《第七章 纤维的热学、光学和电学性质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第七章 纤维的热学、光学和电学性质（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章 纤维的热学、光学和电学性质第一节 纤维的热学性质一、比热1比热的概念单位质量的纤维，温度升高(或降低)1所需要吸收(或放出)的热量，叫纤维的比热。2常见纺织纤维的比热表 7-1 常见干燥纺织纤维的比热表（测定温度为 20） 单位：J/g3影响纺织纤维比热的主要因素(1) 水分的影响0w01CWC0.511.522.530 10 20 30 40回 潮 率 (%)比热(J/g)8040 200图 7-1 羊毛纤维比热与回潮率三和温度的关系(2) 温度的影响一般认为，温度较高时，具有一定回潮率纤维的比热增大。(3) 纤维结构的影响在 220附近，出现第二次熔前结晶，比热稍有下降。而后者为缓
2、慢上升曲线，无再结晶的现象。纤维种类 比热值 纤维种类 比热值 纤维种类 比热值棉 1.211.34 粘胶纤维 1.261.36 羽绒羊毛 1.36 锦纶 6 1.84 芳香聚酰胺纤维 1.21桑蚕丝 1.381.39 锦纶 66 2.05 醋酯纤维 1.46亚麻 1.34 涤纶 1.34 玻璃纤维 0.67大麻 1.35 腈纶 1.51 石棉 1.05黄麻 1.36 丙纶(50) 1.80 木棉dH/dt(J.s-1)12701350H=175J/gH=202J/g80 100 120 140 160T/图 7-2 不同取向聚乙烯纤维的 DSC 图谱0.40.60.811.21.41.61.
3、822.20 40 80 120 160 200 240温 度 ( )比热(J/g)系列 1系列 2淬火 PET退火 PET图 7-3 两种涤纶丝的比热随温度的变化规律4比热对纤维加工和使用的影响二、导热系数1导热的概念与导热系数导热主要通过热传导、对流和热辐射三种方式来实现。单纤维的热传递性是极困难的，一般采用纤维集合体的方式。（7-3）stdxTQQdT1 T2 (T2 T1)S图 7-4 热传递示意图表 7-2 常见纺织纤维的导热系数纤维制品 (W/m) 棉纤维 0.0710.073 1.1259 0.1598羊毛纤维 0.0520.055 0.4789 0.1610蚕丝纤维 0.050
4、.055 0.8302 0.1557粘胶纤维 0.0550.071 0.7180 0.1934醋酯纤维 0.05羽绒 0.024木棉 0.32麻 1.6624 0.2062涤纶 0.084 0.9745 0.1921腈纶 0.051 0.7427 0.2175锦纶 0.2440.337 0.5934 0.2701丙纶 0.2210.302氯纶 0.042静止干空气 0.026 纯水 0.697 2影响纤维导热系数的因素(1) 纤维的结晶与取向(2) 纤维集合体密度0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25体 积 重 量 ( )导热系数两 端 压 差 大两 端 无 压 差静 止 空 气图
5、7-5 纤维层体积重量和导热系数间的关系（3）纤维排列方向(2) 0.1250.17520.520.7501203405607809纤 维 排 列 方 向 角 f()热传导能力 f热辐 射方向 纤维层方向导热系 数图 7-6 纤维排列方向角 f 与导热系数的关系(4) 纤维细度和中空度(5) 环境温湿度表 7-3 温度与纤维导热系数间的关系导热系数 (W/m )纤 维0 30 100棉 0.058 0.063 0.069羊毛 0.035 0.049 0.058亚麻 0.046 0.053 0.062蚕丝 0.046 0.052 0.0593导热系数对加工和使用的影响三、热作用时的纤维性状1两种
6、转变和三种力学状态温 度形变玻璃态高弹态粘流态玻璃化转变区 粘弹转变区交联型分子Tg() Tf()(a)温 度lgETg() Tf()交联型分子玻璃态高弹态 粘流态玻璃化转变区粘弹转变区(b)图 7-7 非晶态材料的热机械性质2三态及转变的分子运动机理(1) 玻璃态（2）玻璃化转变区(3) 高弹态(4) 粘弹转变区(5) 粘流态3常见纺织纤维的三态转变温度4热定形与变形(1) 热定形及其机理表 7-4 常见纺织纤维的热学性能纤维 玻璃化温度 Tg() 软化点 Tm() 熔点 Tf() 分解点 Td() 熨烫温度()棉 230 150 200羊毛 60 或 80 63.1 135 180蚕丝 1
7、50 160麻 253 100粘胶 260300 110醋酯 186 195205 290300 110锦纶 6 47, 65 180 215 125145锦纶6682 225 253 300 120140涤纶 80, 67, 90 235240 256 160腈纶 90 190240 280300 130140维纶 85 干: 220230 水: 110 干: 150丙纶 -35 145150 163175 100120氯纶 82 90100 200 3040(2) 热定形效果的持久性(3) 热定形的方法(4) 影响热定形效果的主要因素表 7-5 几种纤维织物的常用热定形温度热定形温度()纤
8、维品种热水定形 蒸汽定形 干热定形涤纶 120130 120130 190210羊毛 90100 100120 130150锦纶 66 100120 110120 170190腈纶 125135 130140丙纶 100120 120130 130140(5) 热变形加工四、纤维的耐热性和热稳定性1耐热性表 7-6 常见纺织纤维受热后的剩余强度(%)纤维在 20未加热在 100经过 20天在 100经过 80天在 130经过 20天在 130经过 80天棉 100 92 68 38 10亚麻 100 70 41 24 12苎麻 100 62 26 12 6蚕丝 100 73 39 粘胶 100
9、 90 62 44 32锦纶 100 82 43 21 13涤纶 100 100 96 95 75腈纶 100 100 100 91 55玻璃纤维 100 100 100 100 1002热稳定性（1）质量与组成的稳定性010203040506002040608010 Ti=320ocair(TG)air(DTG) N2(TG)temprature(oC)m(%)2(D)Ti=35oCUHMW-PE -40-30-20-10010 dm/t (%/in)(2) 结构的稳定性表 7-7 Kevlar纤维的聚集态结构变化数据纤维样品 结晶度(%) 双折射值Kevlar129-未处理 67.8 0.
