纺织物理第1章
纺织物理1概诉
4
干热阻：
结果讨论
1.涤纶短纤和涤/棉织物比细旦涤纶、涤纶长丝有更大的热阻。 2.经过MMF后，涤纶短纤和涤/棉织物的热阻减小10-23%，而其他织物 只有少许下降。 3.MMF对涤纶短纤和涤/棉织物的热阻有显著影响。
4
湿热阻：
结果讨论
1.细旦涤纶织物的湿热阻最小，涤纶短纤和涤/棉织物是细旦织物的两倍， 棉织物的湿热阻是细旦织物的1.6倍。 2.经过MMF后，细旦涤纶、涤纶织物和棉织物的湿热阻都有8%的下降， 而涤纶短纤和涤/棉织物有20%的下降。 3.涤纶短纤和涤/棉织物的湿热阻和干热阻有相同的趋势。
参考文献： Sampath, M., et al., Analysis of thermal comfort characteristics of moisture management finished knitted fabrics made from different yarns. Journal of Industrial Textiles, 2011. 42(1): p. 19-33.
5
结
论
1.MMF整理提高了以上五种织物的导热系数、热吸收率， 降低了湿热阻，改善了水汽相对渗透率。 2.在不同针织物中，细旦涤纶织物有更高的导热系数，从 而有更快的热传导。 3.细旦涤纶和涤纶长丝织物湿热阻低、水汽渗透快，从而 汗液蒸发也更快。 4.细旦涤纶和纯棉织物导热系数升高，使得织物有更凉爽 的触感。 5.涤纶短纤和涤/棉混纺纱织物保温性更好，使得织物有更 温暖的触感。
4
水汽相对渗透率：
结果讨论
1.细旦涤纶的水汽渗透率最高，接着是涤纶长丝，而涤纶短纤织物最小。 2.棉织物水汽渗透率要大于涤纶短纤和涤/棉织物。 3.MMF提高了所有织物的水汽渗透率。涤/棉增加4%，其他增加2%。 4.MMF对涤/棉织物的水汽渗透率有显著影响。
纺织物理第1章
《高等纺织材料学》杜赵群（东华大学纺织学院）2013年-2014年第1学期《高等纺织材料学》第一章纤维的结构《高等纺织材料学》-第一章纤维的结构第一章纤维的结构•纤维结构为纤维固有特征，为本质属性，决定其使用特性。
•纤维结构的结构层次：•微细结构→集聚态结构→织态结构→宏观结构与形态•纤维微细结构的表征技术：•光学显微镜、电子显微镜、透射电子显微镜、X射线、红外、紫外、荧光、拉曼、原子力显微镜、核磁共振；•影响纤维理化性能的结构的表征技术：•热分析、动态和断裂力学法、质谱法等。
一、缨状微胞理论Nägeli：适宜淀粉和植物微胞+微胞间质Meyer & Mark：适宜淀粉和植物微胞+微胞间质阐述微胞中的晶体结构Spearkman：羊毛Staudinger：高聚物具有高的相对分子质量问题产生：1. 纤维素及其他聚合物分子的长度问题？2. 纤维究竟是分离的晶体组成，还是连续的均匀分子所连接而成？3. 天然纤维与化学纤维的微细结构异同？缨状微胞结构：微胞为晶区，由规整排列的长链分子构成；微胞间为非晶区，由晶区伸出的、无规则排列分子构成，为缨状须丛问题产生：1. 缨状微胞可解释基本的物理性能。
2. 但电子显微镜发现的纤维微细结构（原纤）的解释？2. 原纤内结构的假设，缨状微胞、？3. 原纤为结晶区？晶区与非晶区的交替？高度有序的无定形结构？二、缨状原纤理论晶区由连续的许多长链分子规整排列构成；大分子链从原纤中分裂出来，为缨状须丛，构成非晶区三、折叠链片晶体理论适用于合成的高分子量的化学纤维四、纤维结构的其他理论1. 准结晶状态结构四、纤维结构的其他理论2. 无定形结构3. 缺陷结晶形结构基于金属结构，无序区为结晶区中的缺陷构成四、纤维结构的其他理论3. 串晶结构五、纤维的弱节结构理论1. 