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11纺织材料学-绪论、17章

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绪 论本章学问点:纺织材料的概念纺织材料的分类纺织产业在国民经济中的地位一、纺织材料的概念与范畴纺织材料学是纺织工程专业的一门根底课程重点介绍纺织加工的原料、半成品和其各阶段产品的构造、主要性能、设计及评价依据纺织材料隶属于材料科学领域,包括纺织加工用的各种纤维原料和以纺织纤维加工成的各种产品,可分为一维形态、二维形态、三维形态等这些产品可分为服用纺织品、家用纺织品、产业用纺织品等纺织材料是工程材料的一个重要分支二、纺织材料的分类纺织材料按形态分为纺织纤维、纱线及其半成品、织物等1. 纺织纤维纺织纤维是截面呈圆形或各种异形的、横向尺寸较细长度比细度大很多倍的、具有肯定强度和韧性的〔可挠曲的〕瘦长物体纺织纤维按材料类别分为有机纤维和无机纤维纺织纤维按材料来源分为自然纤维和化学纤维自然纤维按原料来源分为植物纤维、动物纤维、矿物纤维,其中植物纤维又按取得部位分为种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、维管束纤维;动物纤维分为毛纤维、分泌腺纤维;矿物纤维是自然无机化合物纤维化学纤维按聚合物来源分为有机再生纤维、有机合成纤维和无机纤维再生纤维可由自然高聚物溶解后纺丝制得;自然高聚物化学改性后溶解纺丝制得的纤维,有人成为半合成纤维。

有机合成纤维是以石油、自然气、煤、农副产品为原料人工合成高聚物纺丝制得的纤维,按纵向形态分为长丝、短纤维;按聚合物类型分为碳链纤维和杂链维无机纤维有玻璃纤维、碳纤维及石墨纤维、金属纤维、碳化硅纤维、玄武岩纤维等化学纤维按加工过程分为初生丝、未拉伸丝、预取向丝、拉伸丝、全取向丝等;按纤维粗细分为粗线密度、中线密度、细线密度、超细线密度和纳米纤维等;按纤维截面形态分为圆形、异形;按纤维成分分为单一成分纤维、多种成分纤维,其中多种成分纤维又可按特征分为混抽纤维、复合纤维等纺织纤维中具有某些特别功能或某些应用性能,有时也称高性能纤维或功能纤维2. 纱线及其半成品纱线是由纺织纤维平行伸直〔或根本平行伸直〕排列利用加捻或其他方法使纤维抱合缠结形成连续的具有肯定强度、韧性和可挠曲性的瘦长体它们中较细的单股体称为纱,多股捻合体称为线,很多股较粗的捻合体或编结体称为绳或缆纱的半成品有粗纱、条、卷等单一品种的纺织纤维制成纱线称为纯纺纱线;两种或多种纺织纤维利用纺纱混合方法制成的纱线称为混纺纱线;两种或多种纯纺纱线加捻并合的纱、线、缆称为混并纱线或复合纱线纱线按纺织纤维长度分为短纤维纱线、长丝纱线及两者组成的复合纱线。

3. 织物由纺织纤维和纱线用肯定方法穿插、交编形成的厚度较薄、长及宽度很大、根本以二维为主的物体称为织物织物按构造及其形成方式不同分为机织物、针织物、编结物、非织造织物和复合织物织物按不同纺织纤维原料的种类分为棉织物、麻织物、毛织物、丝织物、化纤织物等纯纺织物和两种、两种以上纤维混纺纱线制的混纺织物及两种及两种以上纯纺纱线织制的交织织物织物也可按织物组织分为很多种,如机织物中的平纹组织、斜纹组织、缎纹组织等织物;纬编针织物中的平针组织、罗纹组织、双反面组织、双罗纹组织等织物;经编针织物中的经平组织、经缎组织等织物;编结物中的各种编结组织的织物等三、纺织产业的进展为保证环境的可持续进展,现在纺织工业正由大量依靠石油化工资源,转向利用可再生、可降解、可循环的生物资源,其原材料更是扩及农林牧副渔的很多领域它的产品既满足了服装和家用纺织品的消费,也向机械、电工材料、电子、土建、水利、农业、渔业、大路、水运、航空、航天等产业供给原材料及其增加体因此,型纺织原料包括高性能纤维、功能纤维的开发和应用正在蓬勃进展,纺织材料在今后将以更快的速度进展和提高第一章 纤维构造根底学问本章学问点:1. 纤维的大分子构造。

