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1、纤维的的热学、光学和学、光学和电学性学性质 一、比一、比热容容纤维的的热学性学性质质量量为1克的克的纺织材料，温度材料，温度变化化1所吸收或放出的所吸收或放出的热量。量。纺织材料的比材料的比热为：锦纶66C=2.05J/g.。玻璃玻璃纤维C=0.67J/g.。水：水：C=4.18J/g.，干空气，干空气C=1.01J/g.。1、定、定义二、影响二、影响纤维比比热容的主要因素容的主要因素水分水分纤维的比的比热容与容与纤维回潮率有关，随回潮率有关，随纤维回回潮率增加而增大。潮率增加而增大。温度温度在回潮率一定在回潮率一定时，温度增加，温度增加，纤维的比的比热容容增大。增大。纤维结构构1、纤维大分子
2、的取向排列大分子的取向排列导致比致比热容增大容增大2、纤维结晶形式和晶形式和结晶度晶度对比比热容有影响容有影响3、比、比热容容对应的是分子的是分子热运运动所需的能量。所需的能量。分子分子热运运动受材料的受材料的结构及分子的排列影响构及分子的排列影响二、二、导热系数系数1、定、定义：，导热性下降，性下降，绝热性、保暖性增性、保暖性增强。QdT2T1（T2T1）S材料厚度材料厚度为1m，面，面积为1m2，两个平行表面之，两个平行表面之间温差温差为1时，1s通通过材料材料传导的的热量焦量焦尔数数。常常见纤维的的导热系数（在室温系数（在室温20时测得）得） 纤维种种类(Wm/m2)纤维种种类(Wm/m
3、2)棉棉0.071-0.073涤纶0.084羊毛羊毛0.052-0.055腈纶0.051蚕蚕丝0.050-0.055丙丙纶0.221-0.302粘粘纤0.055-0.071氯纶0.042醋醋纤0.050空气空气0.026锦纶0.244-0.337水水0.6971）环境温湿度影响境温湿度影响2、影响、影响纤维集合体集合体导热系数的因素系数的因素随温度增加，随温度增加，纤维分子的分子的热运运动频率加大，使率加大，使热量量传递能力提高。能力提高。温度温度：湿度：湿度：T，RH，W,，保暖性，保暖性纤维吸湿和放湿吸湿和放湿过程的程的热效效应对纤维的保暖性有影响的保暖性有影响2）纤维集合体的密度（体集合
4、体的密度（体积质量）量）K=0.03-0.06g/cm3时，纤维保暖性最好。保暖性最好。0.10.2空气空气Kv 保暖性主要取决于保暖性主要取决于纤维中中夹持的空气数量和状持的空气数量和状态。v 纤维层中中夹持的静止空气越多，持的静止空气越多，则纤维层的的绝热性越性越好。一旦好。一旦夹持的空气流持的空气流动，保暖性将大大降低。，保暖性将大大降低。3）纤维的的结晶度与取向度晶度与取向度v纤维中分子取向排列越高越多，沿中分子取向排列越高越多，沿纤维轴向的向的导热系数越大，垂直于系数越大，垂直于纤维轴向的向的导热系数越小，存在系数越小，存在热传导的各向异性。的各向异性。v纤维的的结晶度越高有序排列的
5、部分越多，晶度越高有序排列的部分越多，连续性越性越好，好，导热系数越大。系数越大。4）纤维排列方向排列方向纤维平行于平行于热辐射方向排列射方向排列导热能力能力强102030405060708090纤维层方向方向热辐射方向射方向导热系数系数纤维排列方向角排列方向角5）纤维的形的形态细度度，导热系数系数；中空度；中空度，导热系数系数异形异形纤维、卷曲、卷曲纤维有利于降低有利于降低纤维集合体集合体导热系数系数v形形态导致致纤维集合体中集合体中维持静止空气使持静止空气使导热系数下降系数下降v形形态导致致纤维间接触面接触面积减少使减少使导热系数下降系数下降v形形态导致致纤维集合体中直通孔隙的减少使集合体
6、中直通孔隙的减少使导热系数下降系数下降增增强服装保暖性的途径服装保暖性的途径v尽可能多的尽可能多的储存静止空气；存静止空气；（中空（中空纤维、多衣穿着、不透水）、多衣穿着、不透水）v降低降低W%；v选用用低的低的纤维；v加入陶瓷粉末等材料。加入陶瓷粉末等材料。导热系数系数对纤维加工的影响加工的影响对纤维进行行热加工加工时，导热系数大小影响系数大小影响纤维热作用的作用的传递和和热处理的效果理的效果3、导热系数系数对纤维的加工和使用的影响的加工和使用的影响4、常用保暖性指、常用保暖性指标1）绝热率率纤维集合体隔集合体隔绝热量量传递保持体温的性能保持体温的性能。式中：式中：Q0包覆包覆试样前保持前保
