常见纤维及分类

常见纤维及分类
常见纤维及分类
纤维：直径数微米或略粗些，长度远大于直径。

纺织纤维：纤维中长度达到数十微米以上，具有一定强度，一定可绕性，互相纠缠抱合性能和其他服用性能而可以生产纺织品。

天然纤维：凡是自然界里原有的或从经人工种植的植物中、人工饲养的动物毛发和分泌液中直接获取的纤维，统称为天然纤维。

棉纤维及其质量检验
成熟度：纤维胞壁细胞的增厚程度分类
马克隆值：一定棉纤维在规定条件下的透气性的量度，以马克隆刻度表示。

棉纤维的长度、细度和成熟度与纺纱工艺和其他性能的关系
纤维长度越长，纱强度增强，可纺纱越细，可纺纱越均匀。

质量检验方法：手感目测法；仪器检验；单唛试纺；
毛纤维的正偏皮质的区别及缩绒
正皮质细胞：结构较疏松，含硫量相对少，容易与酶等化学试剂反应，吸湿好，机械性能柔软，抗酸性强。

偏皮质细胞：结构较紧密，含硫量相对较多，不易反应（有较多硫键），酸性染料易着色，吸湿差，机械性能硬，抗酸性弱。

缩绒性：纤维在热湿机械的外力作用下纤维集合体逐渐收缩紧密，并相互
穿插缠绕，交编毡化的过程叫缩绒。

羊毛的这种特性称为缩绒。

缩绒性成因:内因：a、羊毛鳞片存在摩擦效应使运动极端向前;b、羊毛卷曲，运动方向空间轨迹复杂；c、优良的弹性，紧密缠绕（毡化）；外因：热湿（鳞片充分张开），机械外力。

防缩：氯化法、树脂法、氯化—树脂法
手扯长度：用手扯尺量法测得棉纤维的长度。

品质长度：用来确定纺纱工艺的长度指标，比主体长度长的那一部分纤维的加权平均长度。

主体长度：重量最重的那一部分纤维的重量。

加权平均长度，含量最多的纤维的长度。

跨距长度：短绒率<20mm或16mm纤维的质量百分比。

特克斯：1000m长的纱线在公定回潮率时的重量克数Nt=1000Gk/L.
公制支数：在公定回潮率时，1克纤维所具有的长度米数。

英制支数：1磅纱线长为840码的倍数Ne=L/840Gk.
Ne VS Nt :590.5/Nt*(1+Wk)/(1+Wk’)<自已推导>。

对于纯棉纱：Wk=8.5,Wk’=9.89，Ne=583/Nt.
对纯化纤纱：Wk=Wk’，Ne=590.5/Nt.
对混纺纱：按混合比计算，如涤65/棉35纱
d VS Nt :G=S·L·δ=0.03568
成纤高聚物的条件：线性分子，具有一定的分子量及之间有较强的结合力。

纺丝方法
熔体法：涤、锦、乙、丙，融熔温度<分解温度。

溶液法：粘、维、晴，熔融温度>分解温度。

干法纺丝(热空气法)，湿法纺丝（凝固浴）。

涤纶纤维的后加工
集束→牵伸（取向度增大，纤维强力增强，长度减小）→上油→卷曲（增加抱合力）→热定型（应力释放，结晶度增强，热收缩增强，强力增
强，长度减小）→切断→打包
差别化纤维:普通纤维在生产过程中适当改变工艺，使产品在外观、形态、内在品质上跟接近某种天然纤维，制成更符合人们穿用习惯要求，这种不同与常规品种的化纤统称为差别化纤维。

纤维鉴别方法：
手感目测（手感：力学性质。

目测：外观特征）
燃烧法:根据纤维的化学组成不同，其燃烧特征也不同来区分，通过观察纤维接近火焰、再火焰中和离开火焰后的燃烧特征，散发出的气味及残留物来区分纤维素纤维、蛋白质纤维、化纤。

显微镜观察法：根据纤维纵横向情态特征来鉴别纤维
化学溶解法
药品着色法
熔点测定法
密度梯度法
荧光法
鉴别纤维新技术：电镜、X射线、差别分析、红外光谱+系统鉴别法
纤维的内部结构
大分子柔曲性：长链分子在一定条件下发生内旋转或振动而形成各种形状的难易程度。

柔曲性好→纤维柔软，弹性↑易变形
主链弹性好，侧链较好，主练四周侧基分布对称，侧基之间作用力较小，温度高内旋转加剧柔曲性好。

单基-（A）-:构成纤维大分子基本的结构单元
聚合度：构成纤维大分子的单基的数目或一个大分子中的单基重复的数目。

聚合度↑强力↑
结晶度：结晶区整根纤维的百分比（体积/重量百分比）
取向度：大分子主链与纤维的平齐程度。

取向度↑纤维强力↑伸长↓
粘胶VS棉、麻：同为纤维素纤维
吸湿
吸湿：纺织材料在大气中吸收或放出水的能力
回潮率W：纺织材料中所含水分重量对纺织材料中干重的百分比
W=(Ga-Go)/Go*100%
公定回潮率：国家为了贸易计算而规定的回潮率
混纺纱的回潮率的计算W=∑WiPi,Wi:i纤维的回潮率
Pi:i纤维的含量
含水率M：纺织材料中所含水分重量对纺织材料净重的百分比。

