纺织材料的热学光学和电学性质

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两端压差大
导热系数λ
两端无压差 静止空气
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
体积重量(δ )
图8-1 纤维层体积重量和导热系数间的关系
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3.增强服装保暖性的途径 （1）尽可能多的储存静止空气；（中空纤维、 多穿衣服、不透水） （2）降低W； （3）选用λ 低的纤维； （4）加入陶瓷粉末等材料。
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4.绝热率T 表示纺织材料的绝热性指标。
Q0 Q1 T Q0
式中：Q0-热体不包覆试样时单位时间的散热量（J）； Q1-热体包覆试样后时单位时间的散热量（J）；
T值越大保暖性越好
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二、热对纺织材料的影响
纺织材料受热时，内部结构和性质会发生变 化。根据受热时的变化现象，纺织纤维可分两类。 热塑性纤维：在较高温度时会发生软化、熔 融的纤维，如涤纶、锦纶、醋酸纤维等。 非热塑性纤维：在较高温度时不出现熔融而直 接发生分解、炭化的纤维，如棉、羊毛、蚕丝等。
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2、分类 按燃烧性能不同分：易燃、可燃、难燃、不燃。
燃烧性能的分类
分类 不燃 LOI(%) ≥35 燃烧状态 纤维品种 多数金属纤维、碳纤维、 常态环境及火源 石棉、硼纤维、玻璃纤 作用后短时间不 维及PBO、PBI、PPS 燃烧 纤维
难燃 可燃
26~34 20~26
芳纶、氟纶、氯纶、改 接触火焰燃烧， 性腈纶、改性涤纶、改 离火自熄 性丙纶等
锦纶比热大，其不易随温度变化，夏天穿着锦纶服装， 有明显的“冷感”。 3
2 影响比热容的因素： （1）环境温度：温度提高，C增大。 （2）环境相对湿度：随回潮率增加而增大。 （3）纤维中孔洞和纤维间缝隙:随孔隙率增
加而下降。
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（二）热焓 表示物质系统能量状态的参数。 H=U+PV U-系统的内能 P-压强 V-体积 比热容：温度升高1℃时单位质量物质热焓的增量。
T1
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常见纤维的导热系数（在室温20℃时测得）
纤维种类 棉 λ (W· m/m2· ℃) 0.071-0.073 纤维种类 涤纶 λ (W· m/m2· ℃) 0.084
羊毛
蚕丝 粘纤 醋纤
0.052-0.055
0.050-0.055 0.055-0.071 0.050
腈纶
丙纶 氯纶 ★静止空气
0.051
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（3）影响合纤织物热定形效果的因素 1）温度（最主要因素） 2）时间 ：低温时间长，高温时间短 3）张力 4）冷却速度：要迅速冷却，以使新的结合点很 快“冻结” 5）定形介质
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合成纤维与毛纤维热定形异同
相同：都是通过定形来达到使产品尺寸稳定。 不同： (1)合成纤维主要通过玻璃态的“冻结”来定形； 毛纤维则是通过分子间化学联结键的“重 建”(如二硫键)定形。 (2)合成纤维定形时可伴随有晶型的改变；而毛 纤维没有。 (3)合成纤维的玻璃化温度明显；而毛纤维则不 明显且多变。 (4)合成纤维可用干热来定形；毛纤维用干热无 法获得良好的定形效果。
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（2）高弹态 宏观力学特征：变形能力较大，强度较小。 内部结构特点：具有比较大的运动单元――链 段，大分子可通过链段的运动使其伸展或卷缩，但 没有分子链的滑移。 （3）粘流态 宏观力学特征：发生不可逆变形，纤维呈现粘 性流动。 内部结构特点：整个大分子链具有较高的运动 能，有较强的滑动能力。
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（四）纺织材料的燃烧性能 1、极限氧指数LOI
极限氧指数LOI (Limiting Oxygen Index)：将 材料点燃在氧、氮大气中，维持材料燃烧所需要的 最低含氧量的体积百分比。
V氧 LOI 100% V氧 பைடு நூலகம்氮
LOI越大，材料越难燃。
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点燃温度： 火焰最高温度： 续燃时间： 阴燃时间： 损毁长度： 火焰蔓延速率： 火焰蔓延时间： 熔孔时间及熔滴：
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2、热定形 （1）基本概念 热塑性：将合成纤维或制品加热到玻璃化温度 以上，并加一定外力强迫其变形，然后冷却并 去除外力，这种变形就可固定下来，只要以后 不超过这一处理温度，形状基本上不会发生变 化。这种性质称之为热塑性。 热定形：利用合纤的热塑性，将织物在一定张 力下加热处理，使之固定于新的状态的工艺过 程。
红色
橙色 黄色 绿色 蓝色 紫色
700
610 580 510 470 420
620-780
595-620 575-595 480~575 450~480 380~450
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2.纤维的光泽 光泽是纺织材料的重要外观性质。光泽取决于 对可见光的反射情况。当光线射到纺织材料的表 面时，在纤维和空气的界面上同时产生反射和折 射，光的一部分被反射，另一部分折射光在纤维 内部进行，当达到另一界面时，再产生反射和折 射。