7、持热体恒温所需体恒温所需热量；量；Q1包覆包覆试样后保持后保持热体恒温所需体恒温所需热量。量。2）保暖率）保暖率在保持在保持热体恒温条件下，无体恒温条件下，无试样包裹包裹时消耗的消耗的电功率与功率与有有试样包裹包裹时消耗的消耗的电功率之差占无功率之差占无试样包裹包裹时消耗的消耗的电功率之比。功率之比。3）热阻阻4）服装克）服装克罗值（CLO）在室温在室温21摄氏度，相氏度，相对湿度小于湿度小于50%，气流，气流为10cm/s（无（无风）的条件下，一个人静坐不）的条件下，一个人静坐不动，能保，能保持舒适状持舒适状态，此，此时所穿衣服的所穿衣服的热阻阻为1克克罗值。三、三、热作用作用时纤维性状性状
8、热力学三力学三态1、非晶非晶态高聚物高聚物热机械曲机械曲线曲曲线上有两个斜率突上有两个斜率突变区区玻璃化玻璃化转变区、粘区、粘弹转变区。区。呈呈现三种不同的力学状三种不同的力学状态：玻璃：玻璃态、高、高弹态、粘流、粘流态温度（温度（）变形（）形（）玻玻璃璃态高高弹态粘粘流流态玻玻璃璃化化转变区区粘粘弹转变区区温度（温度（）玻玻璃璃态高高弹态粘粘流流态玻玻璃璃化化转变区区粘粘弹转变区区lgE在一定拉伸力作用下在一定拉伸力作用下纤维的的变形或模量随温度的形或模量随温度的变化曲化曲线分子分子链段运段运动被被冻结，运，运动方式是局部振方式是局部振动和和键长、键角的角的变化。化。纤维在外力作用下的形在外
9、力作用下的形变小，小，弹性模量高，性模量高，表表现为质硬而脆，硬而脆，类似玻璃，似玻璃，称称为玻璃玻璃态。2、两种、两种转变和三种力学状和三种力学状态玻璃玻璃态温度（温度（）变形（）形（）玻玻璃璃态IIIIIITg温度（温度（）变形（）形（）IIIIII高高弹态高高弹态分子分子链段运段运动加加剧，发生生链段构象的段构象的变化（但整个分子不化（但整个分子不发生生位移）位移），出，出现高高弹变形，形，类似橡胶的特性。称似橡胶的特性。称高高弹态Tf玻璃化玻璃化转变区：区：纤维所有物理性所有物理性质发生突生突变，链段运段运动限制被限制被解除，大分子构象可以解除，大分子构象可以发生生变化。化。玻玻璃璃化
10、化转变区区温度（温度（）变形（）形（）IIIIII粘流粘流态粘流粘流态大分子大分子链段段产生相互滑移，生相互滑移，变形能力形能力显著增加，著增加，产生不可逆生不可逆变形，形，聚合物完全聚合物完全变为粘性流体，粘性流体，称称为粘流粘流态。粘粘弹转变区：区：大分子大分子链段段产生相互滑移，生相互滑移，纤维表表现流流动性。性。粘粘弹转变区区（1）玻璃化温度玻璃化温度：从玻璃从玻璃态向高向高弹态转变的温度。的温度。3、热转变温度温度表表（2）粘流温度：粘流温度：由高由高弹态转变为粘流粘流态的温度，的温度，（3）软化温度：化温度：在一指定的在一指定的应力及条件下，高聚物力及条件下，高聚物达到一定达到一定
11、变形形时的温度。的温度。（4）熔点温度：熔点温度：高聚物高聚物结晶全部熔化晶全部熔化时的温度的温度（5）分解温度：分解温度：纤维发生化学分解生化学分解时的温度。的温度。四、耐四、耐热性和性和热稳定性定性耐耐热性性：纺织纤维经热作用后力学性能的保持性作用后力学性能的保持性叫耐叫耐热性。性。图热稳定性定性：纤维在在热的作用下的作用下结构形构形态和和组成成的的稳定性。定性。1、质量与量与组成的成的稳定性定性裂解裂解：高分子：高分子主主链的断裂的断裂，导致致分子量下降分子量下降，材料的机械，材料的机械性能性能恶化。化。2、结构的构的稳定性定性3、形、形态的的稳定性（定性（热收收缩）热作用下，作用下，纤
12、维的聚集的聚集态结构构发生生变化，化，结晶度下降，取向晶度下降，取向度下降。度下降。热作用下作用下纤维外外观形形态的的稳定性，主要是指定性，主要是指纤维的的热收收缩。原原因因：初初生生纤维拉拉伸伸，纤维中中残残留留有有应力力，因因受受玻玻璃璃态约束束未未能能缩回回，当当纤维受受热温温度度超超过一一定定限限度度时，纤维中中的的约束束减弱，从而减弱，从而产生收生收缩。评价指价指标：热收收缩率：是指加率：是指加热后后纤维缩短的短的长度占原来度占原来长度的百分率。度的百分率。纤维的的热收收缩定定义：材料受材料受热作用而作用而产生收生收缩的的现象。象。v沸水收沸水收缩率：率：一般指将一般指将纤维放在放在