M=(Ga-Go)/Ga*100%
吸湿机理和影响因素
纤维吸湿机理：1.吸湿水亲水性基团的极化作用而吸收的水分
2.吸附水表面张力对水分的吸附
3.毛细水由于毛细管作用而吸附的水
影响纤维吸湿因素：
内因化学结构，聚集态结构，形态结构
1.大分子化学组成与结构，亲水基团
2.分支排列的紧密程度，结晶区不易进水，非晶区进入水。

结晶度↑W↓晶粒↓W↑端基多聚合度n↓W↑
3.纤维缝隙孔洞
4.纤维的表面吸附比表面积增大，W增大
5.伴生物杂质的影响果胶：亲水棉蜡油脂：聚水精干麻W<厚麻外因大气环境条件（温湿度）原有的回潮率
温度↑W ↓
湿度RH ↑W↑
大气压力P ↑W↑
纤维的原有回潮率（吸湿滞后）
吸湿对纤维性质的影响
对重量的影响W↑重量↑
吸湿膨胀径向膨胀<<横向膨胀
吸
湿对体积重量的影响开始吸湿时：W↑比重↑到一定程度: W ↑比重↓
对机械性能的影响W ↑强度↓伸长↑弹性↓刚度↓韧性↑
吸湿放热吸湿微分热：吸1g水放热吸湿积分热：1g材料吸湿放热
W↑导电↑7.W↑折射率↓
吸湿等温线：在一定大气压力和温度条件下，纤维材料吸湿、放湿达到平衡回潮率与大气相对温度的关系。

吸湿滞后性：在同样的温湿度条件下，从放湿平衡和从吸湿达到平衡，两种平衡回潮率不相等，前者大于后者
预调湿：由于纤维材料的吸湿滞后性会造成试样初始吸湿状态不同产生的测量误差，故在精确测量时，必须对纤维材料进行（45±2）℃的预烘，以消除纤维吸湿的记忆，达到由吸湿平衡获得的回潮率值。

调湿：将被测纤维材料直接放在标准大气条件下的平衡。

力学性能
初始模量：应力应变曲线初始阶段的斜率
表示在小变形条件下，纤维受外力时抵抗变形的能力，即纤维的刚性
典型的拉伸曲线
强力高，伸长率很小，棉麻拉伸曲线近似直线，斜率很大
强力不高，伸长率很大的曲线，羊毛、醋酯纤维
介于以上之值的曲线，涤纶、锦纶、蚕丝
拉伸曲线
拉伸断裂机理
虎克区oa：大分子键长键角的变化，符合虎克定律
屈服区as：大分子之间产生相对滑移，在新的位置上重新连接键变形显著不易恢复，模量逐渐降低
增强区sb：错位滑移的大分子基本伸直平行，互相靠拢，使大分子之间的横向结合力有所增加，形成新的结合键，曲线斜率增长至断裂
断裂功：指拉伸纤维到断裂时外力所做的功，表示纤维材料抵抗外力
破坏所具有的能力。

断裂比功：拉断单位体积纤维所需做的功，即折合成同样的截面积，同样试样时的断裂功。

常见纤维的拉伸曲线
影响纤维拉伸性能的因素
内因→显微结构：a.相对分子质量，聚合度；b.分子链的刚柔性和极性基团的数目；c分子链堆砌的紧密程度，结晶度；d.分子链的取向；e.支联内因→测试条件：a.温湿度，w一定，温度升高，纤维大分子的热运动更活跃，大分子更柔曲，分子间结合力（次价键）↓—→纤维的断裂强度↓，断裂伸长率↑，初始模量↓，相对湿度↑，断裂强度↓，断裂伸长↑
b.隔距或试样长度，试样越长，弱环出现的概率越大，测试的断裂长度越低
c.试样根数，束纤维中的纤维根数越多，算出的平均纤维强力越小，比单根测量时的平均强力低
d.拉伸速度，拉伸速度越快（纤维从拉伸到断裂所经历的时间越少）纤维强力偏高，初始模量偏大，断裂伸长率无规律
e.拉伸类型，等负荷、
等伸长、等速率
蠕变：纤维在一定负荷作用下，变形随时间而逐渐增加的现象（纤维的蠕变曲线看笔记）
应力松弛：纤维在拉伸变形恒定条件下，应力随时间的延长而逐渐减小的现象。

