【东华大学精品课程】纺织材料第8章 纤维材料的热学、光学、电学性质

(2) 定量表达
A.点燃温度 B.火焰最高温度 C.燃烧速度(单位长度的时间) D.极限氧指数 LOI
LOI = O2 体积 × 100% O2 + N 2的体积
8.2 光学性质 8.2.1 色泽
色泽既是外观质量也是内在质量的反映。 色泽既是外观质量也是内在质量的反映。 （1）颜色：材料对光的选择性吸收和反射的结果。多用白度表示。 颜色：材料对光的选择性吸收和反射的结果。多用白度表示。 （2）光泽：反射可见光的能力。 光泽：反射可见光的能力。 影响光泽的因素主要有： 影响光泽的因素主要有： ①纤维的表面状况。 如粗毛比细毛光泽强。 纤维的表面状况。 如粗毛比细毛光泽强。 ②纤维的截面形状。不同的形状会产生不同的光泽效果。如表面平滑 纤维的截面形状。不同的形状会产生不同的光泽效果。 ——平行反射（镜面反射），光最强；表面粗糙 平行反射（镜面反射） 光最强；表面粗糙——漫射，光柔和（反射 漫射， 平行反射 漫射 光柔和（ 光强一致）或产生闪光效应（有峰值漫射） 光强一致）或产生闪光效应（有峰值漫射）。 ③纤维结构与含杂。蚕丝的特殊光泽与它的层状结构有关。成熟度高 纤维结构与含杂。蚕丝的特殊光泽与它的层状结构有关。 的棉纤维比成熟度低的光泽好。水分使光泽下降，颜色浓度上升， 的棉纤维比成熟度低的光泽好。水分使光泽下降，颜色浓度上升，表面上 的油、蜡等其他成分也会使光泽发生变化。 的油、蜡等其他成分也会使光泽发生变化。 ④纤维彼此排列的平顺程度。 纤维彼此排列的平顺程度。
8.2.3 耐光性和光防护
所谓光防护是指纤维制品阻隔红外或紫外光的透射， 所谓光防护是指纤维制品阻隔红外或紫外光的透射，防止红外或紫外 线对人体产生破坏的性能。 线对人体产生破坏的性能。
纤维 棉 羊毛 亚麻、大麻 粘胶纤维 腈纶 蚕丝 锦纶 涤纶
日晒时间（h） 940 1120 1100 900 900 200 200 600
8.1.1 常用热学指标 (3) 绝热率
绝热率表示纤维材料的隔绝热量传递保持温度的性能。 绝热率表示纤维材料的隔绝热量传递保持温度的性能。它常常通过 降温法测得，将被测试样包覆在一热体外面， 降温法测得，将被测试样包覆在一热体外面，另一个相同的热体作为参 比物（不包覆试样） 同时测得经过相同时间后的散热量分别为Q 比物（不包覆试样），同时测得经过相同时间后的散热量分别为 1和Q0 ，则绝热率T为： 则绝热率 为
8.1.6 熔孔性 (1) 概念
织物接触到热体而熔融形成孔洞的性能——熔孔性。织物抵抗熔孔 熔孔性。 织物接触到热体而熔融形成孔洞的性能 熔孔性 现象的性能叫抗熔孔性。 现象的性能叫抗熔孔性。
(2) 影响熔孔的主要外界因素
①热体的表面温度；②热体的热容量；③接触时间；④相对湿度。 热体的表面温度； 热体的热容量； 接触时间； 相对湿度。
8.1.1 常用热学指标 （2）导热系数λ