2. 纤维的分散态构造3. 纤维构造的争论测试方法及特点第一节 纤维大分子构造— 、纤维大分子主链的化学组成及连接方式1. 均链大分子:主链均由一种原子以共价键形式组成的大分子链,且通常是以碳—碳键相连,这类大分子一般由加聚反响制得2. 杂链高分子:主键是由两种或两种以上的原子组成的大分子链,且其通常是由碳—氧、碳—氮、碳—硫等以共价键相联结而成,主要通过缩聚反响或开环聚合而成特点:刚性大、力学性能、耐热性好3. 元素有机高分子:大分子主链上含有磷‘硼、铝、硅、钛等元素,并在其侧链上含有有机基团特点:弹性,塑性、耐热性二 、侧基与端基1.侧基:分布在大分子主链两侧并通过化学键与大分子主链连接的化学基团对大分子的影响:侧链的性能、体积、极性影响大分子的柔顺性、分散态 2.端基:指大分子两端的构造单元,且与主链“单机”构造有很大差异三 、大分子链的柔性:1. 大分子链的柔性:是指其能够转变分子构象的性质,也就是大分子链可以呈现出各种形态的性质2. 末端距:大分子链两端之间的直线距离末端距越小,柔性越高3. 构造对柔性的影响:化学键的种类;是否含有侧基;大分子之间形成的氢键四 、相对分子质量及其分布: 1.聚合度:大分子链中单基的重复个数,分子式中 n 的数值。

2. 相对分子质量的测量方法:化学法、热力法、光学法、动力学法、凝胶渗透色谱法3. 相对分子质量的统计方法:①数均摩尔质量法:按分子数加权平均的相对分子质量②重均相对分子质量法:按分子质量加权平均的相对分子质量③黏均相对分子质量法:用溶液粘度法测出的平均相对分子质量其次节 纤维的分散态构造纤维的分散态构造:在分子间作用力下,纤维内大分子之间的排列和堆砌构造一﹑纤维大分子间的作用1﹑作用力的性质和种类形式:范德华力﹑氢键﹑盐式键﹑化学键1) ﹑范德华力:1 取向力;2 诱导力;3 色散力2) ﹑氢键:是氢原子与其他电负性很强的原子之间形成的一种较强的相互作用静电引力,具有方向性和饱和性 3〕﹑盐式键:局部纤维的侧基在成对的某些特地基团之间产生能级越迁原子转移,形成络合物类型﹑配价键性质的化学键 4〕﹑化学键:局部纤维的大分子之间存在着化学键的连接5〕﹑ 联:高聚物大分子之间吸附的〔溶剂〕分子撤离成为自由分子的过程中,高聚物分子 联的增加显示为大分子之间所显示的相互吸引能。

2﹑内聚能密度:将 1mol 的固体气化所需的能量二﹑纤维的分散态构造:1﹑纤维构造的一般特性:结晶区,非结晶区结晶度:纺织纤维中结晶区的大小占纤维的比例取向度:大分子排列方向与纤维轴向符合程度2﹑纤维的结晶态构造:1) 结晶构造形态:纤维中的结晶区是由晶体构成2) 纤维中的结晶形态:形态:单晶﹑树枝状晶﹑球晶﹑原纤状晶﹑串晶﹑柱晶3) 结晶度:纤维中结晶区的大小和所占纤维的比例测量方法:密度法﹑X 射线法﹑红外光谱法﹑量热分析法3 纤维的非结晶态:大分子链不具备三维有序的排列构造4﹑纤维的取向构造:取向排列:由于纤维大分子链为细而长的构造,且其长度是宽度的几千甚至几万倍,因此纤维中大分子链﹑链段和晶体的长度方向沿着纤维的几何轴向呈现肯定夹角排列5﹑纤维的原纤构造:基原纤:通常由几根或者十几根直线链状大分子,依据肯定的空间位置排列,相对稳定的形成结晶态的大分子束微原纤:由假设干根基原纤平行排列结合在一起的大分子束原纤:由假设干根基原纤根本平行排列结合在一起,形成更粗大些的纤维大分子束巨原纤:由原纤根本平行堆砌得到的更粗大的大分子束细胞壁:巨原纤或微原纤积存而成6﹑纤维的液晶构造:特点:〔1〕大分子应含有苯环﹑杂环﹑多重键刚性构造,同时还应含有肯定数量的柔性构造,并且大分子总体表现为刚性链构造。