弱节的定义与内涵由于结构弱节与形态弱节的差异，导致对应区域的力学性质较弱；结构弱节：纤维内部结构和外观形态的不匀或缺陷形态弱节：纤维明显的几何细颈部位、生长或加工、自然和人为造成的（1）纤维的细节：纤维均匀地由细→粗、由粗→细（2）天然生长的形态缺陷：风蚀、鳞片鼓胀、局部畸变（3）加工损伤：运输与加工过程中与机械的相互作用（4）内部结构缺陷：纤维原料的不均匀、加工与环境参数的变化一、纺织纤维结构的一般特征1.基本要求（1）分子链长度（2）线型长链、短支链、柔性（3）分子间相互作用（4）分子排列的取向、结晶，空隙或空间二、纤维结构的表征1. 聚合度及其分布凝胶色谱法、粘度法、光散射法、端基法相对分子质量的均值：Z均、重均、粘均、数均（大→小）2. 链段长度可运动的最小独立单元，公式均方末端距3.结晶度体积结晶度重量结晶度4.结晶区分布5.取向度大分子链节与纤维轴的平行程度，为平均值。
第一章习题
第一章“纤维的结构”1.STM与AFM2.微细结构与形态结构3.纤维的尺度与形态4.缨状分子与缚结分子5.有序与取向6.折叠链与伸展链7.纳米与亚微米8.内旋转与构象9.链段与链节10.晶体取向与分子取向11.X射线广角（XWAD）和小角（XSAD）衍射12.Hermans取向因子与X射线衍射法取向因子13.质量和体积结晶度（Xw与Xv）14.各向同性与各向异性体15.形态弱节与结构弱节16.应力弱节与应变弱节17.再生与人造纤维18.纳米纤维与超细纤维19.湿敏纤维与压敏纤维20.自适应（self-adapted）纤维和智能（smart）纤维21.形状记忆（shape memory）纤维与可呼吸（breathable）纤维22.相变纤维与热自适性纤维23.石墨与碳纤维结构24.可降解与可再生25.仿生材料与生物材料26.液晶与准晶27.混合与复合28.嵌段与接枝共聚物29.棉的螺旋与螺旋换向30.氢键与范德华静电引力31.α螺旋与β折叠构像32.丝素与丝胶33.羊毛的双边分布与丝的环状分布34.细胞核残留物与髓腔层35.7+X模型与7+2模型36.正皮质（ortho-cortex）与副皮质（para- cortiex）37.Lyocell与Tencel®38.涤纶分子的旁式与反式结构39.涤纶与PTT纤维40.蜘蛛丝与甲壳素纤维第一章 纤维的结构1. 试述纤维材料（Fibrous materials ）的结构、形、性、能的范畴，及其间的基本相互关系，尤其是结构与形；结构与性质的关系。
2.试述纤维结构的基本层次及名称，并讨论其间关系与结构特征及尺度。
3. 缨状微胞理论（fringed-micelle theory ）的基本特征为何？其可以解释纤维的哪些性能（举2~3例）？产生这类说法的依据为何？4. Howsmon 和Sisson 有序度表达法（《纺织物理》图1-5）与缨状微胞说的区别在哪？对纤维来说，其内部结构的表述应该为何？5. 试给出缨状微胞fc 和缨状原纤ff 结构模型在各自结晶度、晶区和非晶区模量都相同条件下，除显见的晶区长宽比d l /不同外，纤维的模量E 和强度σ均存在差异且模量fc ff E E >和强度fc ff σσ>的原因与证明，并讨论随微胞的d l /值增加，模量E 间的和强度σ间差异减小的理由。
中原工学院纺织学院 李虹
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月2 0日上 午11时 21分2 0.10.2 020.1 0.20
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。 2020年 10月2 0日星 期二上 午11时 21分1 4秒11: 21:14 20.10 .20
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020 年10 月上午1 1时21 分20.1 0.201 1:21Octobe r 20, 2020
1．织物规格表示方法：
CJ14.5/CJ14.5 523.5/283 160 （63” CJ40S×CJ40S 133×72）