纤维的疲劳破坏：①静态疲劳/蠕变疲劳：蠕变过程中，外力对材料不断做功，直至材料被破坏
②动态疲劳/多次拉伸疲劳纤维材料经多次加负荷、减负荷的反复循环作用，因塑性形变的逐渐积累，纤维内部的局部损伤，形成裂痕，最后破坏的现象。

疲劳破坏的机理：①纤维内部结构缺陷；②纤维材料的力学衰减；与疲劳关系密切，正切损耗↑，在疲劳过程中，材料发热↑温度↑疲劳寿命↓疲劳的影响因素：①拉伸断裂功↑弹性回复↑疲劳寿命↑
②纤维内部结构的缺陷
③纤维材料的正切损耗；还有作用方式、负荷大小、作用时间、恢复时间、频率等
纤维的热学性能
指标：比热：质量为1g的纺织材料，温度变化1℃所吸收或放出的热量J/g.℃。

导热系数：热传递的本质性指标λ=Q·d/ΔT·t·s;ΔT温度差℃，t时间s，d纤维制品厚度cm。

λ↑保暖性能↓
影响纤维导热系数的因数：①纤维的结晶与取向，结晶度↑取向度↑轴向λ↑
②纤维集合体的密度0.03～0.06, λ最小
③纤维排列方向，纤维平行于热辐射λ↑
④纤维的细度中空度，细度↓中腔量↑λ↓
⑤环境温湿度↑. λ↑
热机械性能曲线
玻璃态：温度低，键段运动冻结，只有侧基、链节、键长、键角等局部运动，在外力作用下形变很小，具有虎克弹性。

玻璃化转变区：由玻璃态向高弹态发生突变的区域，玻璃化转变温度Tg：开始玻璃转变的温度
高弹态：T↑，键段运动解冻形变↑，当温度升到某一阶段时，键段运动很充分，形变发生突变，即使在很小的外力作用下也能迅速发生较大形变，形变在外力去除后能逐渐恢复，这种状态叫高弹态。

粘流态：当温度↑足够大时，在外力作用下链段运动非常剧烈，分子链发
生较大移动，聚合物变成粘性流体，形变不可逆。

粘流温度Tf:高弹态向粘流态转变的温度
粘流态转变区：由高弹态向粘流态转变的区域。

热定型（thermal setting）：纤维或织物在热作用下固定，并获得一定的尺寸稳定性。

热塑性（thermal plasticing）：纤维材料及制品加热到Tg以上温度，施加外力强迫其变形，然后冷却去除外力，变形可固定下来，当T<Tg时，这种变形不会发生改变，这种特性即∽。

纤维的燃烧性能指标
极限氧指数LOI：试样在氧气和氮气的混合气体中维持完全燃烧状态所需的最
低氧气体积的分数。

LOI=Vo/(Vo+Vn)*100%
纤维的阻燃途径
阻燃：热分解；隔离稀释氧气；快速降温
途径：纺丝原液中加阻燃剂；选用难燃纤维，芳纶1313（Nomex）、酚醛树脂纤维、聚酰亚胺纤维
纤维的光学性能
光泽取决于三类反射：镜面反射（很强光泽）、漫反射（均匀柔和的光泽）、散射光
双折射现象：对某些物质来说，当光向不同方向传播时，由于在该方向上的光密度不同，而使光的传播速度产生差异，即折射率的数值与传播速度有关，这种现象称为双折射率。

表征双折射特征的指标为双折射率ΔN=Nmax-Nmin.
纤维的电学性能
纤维比电阻：即电阻率，是表示纤维材料导电性能的物理量。

比电阻↑导电性↓。

单位长度和横截面时的电阻
表面比电阻：单位长度，单位宽度纤维材料的电阻ρs=R·H/L
体积比电阻：单位长度，单位截面纤维材料的电阻ρv =R·S/L
质量比电阻：ρm =R·m/L2=Υ·ρv ，Υ纤维密度g/cm3 .
减少和防止静电方法：给湿法，提高相对湿度；加抗静电剂（纺丝油剂）；采用不同纤维混纺（化纤+天然纤维）
纱线
细度不匀：沿长度方向上纱线粗细不匀→纱疵、外观、强度
指标：平均差系数μ，均方差δ，极差系数γ
变异长度曲线
变异：变异系数平方Cv2=CvB2+CvL2
纱条变异与纱条切断长度间的关系叫变异长度曲线
纱条变异与纱条切断长度间的关系叫变异长度曲线
捻度T：单位长度内的捻回数。

