纺织材料学 (于伟东-中国纺织出版社)第6章

3、影响热定型效果的因素：温度、时间、张力
定型温度大于玻璃化温度，低于软化点和熔点。
4、热变形加工：生产变形纱、膨体纱等
（四）纺织材料的燃烧性能
1、几种常见纤维的燃烧特征
纤维名称 接近火焰 在火焰中 迅速燃烧 渐渐燃烧 先熔后燃烧 有液体滴下 先熔后燃烧 有液体滴下 离开火焰 继续燃烧 不易延燃 能延燃 能延燃 燃烧后残渣 灰白色灰 松脆黑灰 玻璃状黑褐 色硬球 玻璃状黑褐 色硬球 燃烧时气味 烧纸味 烧毛发味 特殊芳香味 氨臭味 纤维素纤维 不熔不收缩 蛋白质纤维 收缩 涤纶 锦纶 收缩、熔融 收缩、熔融
（三）导电性质 1、纤维比电阻 1）体积比电阻 定义：电流通过截面积为1cm2、长为1cm的物体内部时的电 阻称为体积比电阻。
L S
S v Rv L
单位：欧厘米
2、表面比电阻
定义：电流通过物体1cm宽、1cm长表面时的电阻称为表 面比电阻。
L
b
b s Rs L
单位：欧
3、质量比电阻 定义：长为1cm、重1g的纤维束两端间的电阻值。
（3）粘流态：大分子链段产生相互滑移，表现出粘性流动的特 性。
3、热转变点
图
（1）玻璃化温度Tg：从玻璃态向高弹态转变的温度。 （二级转变温度） （2）流动温度Tf :由高弹态转变为粘流态的温度，叫 流动温度或一级转变温度Tf。 （3）软化温度：在一指定的应力及条件下，高聚物达 到一定变形时的温度。 （4）熔点：晶体完全消失时的温度。
（一）介电性质 1、介电现象和介电常数ε： εr=C/C0
C－以某种材料为介质时电容器的电容量 C0－以真空为介质时电容器的电容量
2、影响ε因素： 内因：纤维内部结构：分子量小、密度大、极 性基团多，界电常数大。
外因：纺织材料含水率越大，介电常数越大 图
外电场频率越高，介电常数越小。
温度越高，介电常数越大。
2、纤维的层状结构 图 纤维受到光线照射时，各层均发生折射与反射， 各层界面上反射出来的强度不同的反射光，在纤维表 面上形成一散射层，纤维表面反射光量增加，光泽较 强，柔和均匀，有层次，不耀眼。
3、纤维横断面形状：
三角形截面纤维:正反射光属镜面反射，内部棱边 存在部分全反射现象，再从另一棱边透射出去， 光泽较强，有闪光效果。 圆形截面纤维：光线在任一界面上入射角都和光 线进入纤维后折射角相等，不能形成全反射。透 光能力强，且形成汇聚，纤维外观比较明亮。有 “极光”观感。
（五）纺织材料的熔孔性
熔孔性：纺织材料织物在接触到烟灰的火星、电焊 火花、砂轮火花等热体时，可能在织物上形成孔洞 叫熔孔性。 1、热塑性合成纤维：温度超过其熔点的火花或其他 热体---熔融，熔体向四周收缩在织物上形成孔洞。 （合成纤维吸湿性小，导热性强） 2、天然纤维、粘胶纤维---不软化、不熔融、温度过 高时即分解或燃烧。 3、吸湿性强弱影响纺织材料的抗熔性。棉、毛等天 然纤维抗熔性较好，腈纶与毛相似。涤纶和锦纶抗 熔性差。
S—材料的面积(m2)。
λ下降，导热性下降，绝热性、保暖性增强 。
2、影响材料导热系数的因素 1）纤维的温湿度 温度增加，材料的导热性增加。 回潮率提高，导热性增加，保暖性降低。（水：0.697） 2）纤维集合体密度（体积重量） λ δ=0.03-0.06g/cm3时，纤维保暖性最好。
空气
δ 0.1 0.2
LOI＝ VO2 VO2 V N 2 100%
LOI大，难燃；LOI小，易燃。
（2）点燃温度、燃烧时间和燃烧温度
点燃温度：纤维产生燃烧所需最低温度。 燃烧时间：纤维放入燃烧环境中，从放入到燃烧所需时间。 燃烧温度：材料燃烧时的火焰区中的最高温度值。
3、提高纤维材料难燃性的途径
阻燃整理（纯棉、化纤） 制造难燃纤维（合成纤维）
粘 流 态
温度（℃ ）
ε
50 40
1千赫
30
20 10
100千赫
M
0
2
4
6
8
棉纤维含水率与介电系数关系
各种纺织材料的耐热性 剩余强度（％）
材料
棉 亚麻 苎麻 蚕丝 粘胶纤维 锦纶 涤纶 晴纶 玻璃纤维
在100℃经过
在20℃未 加热
在130℃经过 20天 38 24 12 — 44 21 95 91 100 80天 10 12 6 — 32 13 75 55 100
（二）介电损耗： 1、定义：电介质在电场作用下引起发热的能量 消耗叫介质损耗。
2、产生原因：
极化取向引起介质发热消耗能量－漏导电流损耗。
极化取向消耗电能克服介质内粘滞阻力－极化电流 损耗。 3、影响因素： 电场频率：频率越高，析出热能越高，介质损耗高。 电场强度：电场强度越高，介质损耗高。 聚合物分子的极性和极性基团的多少。 4、应用：对材料进行加热烘干。