纯棉精梳府绸 C--棉 T--涤 R--粘胶 J-- 精梳
2．织机产量计算：
G理=
60 * n 10 * pw
m/台·h
G实= G理·η
η — 织机时间效率
3．织机入纬率：
2．按开口机械特征和织制织物复杂程度：
➢ 踏盘（凸轮）开口织机： 2-8页综 由凸轮作用形成梭口，用于织简单的织 物组织。
➢ 多臂开口织机： 16-32页综 由提综杠杆的作用形成梭口，用于织小花纹织物。
➢ 提花开口织机：不用综框 采用可单独升降运动的综丝形成梭口，பைடு நூலகம்复杂大花纹。
五、织物规格及织机产量计算
三、织机的传动机构及其关系
GA615型有梭织机基本传动关系图
有梭织机的基本传动关系如下：
四、织机的分类：
1．按用途分类：
➢ 通用织机：织制一般衣着和装饰织物 ➢ 专用织机：织制某种特定织物
如：长毛绒、毛巾、地毯、帘子布
2．按引纬方式分类：
➢ 有梭织机：梭子引纬 ➢ 无梭织机：喷气、喷水、剑杆、片梭
织机入纬率: 织机每分钟织入纬纱长度 (m/min) L = 转速×穿筘幅宽= n·B
纺织物理技术
酰胺A
酰胺B C=O非对 称耦合和 酰胺Ⅰ的 C-N共振 C=O的对称耦 合，C-N的振 动，酰胺ⅡNH的变形引起
C-H伸缩 C-C 伸缩 振动 振动 CH2剪式 酰胺Ⅱ的吸 振动 收和C=C伸 缩振动 CH3对称弯 曲振动 C-N伸缩 振动 羊毛中PPy 沉淀引起 的改性
3.Q&A session
2.Results and discussion
The results show that fabrics made of PPy coated wool fibres have an acceptable conductivity decay with respect to most of the stress that textile products are usually subjected to; low fastness was found only to washing, probably due to alkali dedoping of conducting PPy coating, although an excellent resistance to organic solvents allows conventional dry cleaning treatments.
Thank you for your attention！
Textile Application of Technical Physics
Name
Introduction
Results and discussion
Q&A session
1.Introduction
A study on the electrical conductivity decay of polypyrrole coated wool textiles
纺织概论——绪论
纺织生产第三次飞跃的前景
图7 现代化的纺织机械
纺织生产第三次飞跃的前景
图8 自动络筒机
纺织生产第三次飞跃的前景
图9 电子四喷喷气织机
纺织生产第三次飞跃的前景
图10 普通剑杆织机
图11高速全电子提花剑杆织机
3 纺织的基本原理体系
纺织的基本原理体系
纺纱工艺
传统纺织原理体系
织物成形工艺
染整工艺
纬编针织 ：用纬编针织机将一根或多根纱线 沿织物横向形成线圈，并将线圈做相互套结的 工艺加工过程。 经编针织 ：用经编针织机将一组或多组纱线 同时形成线圈，并将线圈做相互套结的工艺加 工过程。
纺织的基本原理体系
——非织造织物成形工艺
纺织的基本原理体系
——染整工艺
染整工艺加工过程
4 课程的主要内容
图4 土布织机 图3 手工纺纱
2.3 动力机器纺织时期
这是纺织生产历史上的第二次飞跃,纺织工业有三个变化。
1764年英国出现的纺棉纤维的手摇式竖锭纺车——珍妮纺纱机