13、100的沸水中的沸水中处理理30min，晾干后的收，晾干后的收缩率；率；v热空气收空气收缩率：率：一般指用一般指用180、190、210热空空气气为介介质处理一定理一定时间（如（如15min）后的）后的收收缩率；率；v饱和蒸汽收和蒸汽收缩率：率：一般指用一般指用125-130饱和蒸汽和蒸汽为介介质处理一定理一定时间（如（如3min）后的收）后的收缩率。率。使用不同介使用不同介质的收的收缩率率合成合成纤维在不同介在不同介质处理下的理下的热收收缩率率锦纶6 6锦纶6666涤纶收收缩率率沸水收沸水收缩率率热空气收空气收缩率率-饱和蒸汽收和蒸汽收缩率率v利弊：利弊：利用不同的利用不同的纤维收收缩率，混
14、率，混纺可改善可改善纱线结构。构。 长丝或合或合纤纱热收收缩率不同，率不同，产生易吊生易吊经、吊、吊纬、裙、裙子子皱。 使用使用时也要注意也要注意热收收缩问题。v影响因素：影响因素：温度温度T，热收收缩率率介介质水、空气、蒸汽水、空气、蒸汽五、五、纤维的的热塑性和塑性和热定形定形1、基本概念、基本概念热塑性塑性将合成将合成纤维或制品加或制品加热到玻璃化温度以上到玻璃化温度以上（低于（低于软化点温度），并加一定外力化点温度），并加一定外力强迫迫其其变形，然后冷却并去除外力，形，然后冷却并去除外力，这种种变形形就可固就可固定下来，以后遇到定下来，以后遇到T棉棉蚕蚕丝，涤纶锦纶，粘胶、粘胶、维纶的耐
15、光性也的耐光性也较好，丙好，丙纶耐光性最差。耐光性最差。一、研究一、研究纺织材料材料电学性学性质意意义第三第三节电学性学性质（一）（一）间接接测量量纺织材料的其他性材料的其他性质：测纺织材料回潮率材料回潮率-电容法，容法，电阻法阻法测纱条不匀率条不匀率-电容法容法（二）（二）利利用用电学性学性质进行行纺织加工加工：静静电纺纱、静、静电植植绒等等一、介一、介电性性质1、介、介电现象和介象和介电常数常数：r=C/C0C以某种材料以某种材料为介介质时电容器的容器的电容量容量C0以真空以真空为介介质时电容器的容器的电容量容量介介电现象：象：绝缘体物体物质在外加在外加电场作用下，内部分子形成作用下，内部
16、分子形成电极化的极化的现象。由于象。由于电介介质极化的极化的缘故，材料的表面出故，材料的表面出现感感应电荷荷产生一个附加生一个附加电场能减小原外加能减小原外加电场的的强度。度。介介电常数常数2、影响、影响因素因素：内因：内因：纤维内部内部结构构大分子的分子量：分子量小，大分子的分子量：分子量小，纤维的堆砌密度：堆砌密度大，的堆砌密度：堆砌密度大，大分子中的极性基大分子中的极性基团：极性基：极性基团多，极性多，极性强，外因：外因：纺织材料含水率越大，介材料含水率越大，介电系数越大系数越大图外外电场频率越高，介率越高，介电系数越小系数越小温度越高，介温度越高，介电系数越大系数越大二、介二、介电损耗
17、：耗：1、定、定义：电介介质在在电场作用下引起作用下引起发热的能量消耗叫介的能量消耗叫介质损耗耗2、影响因素、影响因素：电场频率：率：频率越高，析出率越高，析出热能越高，介能越高，介质损耗高耗高电场强度：度：电场强度越高，介度越高，介质损耗高耗高聚合物分子的极性和极性基聚合物分子的极性和极性基团的多少。的多少。3、应用用：对材料材料进行加行加热烘干。烘干。产生生原因原因：极化取向引起介极化取向引起介质发热消耗能量漏消耗能量漏导电流流损耗耗极化取向消耗极化取向消耗电能克服介能克服介质内粘滞阻力极化内粘滞阻力极化电流流损耗耗三、三、导电性性质1）体）体积比比电阻阻定定义：电流通流通过截面截面积为1
18、cm2、长为1cm的物体内部的物体内部时的的电阻称阻称为体体积比比电阻阻LS单位：欧厘米位：欧厘米1、纤维比比电阻阻2）表面比）表面比电阻阻定定义：电流通流通过物体物体1cm宽、1cm长表面表面时的的电阻称阻称为表表面比面比电阻。阻。Lb单位：欧位：欧定定义：长为1cm、重重1g的的纤维束两端束两端间的的电阻阻值。3）质量比量比电阻阻单位：欧位：欧.g/cm22、影响、影响纺织纤维比比电阻的因素阻的因素1）吸湿）吸湿对纺织纤维比比电阻的影响阻的影响图2）温度）温度对纺织纤维比比电阻的影响阻的影响3）纤维上附着物的影响上附着物的影响4）其他因素）其他因素对纺织纤维比比电阻的影响阻的影响四、四、纺
