干熱定型----熱風(fēng)處理，金屬表面接觸加熱。濕熱定型----濕法定型，汽蒸定型，過(guò)熱蒸汽定型。影響合纖織物熱定型效果的因素繼續(xù)第二十頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日1）溫度（最主要因素）2）時(shí)間

3）張力4）冷卻速度5）定型介質(zhì)

Back第二十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日纖維的燃燒性能指標(biāo)（1）可燃性指標(biāo)（表示纖維容不容易燃燒）：點(diǎn)燃溫度、發(fā)火點(diǎn)

◆點(diǎn)燃溫度或發(fā)火點(diǎn)越低，纖維越容易燃燒。（2）耐燃性指標(biāo)（表示纖維經(jīng)不經(jīng)得起燃燒）極限氧指數(shù)LOI（LimitOxygenIndex）：——纖維點(diǎn)燃后，在氧、氮大氣里維持燃燒所需要的最低含氧量體積百分?jǐn)?shù)。

◆LOI越大，說(shuō)明材料難燃。第二十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日2.阻燃機(jī)理

阻燃——指降低材料在火焰中的可燃性，減慢火焰蔓延速度，當(dāng)火焰移去后能很快自熄。3.提高纖維制品難燃性的途徑

(1)制造難燃纖維

在紡絲原液中加入防火劑或用合成的難燃聚合物紡絲

(2)阻燃整理

阻燃劑處理

(3)通過(guò)與難燃纖維混紡，以提高纖維的難燃性。Back第二十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日纖維的熔孔性1.定義：當(dāng)纖維及其制品上為熱體所濺時(shí)被熔成孔洞的性能?？谷坌裕旱挚谷劭赚F(xiàn)象的性能。2.合成纖維易產(chǎn)生熔孔現(xiàn)象的原因滌綸、錦綸熔融所需的熱量較少；滌綸、錦綸的導(dǎo)熱系數(shù)比棉、粘、羊毛大。3.改善織物抗熔性的方法合纖與天然纖維混紡；制造包芯紗（芯用錦綸、滌綸，外層用棉）。第二十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)

纖維的光學(xué)性質(zhì)纖維的色澤纖維的雙折射纖維的耐光性第二十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日1.纖維的顏色

纖維的顏色取決于纖維對(duì)不同波長(zhǎng)色光的吸收和反射能力。天然纖維的顏色：取決于品種（即天然色素）；生長(zhǎng)過(guò)程中的外界因素合成纖維的顏色：取決于原料（是否含有雜質(zhì)）；紡絲工藝（如溫度、加熱時(shí)間等）各種顏色的波長(zhǎng)與波長(zhǎng)范圍（mm）GOON第二十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日各種顏色的波長(zhǎng)與波長(zhǎng)范圍（mm）顏色感覺(jué)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍紅色700620-780橙色610595-620黃色580575-595綠色510480~575藍(lán)色470450~480紫色420380~450

Back第二十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日纖維的光澤（1）纖維光澤的形成纖維的光澤實(shí)際上是：正反射光、表面散射反射光和來(lái)自內(nèi)部的散射反射光的共同貢獻(xiàn)。評(píng)價(jià)光澤應(yīng)同時(shí)考慮兩個(gè)方面：反射光量的大小和反射光量的分布規(guī)律反射光量很大，分布不均勻——“極光”；反射光量很大，分布較均勻——“肥光”。GoOn第二十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日Back第二十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日2）影響纖維光澤的因素：

a.纖維的微原纖結(jié)構(gòu)

b.纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)：

c.化纖中加TiO2可消光第三十頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日雙折射的定義——平行偏振光沿非光軸方向投射到纖維上時(shí)，除了在界面上產(chǎn)生反射光外，進(jìn)入纖維的光線被分解成兩條折射光，稱之為纖維的雙折射。其中一條：尋常光（簡(jiǎn)稱o光），遵守折射定律，振動(dòng)面⊥光軸，n⊥；另一條：非尋常光（簡(jiǎn)稱e光），不遵守折射定律，振動(dòng)面‖光軸，n‖。