1—筒管；2—锭子；3—凸钉；4—杠杆； 5—支架；6—锭盘；7—锭带；8—筒子
工人克隆普顿发明的骡机
1—锭帽；2—筒管
锭帽纺纱示意图
2.1 原始手工纺织时期
原始手工
纺织时期
采集原料 为主的阶段
培育原料 为主的阶段
采集野生葛、
麻、蚕丝和猎 获的鸟兽羽毛 徒手制作
学会种麻、
育蚕、养羊 等方法
已利用较多 的纺织工具
2.2 手工机器纺织时期
实现手工机器化， 是纺织生产历史上的 手工机器 纺织时期 第一次飞跃！
手工机器纺 织形成阶段
手工机器纺 织发展阶段
纺织试验
10
纺织材料学实验讲义
1．手感目测各种纺织纤维样品。 2．用燃烧法鉴别纤维：分别取少量八种未知纤维在酒精灯上对其进行燃烧，观察其燃烧状 态、燃烧时发出的气味、以及燃烧后灰烬的特征，对照纤维燃烧特征表，粗略地鉴别其类别。 可判断是天然纤维和再生纤维，还是化学纤维。 3．用着色法鉴别纤维：分别取少量八种未知纤维，把纤维浸入碘-碘化钾溶液中 ～ ， 0.5 1min 取出后水洗干净，根据着色不同，判别纤维品种。可区分化学纤维中着色的和不着色的各为哪 几种。 4．最后用溶解法来鉴别纤维。将少量待鉴别的纤维放入小坩锅中，注入某种溶剂，用玻璃 棒搅动，观察纤维在溶液中的溶解情况，可根据溶解情况在酒精灯上加热。根据不同的溶解情 况，判别纤维类别。 5．使用这三种鉴别方法把这八种纺织纤维鉴别出来。
2.掌握各种纤维的物理化学性能 二、试验仪器和试样
化学试剂：盐酸、硫酸、间甲酚、氢氧化钠、二甲基甲酰胺、二甲苯、碘-碘化钾溶液 酒精灯、火柴、镊子、玻璃棒、小坩锅、烧杯等 试样为八种未知纺织纤维 三、实验原理
纺织纤维的种类很多，随着化学纤维的大量发展，混纺和交织的纺织品也日益增多，而纺 织品的性能与组成该纺织品的纤维性能密切相关。因此，在纺织生产管理或产品分析中，对纤 维进行科学鉴别就更为重要。
三. 基本知识
用显微镜观察纤维表面形态与特征是最简单之方法。显微镜是精密的光学仪器,在纺织工业
纺织物理知识点
纺织物理知识点1、毛纺织品产生静电的原因2、羊毛产生静电现象的原因3、羊毛打滚不会毡化和缩绒4、蚕丝为什么具有优雅的光泽？答案解析：1. 毛纺织品产生静电的原因（5点）（1）混入毛织物中的涤纶纤维比例越高，静电现象必然严重。
（2）纯毛纺织品的标准回潮率虽高达14%（20°C，相对湿度65%），但在相对湿度小于40%条件下也会有静电现象。
（3）纯毛纺织品在进行防毡缩整理，机可洗整理时，一般先进形氯化或氧化处理（俗称“减法”处理），接着为了改善手感及进一步改善毡缩性，需进行柔软光滑整理（俗称“加法”处理），如果采用有机硅类及聚氨酯类整理剂，就会产生静电现象。
（4）对毛线及毛针织品，以前大多采用土耳其红油进行柔软与蓬松处理。
由于土耳其红油带负电荷，不会产生静电问题。
然而，现企业大量的采用柔软效果更好的有机硅类整理剂进行处理，造成静电现象十分严重。
（5）浙江嘉兴地区羊毛衫市场上的纯羊毛衫大量使用有机硅类整理剂，其总用量甚至高达10%以上（对纤维重），造成了严重的静电现象。
2. 羊毛产生静电现象的原因（1）羊毛纤维内部是毛干，由20种α氨基酸所构成的蛋白质高分子组成，因亲水性好，是不会产生静电现象的。
（2）羊毛纤维的外部由鳞片层构成，其结构比较特殊。
由于鳞片层中胱氨酸含量高，其网状结构程度远远高于毛干部分，使得鳞片层的亲水性明显的变差。
（3）鳞片表层网状架构的稳定性比整个鳞片层网状结构的稳定性好的多，相应的鳞片表层的亲水性就更差些。
（4）鳞片表层的外层就是完全由脂肪长链构成的，称为类脂层，脂肪长链整齐地排列在外层中，相当于在羊毛纤维的外表涂上了一层油蜡，因此鳞片表层具有典型的疏水性。
（5）这一结构的特点正是羊毛纤维静电现象的结构基础和起因。
3. 羊毛打滚不会毡化和缩绒（1）鳞片在生长过程中，前缘向着纤维顶端，形成突出台阶。