19、织纤维的静的静电1、原因、原因及危害及危害2、表示、表示纺织材料静材料静电性能的指性能的指标A、电荷量荷量Q 单位：位：库B、静静电电压（电位差）位差）U 单位：伏特位：伏特C、比比电阻阻 单位：欧姆位：欧姆D、静静电半衰期半衰期T1/2 图3、消除静、消除静电现象的主要措施象的主要措施A、提高空气相、提高空气相对湿度湿度B、使用抗静、使用抗静电剂（表面活性（表面活性剂）C、采用不同采用不同纤维混混纺D、增加增加纤维导电性或采用性或采用导电纤维层状状结构构纤维的光的光泽正反射光正反射光内部反射光内部反射光入射光入射光420-29 10 11 12 13 14 15 16 17棉羊毛锦纶涤表面比
20、表面比电阻与阻与电荷半衰期的关系荷半衰期的关系温度（温度（）变形（）形（）玻玻璃璃态高高弹态粘粘流流态M024685040302010棉棉纤维含水率与介含水率与介电系数关系系数关系1千赫千赫100千赫千赫纺织材料材料质量比量比电阻与含水率之阻与含水率之间关系关系含水率低含水率低时M与与lgm近似直近似直线关系，在中等湿度范关系，在中等湿度范围，材料，材料吸湿平衡吸湿平衡时，空气的相，空气的相对湿度与湿度与lgm之之间也近似直也近似直线关系。关系。因此可通因此可通过测定定纤维在一定条件下的在一定条件下的电阻阻值间接接测量量纤维含含水率。水率。各种各种纺织材料的耐材料的耐热性性材料材料剩余剩余强度
21、（）度（）在在2020未加未加热在在100100经过在在130130经过2020天天8080天天2020天天8080天天棉棉亚麻麻苎麻麻蚕蚕丝粘胶粘胶纤维锦纶涤纶晴晴纶玻璃玻璃纤维1001001001001001001001001001001001001001001001001001009292707062627373909082821001001001001001006868414126263939626243439696100100100100383824241212 4444212195959191100100101012126 6 3232131375755555100100纤维导热系
22、数系数（W/（m.)030100棉0.0580.0630.069羊毛0.0350.0490.058桑蚕丝0.0460.0520.059亚麻0.0460.0520.062纤维集合体集合体导热系数与温度的关系系数与温度的关系纤维种种类 玻璃化温度玻璃化温度 软化点化点 熔点熔点 分解点分解点 洗洗涤最高温度最高温度 棉棉 -15090-100羊毛羊毛 -13030-40桑蚕桑蚕丝 -15030-40粘胶粘胶纤维 -150-醋醋酯纤维 186195-205290-300-涤纶 80,67,90235-240256-70-100锦纶647,65180215-220-80-85锦纶6685225253-
23、80-85腈纶 80-100,140-150190-240-280-30040-45维纶 85干干220-230水中水中110-丙丙纶 -35145-150163-175-氯纶 82水中水中110200-30-40几种几种纺织纤维的的热转变点点光入射光入射纤维轴纤维e光光o光光纤维内平面偏振光分解与双折射内平面偏振光分解与双折射现象象入射入射反射反射1反射反射3反射反射2折射折射2折射折射1折射折射3圆形截面形截面纤维Ct040801201602002402.22.01.81.61.41.21.00.80.4两种两种涤纶丝的比的比热容随温度容随温度变化的化的规律律淬火（无定形淬火（无定形涤纶丝）无淬火（无淬火（结晶的晶的涤纶丝）材料材料 （W/m.） （W/m.） / 羊毛羊毛0.47890.16102.9744蚕蚕丝0.83020.15575.3315棉棉1.12590.15987.0469苎麻麻1.66240.20628.0623涤纶0.97450.19215.0720腈纶0.74270.21753.4146锦纶0.59340.27012.1974纤维的取向度的取向度对导热系数的影响系数的影响