捻系数α：tanβ= πd/h=πd·Tt/100 令αt =Tt·=0.0892·tan Tt=αt/ αt是Tt计算式的系数。

αt可以用于比较不同粗细的纱线的加捻程度。

加捻对纱线结构和性能的影响
长度，捻缩，αt增大、捻缩增大
光泽、手感αt增大，光泽差、手感硬
对硬度的影响αt增大，强度先曾大后减小
断裂伸长，αt增大，断裂伸长增大
体积重量及直径，αt增大、δy增大、α减小
毛羽：伸出纱线表面的纤维。

利：防风，保暖，柔软吸水，毛绒
弊：起毛起球，织纹，开口不清
纱中纤维的转移与分布
纤维在纱中的转移
几何机理：纤维在扁平须条上的不同位置，当须条发生包卷或圈捻时，上层纤维进入纤维留在表面，两侧纤维向纱芯和表面过度。

张力机理：纤维在纱层末的路径大于内层，伸长率产生张力向内挤入或压缩起拱向外移动。

外层纤维倾角比内层纤维大，向心力大，张紧。

一根纤维通过加捻三角区时会发生多次内外转移。

混纺纱中纤维的分布
由于内外转移，纤维性能不同→不同的径向分布
规律：长纤维，圆形截面纤维，柔软纤维，摩察系数小，初始模量大细、卷曲少的纤维易向内转移。

纤维径向分布参数
汉密尔顿指数M：衡量混纺
纱中不同品种纤维在截面上向外或向内分布程度的指标。

M>0,向外转移，M↑向外转移↑
M=100% ，纤维最大向外转移（分布在外层）
M=0，混纺纱中纤维呈均匀分布
M<0，纤维向内转移，M↓向内转移程度↓
M=-100%，纤维最大向内转移（分布在内层）
摩擦抱合力ＶＳ可纺性
短纤纱的拉伸断裂机理
短纤纱强力由两部分组成：①纤维的断裂强力；②滑脱纤维的切向阻力。

一般认为：外层纤维先断。

纤维长、捻度多的纱—无滑脱
纤维短、捻度少的纱—有滑脱
滑脱长度：短纤维纱中一根纤维对周围纤维切向阻力的总和等于该纤维断裂强力时所对应的长度。

纱线断裂过程：加捻→纤维相互抱合；纱线的断裂过程=纤维的断裂+滑脱。

纱中纤维强力和利用率低的原因：断裂不同时；滑脱；对于环锭纺纱线，纤维的断裂是主要的。

织物
织物的拉伸断裂机理
束腰，断裂。

强力利用系数：织物在某一方向的断裂强力与该向各根纱线断裂强力的比值，一般大于1.
影响织物拉伸性质的因素
机织物；②纱线的线密度和结构；③经纬密度和结构；④上机张力↑强度↓；⑤测试条件
疲劳破坏形式及影响因素见课本P305—307
织物的撕裂机理及影响因素
撕裂：织物边缘在集中负荷作用下被撕开的现象。

机理：撕裂三角区的局部应力作用；单缝法：剪切作用；梯形法：拉伸作用；（这是两种不同的破坏机理的试验方法）
影响因素：内因→①纱线性质：纱线强力和断裂伸长正相关；②织物组织：平纹撕裂强力最小；③织物织缩：织缩↑撕裂强力↑④织物经纬密度；⑤织物的后整理
外因→测试条件；试样尺寸、撕裂测试速度、温湿度；
顶破：织物在一垂直其平面的负荷作用下，顶起或鼓起而撕裂的现象。

顶破机理：变形能力小，强度薄弱处的纱线断裂，接着向径向或纬向相对撕裂。

机织物，经纬向变形能力相差大直线破裂相差小
针织物：各向受力均匀；
非织造：纤网松散、开裂
影响因素：织物的拉伸性能；经纬的两相结构及纱线的性质差异；织物的伸长与织缩；织物的组织，针织顶破强度高，非织造纤维间固着点强度；测试条件
织物的耐磨性
磨损：织物间或织物与其他物质间反复摩擦而逐渐磨损破坏的现象。

耐磨：织物抵抗磨损的特性。

主要边现在:纤维断裂；纤维抽出；纤维切割；纤维表面磨损，摩擦生热。

耐磨测试仪：平磨、曲磨，折边磨、复合磨
织物的起毛起球及影响因素
起毛:织物在服用过程中，不断经受摩擦，揉搓作用表面会产生毛茸。

起球：起毛相互纠缠成球。

影响因素起毛普遍，起球特殊（纤维足够强度和伸长
柔软易变形，足够长足够多的毛羽摩擦）
纤维静动态力学性质；纤维形态、表面性质，毛羽量和毛羽长度（纤维长度，纱线结构，织物结构，后整理）
织物的透通性：织物对“粒子”导通传递的性能—透气、透湿、透水。

织物的手感VS风格
手感（Hand）：织物某些机械和物理性能对于人手掌引起的综合反映。

风格：织物本身所固有的性状作用与人体感观所产生的综合反映。

感官评定：一捏，二模，三抓，四看。