脱离羊体的羊毛，在机械、水分、热、化学等的促进作用，会产生羊毛几何体的毡化现象，现在的羊毛是活羊毛。
纺织概论 2024.1.26
目录第一章纺织纤维1-1纤维分类1-2常用纤维简介1-3纤维的物理性质1-4纤维鉴别法第二章纺织工程及人造纤维加工2-1 短纤纺纱工程2-2 混纺纱种类2-3 恒长纤维纺纱工程2-4 恒长纤维的蓬松伸缩加工处理2-5 纱线的撚向2-6 各种纱线的支数计算第三章准备工程3-1 概说3-2 整经工程3-3 上浆工程3-4 併经工程3-5 绫取工程3-6 穿梭工程第四章织布工程4-1 织机之分类4-2 力织机之运动4-3 织机之产量4-4 布料经纬纱辨别法4-5 布面及背面第五章织物组合5-1 概论5-2 基本组织5-3 采用哪一种织法可以获得最强织物5-4 特殊组织第六章针织物6-1 针织工业6-2 重要的针织名词6-3 圈距针的种类6-4 针织物的种类6-5 重要的特别纬编织物6-6 经编织物的6-7 针织物与梭织物的扼要不同点6-8 针织物的瑕疵第七章染整工程7-1 前言7-2 染色坚牢度7-3 染色工程第八章纺织印染工程8-1 前言8-2 印染方法8-3 印染的方式尾：贴合及涂布加工介绍第一章纺织纤维1-1醋酸纤维（Acetate Rayon）三醋酸纤维(Tri-Acetate Rayon)POLYAMIDE）P.A : 尼龙6 尼龙66POLYESTER）P.E.S :特多龙、华龙、违克龙、台丽龙POLYACRYLONITRILE）P.A.C : 爱克龙、卡司米龙polyvinyl Alchohol）P.V.A: 维尼龙（polyethelene）：P.E(polypropylene)：P.P(polyurea)：(Polyurethane)：Spandex 、Lycra天然纤维人造纤维1-2常用纤维简介一、天然纤维：棉、麻、毛、蚕丝1.棉：棉花是依附在棉种子上的种子纤维。
它在世界各地被度泛的使用已超五千年。
生长在美国，最好的海岛棉也是世界上最好的棉花。
其产量很有限，主要是易受虫害。
秘鲁棉（Pima）是一种品质非常好的绵：若在衣服上看到这种标志，即表示这件衣服是用非常好的棉纤维所做成的。
最新《纺织物理与新型纤维》课程简介
《新型纺织纤维》的内容：
新型纺织纤维诞生及发展的背景； 新型纺织纤维制备的方法； 新型纺织纤维结构、性能的表征； 新型纺织纤维用途或潜在用途的分析及拓展；
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1
《纺织物理》本身的创新与发展
1
（1）纺织材料特征性的发现 （2）软物质材料物理的表达； （3）新研究成果的引入，尤其是基本理论
（复合的问题、微、纳尺度问题）；
（4）物理的边缘化： ① 与化学、物理、生物、心理的综合； ② 与数学、物理数学、计算机技术的融合。
பைடு நூலகம்
《新型纺织纤维》的内容：
新型天然纤维素纤维 新型天然蛋白质纤维 新型再生纤维素、蛋白质纤维 新型合成纤维 新型半合成纤维 等等；
《纺织物理与新型纤维》课程简 介
《纺织物理》的内容
包括纤维、纱线、织物三部分
纤维：2/3，是高分子物理的基础，是弹性材料的基 础；是软材料的基础，是单个均匀体的基础，本身特征明 确。
纱线：剩下1/31/5，仅包括几何结构和力学性质。
织物：剩下1/32/5=1/5，较多的定性和经验描述，较少 精准理论与结果。
《纺织物理》的内容
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
纤维的结构 纤维的吸湿性质 纤维的力学性质 纤维的电学性质 纤维的光学和声学性质 纤维的热学性质
《纺织物理》的内容
第七章 纤维的表面性质 第八章 纱线的几何结构 第九章 纱线的力学性质 第十章 织物的结构与性能 第十一章 织物的风格 第十二章 织物的舒适性
纺 织 物 理
。 4.