10、736Kevlar129-200C 67.6 0.734Kevlar129-300C 67.3 0.731Kevlar129-400C 67.2 0.729(3) 形态的稳定性图 7- 高强高模聚乙烯的热重曲线 收缩率(%) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 PA6 PA6 PET 纤 维 品 种 沸 水 饱 和 蒸 汽 热 空 气 图 7-10 合 成 纤 维 的 热 收 缩 率 五、纤维的燃烧性能表 7-8 主要纺织纤维的燃烧性比较纤维 TI（ ） TB（） LOI(%)棉 400 860 20.1粘胶 420 850 19.7醋酯 475 960 18.6三醋酯 540 885
11、 18.4羊毛 600 941 25.2锦纶 6 530 875 20.1锦纶 66 532 涤纶 450 697 20.6腈纶 560 855 18.2丙纶 570 839 18.6阻燃棉 370 710 2630Nomex 430 2730kynol 430; 576 2500 2930杜勒特 35381极限氧指数 %10222NOVLI表 7-9 LOI 对纤维燃烧性能的分类分类 LOI(%) 燃烧状态 纤维品种不燃 35 常态环境及火源作用后短时间不燃烧多数金属纤维、碳纤维、石棉、硼纤维、玻璃纤维及PBO、PBI、PPS纤维难燃 2634 接触火焰燃烧，离火自熄芳纶、氟纶、氯纶、改性腈
12、纶、改性涤纶、改性丙纶等可燃 2026 可点燃，能续燃，但燃烧速度慢涤纶、锦纶、维纶、羊毛、蚕丝、醋酯纤维等易燃 20 易点燃，燃烧速度快丙纶、腈纶、棉、麻、粘胶纤维等2点燃温度和燃烧时间。3燃烧温度4纤维难燃的途径及形式第二节 纤维的光学性质一、光在纤维中的反射与折射现象当光线照射在纤维上，在纤维（介质 2）与空气或液体（介质 1）的界面处将发生反射与折射现象。入射 主反射 次反射次透射主透射介质 1(空气或液体)介质 1(空气或液体)介质 2(纤维)2211(a) 层状结构i rtt2t3trtr2trtt2rtr(c) 纤维集合体入射反射 1反射 3折射 2折射 1折射 3反射 2(b)
13、纤维图 7-11 层状结构纤维多层反射和折射对光泽影响的示意图二、光泽1纤维层状结构对光泽的影响入射 反射 1 2 3 4空气层 1层 2层 3层图 7-12 层状结构纤维多层反射与折射示意图2纤维纵向形态对光泽的影响3纤维横截面形状对光泽的影响三、光的双折射1双折射现象 n = nmax nmin n 和 n分别为光波振动方向平行于纤维轴的平面偏振光传播时的折射率 n 和垂直于纤维轴的平面偏振光传播时的折射率 n。其物理过程为，可由图 7-13 表示，当一束平面偏振光 E 以电矢量振动方向与纤维轴夹角 入射纤维后，可被分解为两组相互正交的平面偏振光。光入射平面偏振光纤维EE纤维轴Ee 光 V
14、o 光 V滞后 椭圆偏振E图 7-13 纤维内平面偏振光的分解与双折射现象2常见纺织纤维的双折射率3双折射率与纤维内部结构的关系表 7-10 常见纤维的折射率、双折射和纤维密度（温度 202，相对湿度 65%2%）纤维 密度(g -3) n n n n丙纶 0.91 1.523 1.491 0.032乙纶 0.95 1.552 1.507 0.045锦纶 6 1.141.15 1.568 1.515 0.053锦纶 66 1.141.15 1.5701.580 1.5201.530 0.0400.060腈纶 1.141.19 1.5101.516 1.5101.516 0.0000.005维纶
15、 1.261.30 1.547 1.522 0.025羊毛 1.301.32 1.5531.556 1.5421.547 0.0090.012三醋酯 1.30 1.474 1.479 0.005蚕丝 1.001.36 1.5781.585 1.5371.538 0.0400.047涤纶 1.381.39 1.725 1.537 0.188氯纶 1.371.40 1.5001.510 1.5001.505 0.0000.005苎麻 1.541.55 1.5951.599 1.5271.540 0.0570.058粘胶 1.521.53 1.5391.550 1.5141.523 0.0180.036棉 1.541.55 1.5731.581 1.5241.534 0.0410.051亚麻 1.541.55 1.594 1.532 0.062玻璃纤维 2.54 1.547 1.547 0.0004双折射率的测定四、耐光性及光照稳定性1耐光性02040608010120140160340560780910 保持率 (%)时 间 (h)X