材料在一定的温度梯度场条件下，热能通过物质本身扩散的速度。 材料在一定的温度梯度场条件下，热能通过物质本身扩散的速度。 单位： 在传热方向纤维材料厚度为1m,面积为1m 单位：J/m·℃·h。在数值上为在传热方向纤维材料厚度为 m,面积为 m2， ℃ 。在数值上为在传热方向纤维材料厚度为 m,面积为 两个平行表面之间的温差为1℃ h 物理学上常定义为1s 两个平行表面之间的温差为 ℃，1h（物理学上常定义为 s）内通过材 料传导的热量焦耳数。 料传导的热量焦耳数。 导热系数也称热导率，其倒数 导热系数也称热导率 ， 称为热阻 。 纤维本身的导热系数由于纤 维结构的原因呈现各向异性。 维结构的原因呈现各向异性。 对于纤维集合体， 对于纤维集合体 ， 也是纤维 、空气、水分三者的综合值。 空气、水分三者的综合值。 导热系数与集合体的体积重 量的关系呈对号规律 。
T= Q0 − Q1 ∆t − ∆t1 ×100% = 0 ×100% Q0 ∆t0
其中： 不包覆试样的热体单位时间温度下降量（ 其中：∆t0 ——不包覆试样的热体单位时间温度下降量（温差）； 不包覆试样的热体单位时间温度下降量 温差） ∆t1 ——包覆试样的热体单位时间温度下降量（温差）。 包覆试样的热体单位时间温度下降量（ 包覆试样的热体单位时间温度下降量 温差） 绝热率数值越大，说明该材料的保暖性越好。实际测试中， 绝热率数值越大，说明该材料的保暖性越好。实际测试中，为了方 便和结果的稳定可靠，常常使用两只饮料易拉罐作为容器， 便和结果的稳定可靠，常常使用两只饮料易拉罐作为容器，加入同质量 和温度的水，测量经过一定时间后的温差。 和温度的水，测量经过一定时间后的温差。应当注意的是对于欲比较保 暖性的纺织品应该在相同的实验环境中进行,最好在标准大气中。 暖性的纺织品应该在相同的实验环境中进行,最好在标准大气中。
8.1.2 热力学性质 （1）概念
热力学性质也叫热机械性质，是指在温度的变化过程中， 热力学性质也叫热机械性质，是指在温度的变化过程中，纺织材料 的机械性质随之变化的特性。 的机械性质随之变化的特性。采用不同的温度点来表征纤维材料力学行 为的差异。 为的差异。
（2）热力学曲线
黏
对于结晶体， 对于结晶体，热力学状态以熔 点为界分为两个状态。 点为界分为两个状态。 对于非结晶体， 对于非结晶体，热力学状态一 般分为三个状态——玻璃态、高弹 玻璃态、 般分为三个状态 玻璃态 黏流态。 态、黏流态。用玻璃化温度Tg、黏 来划分。 流温度Tf来划分。
8.1.3 热定形 （2）影响热定形效果的因素
湿度(或定形介质) ① 湿度(或定形介质)：目的是降低Tg ② 温度：加热到Tg以上， Tf以下。促使应力松弛完成 温度： 以上， 以下。 外力： ③ 外力：施加外力达到我们所需的外观形态 时间：大分子间的联结只能逐步拆开， ④ 时间：大分子间的联结只能逐步拆开，达到比较完全的应力松弛 需要时间，重建分子间的联结也需要时间。 需要时间，重建分子间的联结也需要时间。
第8章 纤维材料的热学、光学、电学性质
8.1 热学性质 8.1.1 常用热学指标 （1）比热C 质量为1g的纺织材料，温度变化1℃所吸收或放出的热 量。单位是：J/g · ℃ 。 纤维的比热值是随环境条件的变化而变化的，不是一个 定值，是一个条件值。同时，又是纤维材料、空气、水分的 混合体的综合值。 比热值的大小，反映了材料释放、贮存热量的能力。或 者温度的缓冲能力。影响纤维材料的接触冷暖感。
8.2.2 折射与双折射