机织物的厚度与体积 分数
（1）含毛羽的厚度Tmax； （2）织物结构相厚度Ts；
（3）等支持面厚度T0；
（4）压缩形变厚度T；
第二节 织物的几何结构与表征
4. 机织物的厚度与体积分数
第二节 织物的几何结构与表征 织物中的纤维填充密度取决于纤维所占的体积，平纹织 物的体积分数V1可由上述单元几何模型求得：
二、针织物的几何结构 3. 针织物的厚度与体积分数
针织物厚度T与纱线直径之间关系T≥2d
考虑纱线变形直径为d‘（压扁系数），则其间差值e，得
第二节 织物的几何结构与表征
。
针织物体积分数：
第二节 织物的几何结构与表征
三、非织造布几何结构 1. 毛毡
传统毛毡是基于羊毛的差微摩擦效应和高弹性特征， 在热湿力作用下，定向穿插运动而纠缠成毡的结果。
第三节 织物的基本性能
一、织物的基本力学性能 2. 织物的弯曲与起拱
如图所示，在织物发生起拱变形之前，织物上的阻力大多 为纯压缩所致，这时织物的压缩力与变形曲线与弹性体相 近，当压缩力P达到临界值时，织物发生起拱屈曲，随之 其弯曲变形迅速增大，压缩阻力反而减小，即为弯曲变形 所致。
第三节 织物的基本性能
1.线圈长度与密度
基于Peirce模型推广，得到线圈长度l为：
C为横向圈距；W为纵向圈距（圈高）；d为纱线直径；
根据针织物的横密Pc和纵密Pw，得：
为未充满系数和其他参数关系如下：
第二节 织物的几何结构与表征
二、针织物的几何结构 2. Munden的几何模型
基于Peirce模型，r为针编弧线圈半径；
纺织物理
第十章 织物的结构与性能
第十章 织物的结构与性能
纺织物理 第一章 思考题
第一章思考题
1.简述纤维结构的基本概念和主要内容。
2.纤维结构研究的主要方法及其所表征的基本内容。
3.何谓微细结构(fine structure)？其主要表达哪些结构内容？与高分子材料中的“多次
结构”存在何种联系？
4.试述片晶和球晶的结构特征以及相互间关系。
5.试述纤维弱节（weak-link）结构与常规结构的区别，并讨论弱节对纤维性质的影响
和纤维弱节表征的基本方法。
6.试推导依据密度得出的体积结晶度XV和质量结晶度XW表达式，并指出如何获得
式中的三种密度值。
7.了解取向度的表征方法和各自测量原理与一般区别。
8.讨论分子量Mz ≥Mw ≥Mη≥Mn的理论依据。
9.试述棉纤维和羊毛纤维微细结构的同异及结构层次特征。
10.试述人造纤维素纤维的类别及其各自的结构特征（Rayon, modal, polynosic, lyocell,
acetate fiber等）。
11.普通合成纤维（涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶）的结构特征及其与性质的
关系，并讨论其各自与相应差别化纤维的区别。
12.功能和智能纤维的一般特征与区别。
纺织物理
其涉及纤维分子的聚集态结构织态结构以及组织结构的内容主要讨论纤维中长链分子在结晶区和非结晶区中的复杂组合和排列形式以及这些结构块的形态和相互堆砌形式
名词解释
第一章纤维的结构
1、STM:扫描隧道显微镜scanningtunnelingmicroscope
AFM:原子力显微镜atomic force microscope
2、TEM：透射电子显微镜transmission electron microscope
SEM:扫描电子显微镜scanning electron microscope
3、微细结构：其涉及纤维分子的聚集态结构、织态结构以及组织结构的内容，主要讨论纤维中长链分子在结晶区和非结晶区中的复杂组合和排列形式以及这
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第三节 常用纤维的实际结构 二、天然蛋白质纤维
涉及对象：丝、毛 组成主要为氨基酸（NH2 ∙ CHR ∙ COOH) 通过肽链(-CO-NH-)联接而成长链分子；
分子间的作用形式： （1）氢键
丝：半胱氨酸含量极少、 侧基小，氢键为主；
毛：有一定的半胱氨酸，
（2）盐式键 （3）二硫键
第三节 常用纤维的实际结构 二、天然蛋白质纤维