雙折射率：△n=n‖-n⊥第三十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日影響雙折射大小的因素（1）取向度取向度↑，各向異性顯著，雙折射率↑。當(dāng)全部大分子與纖維纖維軸平行排列時(shí)，雙折射最大。當(dāng)大分子排列紊亂時(shí)，雙折射為0。（2）大分子本身的不對(duì)稱性凡是大分子鏈呈曲折狀或螺旋狀，或主鏈上有側(cè)基，都會(huì)使雙折射率下降。腈綸有螺旋狀主鏈、三醋酯纖維分子上的側(cè)基多，故△n是負(fù)值。第三十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日纖維雙折射率的測(cè)定方法及應(yīng)用

測(cè)量：浸沒(méi)法；（尋找倍克線，測(cè)得表層折射率）

光程差法，△D=d（n‖-n⊥）用石英楔子補(bǔ)償法測(cè)出△D和d。

應(yīng)用：

（1）用于判明纖維分子的取向程度

△n大，取向度大。

（2）用于判明管狀纖維的孔徑或棉纖維的成熟度第三十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日紡織纖維的折射率

纖維折射率n‖n⊥n‖-n⊥棉1.573~1.5811.524~1.5340.041~0.051苧麻1.595~1.5991.527~1.5400.057~0.068亞麻1.5941.5320.062羊毛1.553~1.5561.542~1.5470.009~0.012桑蠶絲1.5781.5380.040粘膠纖維1.539~1.5501.514~1.5230.018~0.036三醋酯纖維1.4741.479-0.005滌綸1.7251.5370.188錦綸61.5681.5150.040錦綸661.570~1.5801.520~1.5300.053腈綸1.500~1.5101.500~1.510-0.005~0維綸1.5471.5220.025第三十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日纖維的耐光性1.定義：紡織材料抵抗光照的能力。

纖維經(jīng)長(zhǎng)期光照，會(huì)發(fā)生不同程度的裂解，使大分子斷裂，分子量下降，強(qiáng)度下降。TiO2的存在會(huì)加速裂解。2．常用纖維耐光性大致順序：腈綸>羊毛>麻>棉>粘膠>滌綸>錦綸>蠶絲第三十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日日光照射時(shí)間與纖維強(qiáng)度的損失

纖維日曬時(shí)間（h）強(qiáng)度損失（%）棉94050亞麻、大麻110050羊毛112050蠶絲20050粘膠纖維90060滌綸600

60錦綸20036腈綸90016～25

Back第三十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)纖維的電學(xué)性質(zhì)一、纖維的介電性質(zhì)纖維的介電常數(shù)ε（1）定義

——在電場(chǎng)中，由于介質(zhì)極化而引起相反電場(chǎng)，將使電容器的電容變化，其變化的倍數(shù)稱為介電常數(shù)。其數(shù)值為：物理意義：ε是表示材料在電場(chǎng)中被極化的程度。反映材料的儲(chǔ)電能力。第三十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日材料的介電常數(shù)（頻率f＝50Hz，T=20～25℃，RH=65%）材料或纖維介電常數(shù)材料或纖維介電常數(shù)棉6滌綸3.02羊毛6錦綸4蠶絲4.2水80～81粘纖7.7真空1醋纖3.5～6.4空氣≈1第三十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日（2）影響ε大小的因素

a.內(nèi)因

電介質(zhì)的密度：體積重量或密度愈大，纖維間的空氣量↓，∴ε↑；

極化率：纖維分子極化程度↑，ε↑；

纖維分子量：分子量↓，ε↑。.b.外因

溫度：一方面T↑→ε↑，另一方面：T↑→ε↓；頻率：用直流電壓，ε最大；f↑→ε↓；回潮率：W↑，ε↑（∵水的ε最大）第三十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日二、纖維的導(dǎo)電性能纖維導(dǎo)電性指標(biāo)：比電阻（1）體積比電阻（ρv