3、热收缩（形态的稳定性）
材料受热作用而产生收缩。
热收缩原因：初生纤维拉伸，纤维中残留有应力，因受玻
璃态约束未能缩回，当纤维受热温度超过一定限度时，纤维 中的约束减弱，从而产生收缩。
热收缩率：是指加热后纤维缩短的长度占原来长度 的和蒸汽收缩率
合成纤维在不同介质处理下的热收缩率
2、三态及二转变的分子运动机理
（1）玻璃态：分子链段运动被冻结，显现脆性，类似普通玻 璃性能。
玻璃化转变区：纤维所有物理性质发生突变，链段运动限制被 解除，大分子构象可以发生变化。 （2）高弹态：分子链段运动加剧，出现高弹变形，类似橡胶 的特性。 粘弹转变区：大分子链段产生相互滑移，纤维表现流动性。
G m Rm 2 V L
影响纺织纤维比电阻的因素 1）吸湿对纺织纤维比电阻的影响 2）温度对纺织纤维比电阻的影响 ：温度升高，电阻降低。 3）纤维上附着物的影响 。 4）其他因素对纺织纤维比电阻的影响 ：测量电压、时间等。
纺织材料质量比电阻与含水率之间关系
m M K lg m n lg M lg K
A、提高空气相对湿度
B、使用抗静电剂（表面活性剂） C、采用不同纤维混纺 D、增加纤维导电性或采用导电纤维
入射光
正反射光
内部反射光
层状结构纤维的光泽
4 2
锦纶
涤
lg t 1 2
0 -2
棉
羊毛
9 10 11 12 13 14 15 16 17
lg m
表面比电阻与电荷半衰期的关系
玻 璃 态
高 弹 态
纤维中全部大分子与纤维轴平行排列时，双折射率 最大，大分子紊乱排列时双折射率等于零。
2、测量双折射率方法 （1）浸没法 间接测量
（2）光程差法 直接测量 3、测量双折射率的作用：用来测量纤维取向度的高低。 纤维取向因子f: 三、耐光性 材料抵抗太阳光作用的性质 。
光照射 大分子裂解 聚合度下降 强度下降
腈纶
维纶 丙纶 氯纶
收缩、微熔 发焦
收缩、熔融 缓慢、收缩 收缩
熔融燃烧有 发光小火花
燃烧 熔融燃烧 熔融燃烧有 黑烟
继续燃烧
继续燃烧 继续燃烧 不能延燃
松脆黑色硬 块
松脆黑色硬 块 黄褐色硬球 松脆黑色硬 块
有辣味
特殊甜味 沥青味 氯化氢臭味
2、燃烧性能指标 （1）极限氧指数（LOI）
定义：材料点燃后在氧—氮大气里维持燃烧所需 要的最低含氧量体积百分数。
20天 92 70 62 73 90 82 100 100 100
80天 68 41 26 39 62 43 96 100 100
100 100 100 100 100 100 100 100 100
n f n0
影响因素：照射强度、照射时间、波长、纤维结构等。
第三节 纤维的电学性质 一、研究纺织材料电学性质意义 （一）间接测量纺织材料的其他性质： 测纺织材料回潮率---电容法，电阻法 测纱条不匀率---电容法 （二）利用电学性质进行纺织加工： 静电纺纱、静电植绒等.
二、纺织材料的电学性质
第六章 纤维的热学、光学和电学性质
第一节 一、导热和保暖
1、导热系数λ 定义：材料厚度为1米，表面之间温差为1℃时，1秒钟通过 1平方米材料传导的热量焦尔数 。
纤维的热学性质
Qd T t S
λ—导热系数(W/m. ℃)，Q—传导的热量(J),
d—材料的厚度(m),
t—传导热量时间(S),
ΔT—温差(℃)
收 缩 率 ％
锦纶6
锦纶66
涤纶
－沸水收缩率
－热空气收缩率
- 饱和蒸汽收缩率
（三）纤维材料热定型和热变形加工
1、热定型原理：合成纤维加热到玻璃化温度以 上，纤维内大分子间结合力减小，分子链段开始 自由转动，纤维变形能力增大，在一定张力下强 迫其变形，纤维内部分子链间部分原有的价键拆 开和在新的位置重建。冷却并除去外力，纤维或 织物形状在新的分子排列状态下稳定。 2、作用：使织物尺寸稳定。
消光：二氧化钛消光剂
特殊光泽：异形纤维
二、折射与双折射 1、双折射定义：当一束偏振光投射到纤维上时，进 入纤维的光线分解成互相垂直两条折射光，纺织纤 维这种光学性质叫双折射。 o光（快光）：振动面与纤维轴垂直，折射率用N⊥ 表示； e光（慢光）：振动面与纤维轴平行，折射率用N//表 示。
双折射率：ΔN=N// - N⊥表示纤维双折射能力（双折 射差度）
二、热对纺织材料性能的影响
（一）、两种转变和三种力学状态 1、非晶态高聚物的热机械曲线（温度—变形曲线）
玻 璃 态
玻 璃 化 转 变 区
高 弹 态
粘 弹 转 变 区
粘 流 态
lgE
玻 璃 态
玻 璃 化 转 变 区
高 弹 态
粘 弹 转 变 区
粘 流 态
温度（℃ ）
温度（℃ ）
曲线上有两个斜率突变区—玻璃化转变区、粘弹转变区。 呈现三种不同的力学状态：玻璃态、高弹态、粘流态