• 光学显微镜、电子显微镜、透射电子显微镜、X射线、 红外、紫外、荧光、拉曼、原子力显微镜、核磁共振；
• 影响纤维理化性能的结构的表征技术： • 热分析、动态和断裂力学法、质谱法等。
第一节 纤维结构理论
一、缨状微胞理论
Nägeli：适宜淀粉和植物 微胞+微胞间质
Meyer & Mark：适宜淀粉和植物 微胞+微胞间质《高等纺 Nhomakorabea材料学》
杜赵群
（东华大学纺织学院） 2013年-2014年第1学期
《高等纺织材料学》
第一章 纤维的结构
《高等纺织材料学》-第一章纤维的结构
第一章纤维的结构
• 纤维结构为纤维固有特征，为本质属性，决定其使用特性。
• 纤维结构的结构层次：
•
微细结构→集聚态结构→织态结构→宏观结构与形态
• 纤维微细结构的表征技术：
第三节 常用纤维的实际结构 四、合成纤维
5. 聚丙烯腈纤维： 结构与晶格示意图 六角或正交晶系
6. 聚乙烯醇纤维： 结构与晶格示意图， 属于单斜晶系
7. 聚氯乙烯纤维：单斜晶系
第三节 常用纤维的实际结构 五、弹性纤维
主要为聚氨酯类纤维，弹性变形大，在于分子链结构 弹性纤维的分子由软链段+交联（物理或化学）组成
=0.835nm，b=1.03nm c=0.79nm，=84°
纤维素II
=0.814nm，b=1.03nm c=0.914nm，=62°
第三节 常用纤维的实际结构 一、天然纤维素纤维
微细结构：基原纤，如苎麻纤维的超薄切片
基原纤→微原纤
第三节 常用纤维的实际结构 一、天然纤维素纤维
微原纤→原纤→纤维
为缨状折叠链片晶 晶胞为单斜晶系、斜方等
四、合成纤维
第三节 常用纤维的实际结构
2. 聚酰胺纤维： 锦纶6 的分子排列图
锦纶66的晶胞结构图
四、合成纤维
第三节 常用纤维的实际结构
3. 聚乙烯纤维： 微细结构的调整
晶格结构图
四、合成纤维
第三节 常用纤维的实际结构
4. 聚丙烯纤维： 丙纶纤维分子的螺旋结构及其球晶
第一节 纤维结构理论
问题产生： 1. 缨状微胞可解释基本的物理性能。 2. 但电子显微镜发现的纤维微细结构（原纤）的解释？ 2. 原纤内结构的假设，缨状微胞、？ 3. 原纤为结晶区？晶区与非晶区的交替？高度有序的无定 形结构？
二、缨状原纤理论
晶区由连续的许多长链分 子规整排列构成； 大分子链从原纤中分裂出 来，为缨状须丛，构成非 晶区
鳞片细胞与鳞片细胞之间通过 细胞间质粘结
细胞间质：三明治结构， 低含硫量/高含硫量/低含硫量
第三节 常用纤维的实际结构 二、天然蛋白质纤维
羊毛的皮质细胞的微原纤结构示意图
正皮质细胞： 巨原纤、微原纤、基原纤
副皮质细胞： 微原纤、基原纤
正、副皮质细胞的双边分布， 羊毛宏观形态卷曲
三、人造纤维
第三节 常用纤维的实际结构
第四节 特种纤维结构的一般概述
五、功能化与差别化纤维的结构
（1）高吸水性纤维 （2）水溶性纤维 （3）光、热敏感性纤维 （4）膜分离中空纤维 （5）过滤纤维 （6）光导纤维 （7）导电纤维 （8）抗辐射、屏蔽纤维 （9）仿真丝差别化纤维
思考问题
• 1、纤维微细结构的理论有哪些？ • 2、液晶材料分子所具备的条件有哪些？为何液晶纺丝的纤维具有高
第三节 常用纤维的实际结构 二、天然蛋白质纤维
羊毛纤维的微细结构
羊毛纤维分为鳞片层、皮质层、髓质层； 为多细胞结构； 皮质细胞和细胞间质堆砌成毛干，表面覆有鳞片细胞。
第三节 常用纤维的实际结构
二、天然蛋白质纤维
羊毛纤维的鳞片结构示意图
鳞片细胞： 外表皮层（高含硫量） 次表皮层（高含硫量） 内表皮层（低含硫量）
大分子链节与纤维轴的平行程度，为平均值。 表征指标Hermans取向因子：
6.取向度分布
涉及纤维径向各层、纤维长度方向各段
第二节 纺织纤维结构特征与表征 7.微细结构尺寸
电子显微镜、原子力显微镜、光学显微镜 超薄切片、冷冻断裂、超声波分离、等离子体刻蚀等
8.空隙形态与大小
气体吸附、显微镜、压汞法、密度法、X射线与电子小角衍射
阐述微胞中的晶体结构
Spearkman： 羊毛
Staudinger：高聚物 具有高的相对分子质量
第一节 纤维结构理论