2) 分子具有不对称的几何构造(3) 大分子应含有极性或可以极化的基团7﹑纤维的织态构造:共混高聚纤维:承受两种或者两种以上不同的高分子材料以共混的方式进展纺丝第三节 纤维构造测试分析方法一﹑显微分析技术法1﹑光学显微镜:由目镜、物镜、试样台、光源系统组成,其放大作用主要是置于试样台上的被观看物体的反射或透射光线,经过透镜组中焦距很短的物镜和焦距较长的目镜的放大实现 2﹑电子显微镜:利用具有波长更短的电子束替代可见光,从而实现更大的放大倍数和区分距离 3﹑扫描隧道显微镜:用一个极细的尖针去接近样品外表,当尖针和样品外表靠的很近,即小于1nm 时,尖针和样品之间发生隧道效应,具有电子溢出,从而形成隧道电流 4﹑原子力显微镜:利用一悬臂探针在接近被测试样外表并移动时,探针针尖会受到力的作用而使悬臂产生偏移,其偏移振幅变化经检测后转变为电信号,并经成像系统合成试样外表的形态图片信息。

二﹑x 射线衍射法X 射线衍射法是一种争论晶体构造的分析方法,而不是直接争论试样内含有元素的种类及含量的方法当 X 射线照耀晶态构造时,将受到晶体点阵排列的不同原子或分子所衍射X 射线照耀两个晶面距为 d 的晶面时,受到晶面的反射,两束反射 X 光程差 2dsinθ 使入射波长的整数倍时,即 2dsinθ =nλ 〔n 为整数〕,两束光的相位全都,发生相长干预,这种干预现象称为衍射,晶体对 X 射线的这种折射规章称为布拉格规章θ 称为衍射角〔入射或衍射 X 射线与晶面间夹角〕n 相当于相干波之间的位相差,n=1,2„时各称 0 级、1 级、2 级„„衍射线反射级次不清楚时,均以 n=1 求 d晶面间距一般为物质的特有参数,对一个物质假设能测定数个 d 及与其相对应的衍射线的相对强度,则能对物质进展鉴定三﹑红外光谱分析法1. 概念利用光谱学的原理和试验方法以确定物质的构造和化学成分的分析方法称为光谱分析法 英文为 spectral analysis 或 spectrum analysis各种构造的物质都具有自己的特征光谱,光谱分析法就是利用特征光谱争论物质构造或测定化学成分的方法2. 分类光谱分析法主要有原子放射光谱法、原子吸取光谱法、紫外-可见吸取光谱法、红外光谱法[1]等。

依据电磁辐射的本质,光谱分析又可分为分子光谱和原子光谱3. 原理物质吸取波长范围在 200~760nm 区间的电磁辐射能而产生的分子吸取光谱称为该物质的紫外——可见吸取光谱,利用紫外——可见吸取光谱进展物质的定性、定量分析的方法称为紫外——可见分光光度法其光谱是由于分子之中价电子的跃进而产生的,因此这种吸取光谱打算于分子中价电子的分布和结合状况其在饲料加工分析领域应用相当广泛,特别是在测定饲料中的铅、铁、铅、铜、锌等离子的含量中的应用荧光分析也是近年来进展快速的痕量分析方法,该方法操作简洁、快速、灵敏度高、周密度和准确度好,并且线形范围宽,检出限低4.应用光谱分析法开创了化学和分析化学的纪元, 不少化学元素通过光谱分析觉察已广泛地用于地质、冶金、石油、化工、农业、医药、生物化学、环境保护等很多方面光谱分析法是常用的灵敏、快速、准确的近代仪器分析方法之一5. 特点(1) 分析速度较快 原子放射光谱用于炼钢炉前的分析,可在 l~2分钟内,同时给。

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