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（2）热定形的机理 合成纤维（热塑性）：纤维处于高弹态，分子链 段移动，在新的位置重新建立新的结合，冷却后新 结构得以固化。（针对无定形区） 棉、麻：结晶度高，类似合成纤维的定形机制不 存在或太少，无法进行（类似合成纤维的），获得暂时 性定形。 羊毛：湿热和力的作用打开二硫键，并在新的位 置重键，获得半永久性定形。
第二章 纺织材料的热学、光学和电学性质
第一节
热学性质
与温度相关联的物理性质，称为热学性质。
一、比热容与热焓 （一）比热容 1 概念：质量为1g的纺织材料，温度升高（或降 低）1℃所吸收（或放出）的热量。单位，J/g· ℃。 比热值的大小，直接反映了材料温度变化的 难易程度。
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常见干纺织材料的比热（测定温度20℃）
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（五）熔孔性 1、概念 熔孔性：涤纶和锦纶等合成纤维织物，接触到 火星等热体时，在织物上形成孔洞的性能。 抗熔性：抵抗熔孔破坏的性能，称～。 2、影响熔孔性的因素 （1）热体的温度 （2）热体的作用时间、热体的热量 （3）纤维熔点、分解点、分解所需的热量、导热 系数、回潮率大小等
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3、测量方法 （1）落球法 （2）烫法：热体（金属棒、纸烟等）接触试样一 定时间，观察熔融状态。 天然纤维和粘胶的抗熔性好，涤纶、锦纶等的 抗熔性差。 4、改善织物抗熔性的方法 （1）与天然纤维混纺 （2）制造包芯纱（锦纶、涤纶外包棉） （3）对织物进行抗熔、防熔整理
寻常光：遵守折射定律，快光(o)，振动面⊥光轴,折
射率n⊥ 非寻常光：不遵守折射定律，慢光(e)，振动面‖光轴, 折射率n‖ 双折射率：△n=n‖- n⊥
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纤维双折射率的大小，与分子取向度和分子 本身的不对称程度有关。分子与纤维轴平行排列 时双折射率大，大分子紊乱排列时双折射等于零， 故可利用双折射率来比较同种化纤取向度的高低。
入射 反射1 2 3
4
空气 层1 层2 层3 层…
（4）纤维彼此排列的平顺程度 纱线表面的纤维沿纱轴向排列，粗细均匀，毛 羽少，光泽好。 （5）化纤中加TiO2可消光 TiO2改变光线的反射情况。
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二、折射与双折射 双折射：光线投射到纤维上时，除了在界面上 产生反射光外，进入纤维的光线被分解成两条折 射光。纺织纤维的这种光学性质，叫双折射。
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第二节 光学性质
纺织纤维在光照射下表现出来的性质。包括，
色泽（颜色和光泽）
折射与双折射 耐光性
光致发光
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一、色泽 1. 纤维的颜色 纤维的颜色取决于纤维对不同波长色光的吸 收和反射能力。 天然纤维的颜色,取决于品种、生长过程中的 外界因素；化纤，与纺丝工艺有关。
各种颜色的波长与波长范围（mm） 颜色感觉 标准波长 波长范围
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（一）两种转变和三种力学状态 热塑性纤维在不同的温度下，其伸长变形和弹 性模量随温度变化的曲线－－热机械曲线。如图。
热 塑 纤 维 的 热 机 械 曲 线
两个转变区：玻璃化转变 区、粘弹态转变区
三种力学状态：玻璃态、 高弹态、粘流态
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1、三种力学状态
（1）玻璃态 宏观力学特征：模量高，变形能力较差，强 度高，纤维坚硬，类似玻璃，显得脆。 内部结构特点：大分子的热运动能较低，整 个大分子处于“冻结”状态，运动单元只是一些 小的链节、侧基、支链。 绝大多数纤维在常温下都处于玻璃态。
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3. 影响光泽的因素 （1）纤维的纵向形态：表面光滑，粗细均匀，光 泽好，如丝光棉、没有卷曲的化纤长丝。 （2）截面形态 圆形截面：透光能力强，观感明亮，易形成极光， 纤维绕轴心转动光泽不变； 三角形截面：可发生全反射、有闪光效应。
入射 反射3 折射3 反射1
折射1
反射2
折射2
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（3）纤维层状结构 使纤维光泽强而不耀眼。
可点燃，能续燃， 涤纶、锦纶、维纶、羊 但燃烧速度慢 毛、蚕丝、醋酯纤维等
易燃
≤20
易点燃，燃烧速 丙纶、腈纶、棉、麻、 度快 粘胶纤维等
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3、提高纺织材料难燃性途径 1) 进行阻燃整理
2) 制造阻燃纤维：a）纺丝液中加入防火剂制 成阻燃纤维；b）用难燃的聚合物纺成阻燃纤维， 如诺麦克斯（Nomex）等
材料 棉 羊毛 桑蚕丝 亚麻 大麻 黄麻 比热值 （J/g· ℃） 1.21～1.34 1.36 1.38～1.39 1.34 1.35 1.36 材料 粘胶纤维 锦纶6 锦纶66 涤纶 腈纶 丙纶(50℃) 比热值 （J/g· ℃） 1.26～1.36 1.84 2.05 1.34 1.51 1.80 材料 静止空气 芳香聚酰胺 纤维 醋酯纤维 玻璃纤维 石棉 水 比热值 （J/g· ℃） 1.01 1.21 1.46 0.67 1.05 4.18
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常用纤维的耐热性：
天然纤维：纤维素纤维比蛋白质纤维好 合成纤维：涤纶>腈纶>锦纶>维纶；
碳纤维、玻璃纤维相当好