问题产生： 1. 纤维素及其他聚合物分子的长度问题？ 2. 纤维究竟是分离的晶体组成，还是连续的均匀分子所连 接而成？ 3. 天然纤维与化学纤维的微细结构异同？
缨状微胞结构：
微胞为晶区，由规整 排列的长链分子构成； 微胞间为非晶区，由 晶区伸出的、无规则 排列分子构成，为缨 状须丛
2.微细组织结构 （1）原纤特征
第四节 特种纤维结构的一般概述
（2）层状特征
（3）皮芯特征 （4）微结构的不均一性
第四节 特种纤维结构的一般概述 四、液晶及芳纶高聚物的结构
（1）液晶：具有液态流动特征，又有晶体的有序和光学各向异性特征的物质。
（2）制备方法：溶致液晶高聚物、热致液晶高聚物 （3）液晶纺丝结构
二、纤维结构的表征 1. 聚合度及其分布
凝胶色谱法、粘度法、光散射法、端基法 相对分子质量的均值： Z均、重均、粘均、数均（大→小）
2. 链段长度
可运动的最小独立单元，公式
均方末端距
第二节 纺织纤维结构特征与表征
3.结晶度
体积结晶度 重量结晶度
4.结晶区分布
第二节 纺织纤维结构特征与表征
5.取向度
的弹性差异？
第三节 常用纤维的实际结构
1. 聚酯纤维： 由刚性的苯环链段+柔性链亚甲基，由酯基联接
涤纶晶区中分子链节的构型为反式构型，非晶区中的为顺式/旁式结构
涤纶为缨状折叠链片晶 晶胞为三斜晶系
四、合成纤维
第三节 常用纤维的实际结构
2. 聚酰胺纤维： 柔性链亚甲基的多个组合，由酰胺键联接
涤纶晶区中分子链节的构型为反式构型，非晶区中的为顺式/旁式结构
第一节 纤维结构理论 三、折叠链片晶体理论
适用于合成的高分 子量的化学纤维
第一节 纤维结构理论 四、纤维结构的其他理论 1. 准结晶状态结构
第一节 纤维结构理论
四、纤维结构的其他理论 2. 无定形结构
3. 缺陷结晶形结构
基于金属结构，无 序区为结晶区中的 缺陷构成
第一节 纤维结构理论 四、纤维结构的其他理论 3. 串晶结构
由于C-F的强极性，纤维分子高度对称、整体不带极性；
氟作用半径大，分子量呈螺旋状结构
晶胞有2种：三斜晶系、六方晶系
第四节 特种纤维结构的一般概述 二、聚合物共混体纤维结构
包括：均相共混、非均相共混、双组份
第四节 特种纤维结构的一般概述
三、碳纤维结构
1.结晶与取向结构 石墨烯与碳纤维
三、碳纤维结构
（2）天然生长的形态缺陷：风蚀、鳞片鼓胀、局部畸变
第一节 纤维结构理论
（3）加工损伤：运输与加工过程中与机械的相互作用
（4）内部结构缺陷：纤维原料的不均匀、加工与环境参数的变化
第二节 纺织纤维结构特征与表征
一、纺织纤维结构的一般特征
1.基本要求 （1）分子链长度 （2） 线型长链、短支链、柔性 （3）分子间相互作用 （4）分子排列的取向、结晶，空隙或空间
第一节 纤维结构理论
五、纤维的弱节结构理论 1. 弱节的定义与内涵
由于结构弱节与形态弱节的差异，导致对应区域的力学 性质较弱；
结构弱节：纤维内部结构和外观形态的不匀或缺陷
形态弱节：纤维明显的几何细颈部位、生长或加工、自然和 人为造成的
第一节 纤维结构理论
（1）纤维的细节：纤维均匀地由细→粗、由粗→细
蛋白质纤维的结晶和取向
丝：更易形成结晶，取向度较高， 毛：取向度相比较低，结晶度较低，结晶颗粒小，但弹性好（二硫键的交联） 结构可互换：热、湿和时间激励， a螺旋←→ 折叠
第三节 常用纤维的实际结构 二、天然蛋白质纤维
蚕丝的微细结构
蚕丝：由丝胶合丝素构成 丝素一般由微原纤、原纤构成，微原纤组成原纤，原纤基本上呈同心环状分 布，构成丝素的层状结构。
物理交联 化学交联
第四节 特种纤维结构的一般概述
有别于普通的三大类纤维（天然、人造和合成纤维），主 要指：
（1）高性能纤维：芳纶、超高分子量聚乙烯、碳纤维等； （2）功能纤维：导电、水溶、过滤、变温、防辐射等； （3）差别化纤维：异形、超细、高收缩、高吸湿、抗静电、抗起毛起球、 阳离子可染等。
一、聚四氟乙烯纤维结构
粘胶纤维的结晶形式
微细结构：基原纤、微原纤、原纤
粘胶皮芯层结构： 皮层：取向度高、结晶度低、结晶
颗粒小，结晶分布均匀；具有高强、韧 性好，如高强粘胶；
芯层：结晶度高、颗粒大、空隙大， 但吸湿稳定性好，如全芯层的富强粘胶， 以及近似的tencel纤维。