一般透明或半透明物体受倾斜方向的一条入射光照射时， 一般透明或半透明物体受倾斜方向的一条入射光照射时，在物体表面 会分成一条反射光和一条折射光，其反射角、 会分成一条反射光和一条折射光，其反射角、折射角分别遵从反射定律和 折射定律。 折射定律。 纺织纤维大多都属于单轴晶体，所以当一束光线照射时， 纺织纤维大多都属于单轴晶体，所以当一束光线照射时，进入纤维内 的折射光会分成方向不同的两条折射线----发生双折射 的折射光会分成方向不同的两条折射线----发生双折射。分别用n∥ 和n⊥ ----发生双折射。 表示， 称为双折射率 双折射率。 表示，（n∥－n⊥）称为双折射率。 双折射率的大小可以反映纤维大分子的取向程度，双折射率越大，说 双折射率的大小可以反映纤维大分子的取向程度，双折射率越大， 明大分子排列越整齐，且越平行于纤维轴向。大分子的取向度越高， 明大分子排列越整齐，且越平行于纤维轴向。大分子的取向度越高，纤维 性能的各向异性表现就越显著。 性能的各向异性表现就越显著。
强度损失率（%） 50 50 50 50 16～25 50 36短，它由强度较大的UV B(280 315nm)和波长较长、 UV—B(280～ nm)和波长较长 紫外线波长较短，它由强度较大的UV B(280～315nm)和波长较长、 低能量的UV A(315～400nm)以及UV C(100 280nm)组成。 nm)以及UV—C(100～ nm)组成 低能量的UV—A(315～400nm)以及UV C(100～280nm)组成。 UV A(315 紫外线的辐射不分季节、不分阴晴、不分海拔高低， 紫外线的辐射不分季节、不分阴晴、不分海拔高低，只是到达地面的 强弱（紫外线指数）不同，最强时段为上午的10: 下午4 00( 强弱（紫外线指数）不同，最强时段为上午的10:00 ～ 下午4:00(该时段 10 是我国中部地区的时段) 是我国中部地区的时段) 。 研究表明：引起皮肤癌的主要波段为UV—B 其典型光谱为297nm， 297nm 研究表明：引起皮肤癌的主要波段为UV B，其典型光谱为297nm，起 UV 作用强度大约是UV A区的1000倍，而紫外线UV C区的作用虽然也很强， 1000倍 而紫外线UV 区的作用虽然也很强， UV—C 作用强度大约是UV—A区的1000 UV 但因其绝大部分受到臭氧层和空气介质的阻隔而难以到达地面。 但因其绝大部分受到臭氧层和空气介质的阻隔而难以到达地面。因此防紫 外线面料的功效主要体现在对UV A区和UV UV—Ｂ 外线面料的功效主要体现在对UV—A区和UV Ｂ区紫外线起到有效的遮蔽 UV 作用，尤其是要遮蔽UV—B 作用，尤其是要遮蔽UV B区。 UV 在常用纤维中，羊毛、 蚕丝、涤纶等防紫外功能较好，而棉、 在常用纤维中，羊毛、麻、蚕丝、涤纶等防紫外功能较好，而棉、 粘胶、锦纶、腈纶等的防紫外功能较差。当然，纱线的结构、 粘胶、锦纶、腈纶等的防紫外功能较差。当然，纱线的结构、织物的密度 和厚度、颜色等对紫外防护也有影响。 和厚度、颜色等对紫外防护也有影响。
8.2.3 耐光性和光防护
纤维材料在日光照射下，其性能逐渐恶化，其强度下降，变色，发脆， 纤维材料在日光照射下，其性能逐渐恶化，其强度下降，变色，发脆， 以至丧失使用价值。纤维材料抵抗日光破坏的性能称为耐光性 耐光性。 以至丧失使用价值。纤维材料抵抗日光破坏的性能称为耐光性。日光中的 紫外线（波长400nm以下）和红外线（波长780nm以上） 紫外线（波长400nm以下）和红外线（波长780nm以上）是造成纤维光损伤 400nm以下 780nm以上 的主要原因。 的主要原因。