纤维的热学、光学、电学性质

0.15
0.125 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 纤维排列方向角αf (°)
h
14
纤维细度和中空度
纤维细度↓，导热系数↓。 纤维中的空腔量↑，纤维集合体的导热系数↓。
环境温湿度
纤维材料导热系数随温度升高而增大。 回潮率越高，λ↑。
h
15
3.绝热率
定义：纤维材料隔绝热量保持温度的性能
为传导截面积(m2)，d为纤维制品厚度(m)；ΔT为纤维
材料两表面之间的温度差 。
h
9
• 导热性：在有温差的情况下，热量从高温向低 温传递的性质。 • 保暖性：抵抗这种传递的能力。 • 导热系数与集合体的体积重量的关系
λ
纤维层
空 气
δk
δ
h
10
纤维制品 棉纤维
λ(W/m·℃) 0.071～0.073
h
19
热力学性质：在温度变化过程中，纺织材料的 机械性质随之变化的性质
两相结构
结晶区：熔融前的熔融态，刚性体、强力高、 伸长小、模量大 ；熔融后的熔融态，黏性流动 体
无定形区：玻璃态、高弹态、黏流态
h
20
（一）熔点
熔点：晶体从结晶态转变为熔融态的转变 温度
低分子物的相变--熔点； 高聚物的融化--熔程 熔点受结晶度和晶粒状态影响
h
21
两种转变和三种力学状态
(a)
玻
玻璃态
璃 化
转
变
区
高弹态
粘 弹 粘流态 转 变 区
形变
交联型分子
Tg(℃)
温度
Tf(℃)
非晶态材料的热机械Baidu Nhomakorabea质
玻璃态、高弹态和粘流态称为高聚物的力学三态。
h
22
（二）玻璃态
玻 璃
玻 璃 化
形
态转
变
II
变 I区
温度
III
由玻璃态向高弹态发
生突变的区域叫玻璃
化转变区，玻璃态开
h
3
一、热学指标
1.比热C（specific heat ）
质量为1克的纺织材料，温度变化1℃所吸收
或放出的热量：J/g·℃
c0
q mT
式中：Co——干纤维的比热（J/g·K），M——干纤维的质 量， △T——温度的变化，q——纤维吸收或放出的热量。
比热值的大小，反映材料释放、贮存热量的 能力
h
4
λ∥ 1.1259
λ⊥ 0.1598
羊毛纤维
0.052～0.055
0.4789 0.1610
蚕丝纤维
0.05～0.055
0.8302 0.1557
粘胶纤维
0.055～0.071
0.7180 0.1934
醋酯纤维 羽绒 木棉 麻
0.05 0.024 0.32
1.6624 0.2062
涤纶
0.084
0.9745 0.1921
h
8
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。
在数值上为在传热方向纤维材料厚度为1m,面积为 1m2，两个平行表面之间的温差为1℃，1h内通过材 料传导的热量焦耳数。
单位：W/m·℃
Qd
T t s
λ是导热系数(W/m·℃)；Q为热量 (J)；t为时间(s)，s
腈纶
0.051
0.7427 0.2175
锦纶
0.244～0.337
0.5934 0.2701
丙纶
0.221～0.302
氯纶
0.042
静止干空气
0.026
—
纯水
0.697 h
—
—
—
11
影响导热系数的因素
纤维的结晶与取向
有序排列的晶格→导热系数↑ 热传导的各向异性
纤维集合体密度
密度在0.03～0.06g/cm3，导热系数λ最小
h
17
5.保暖率
描述织物的保暖性能
在保持热体恒温的条件下，无试样包覆时消耗 的电功率和有试样包覆时消耗的电功率之差，占 无试样包覆时消耗的电功率的百分率
数值越大，说明该织物的保暖性能越强
h
18
第一节 热学性质
一、纺织纤维的导热与保温 二、纤维的热力学性质 三、纤维的耐热性与稳定性 四、纤维的热膨胀与热收缩 五、纤维的热塑性和热定型 六、纤维的燃烧性能 七、纤维的熔孔性
h
12
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 )
纤维层体积重量和导热系数间的关系
h
13
纤维排列方向
纤维平行于热辐射方向排列时，导热能力较强
0.275
0.25
热传导能力
导 0.225
热 系
0.2
数 0.175
热辐射 方向
αf
纤维层 方向
湿纤维的比热为：
CC01M 0(0 CwC0)
式中：C——湿纤维的比热（J/g·K），Co——干纤维的比热 （J/g·K），Cw——水的比热（J/g·K），M——纤维含水率。
h
5
常见干燥纺织纤维的比热 单位：J/g·℃
纤维 种类
棉
羊毛
比热值
1.21～ 1.34 1.36
纤维种 类
粘胶纤 维
锦纶6
始向高弹态转变的温
度称为玻璃化转变温
比热值
1.26～ 1.36 1.84
纤维种类 比热值
芳香聚酰 1.21 胺纤维
醋酯纤维 1.46
桑蚕 1.38～ 锦纶66
2.05
玻璃纤维 0.67
丝
1.39
亚麻
1.34
涤纶
1.34
石棉
1.05
大麻
1.35
腈纶
1.51
水
4.18
黄麻
1.36
丙纶
1.80
(50℃)
空气
1.01
h
6
影响比热的因素
温度与回潮率的影响
第八章
纤维材料的热学、光学、电学性质
h
1
第一节： 热学性质 第二节： 光学性质 第三节： 电学性质
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2
第一节 热学性质
一、纺织纤维的导热与保温 二、纤维的热机械性能曲线 三、纤维的耐热性与稳定性 四、纤维的热膨胀与热收缩 五、纤维的热塑性和热定型 六、纤维的燃烧性能 七、纤维的熔孔性
绝热率T为：
TQ 0Q 110 % 0 t0 t110 % 0
Q 0
t0
Q0被包覆的热体一定时间后的散热量 Q1未包覆的热体相同时间后的散热量 ∆t0--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）
h
16
4.克罗值
定义：它的定义是在温度为20℃，相对湿度不 超过50%，空气流速不超过10cm/s的环境中， 一个人静坐并感觉舒适时衣服所具有的热阻，称 为1克罗。 1克罗=4.3×10-2℃·m2·h/J=155m2·℃/W
纤维吸湿热随温度升高而增大
比热(J/g·℃)
3
2.5
80℃
40℃
2
20℃
1.5
0℃
1
0.5 0
10
20
30
40
回潮率(%)
羊毛纤维比热与回潮率和温度的关系
h
7
纤维结构的影响
dH/dt (J.s-1)
1350 1270
H=202J/g
H=175J/g
80
100
120
140
160
T/℃
不同取向聚乙烯纤维的DSC图谱