第六章 纤维
纤维化学与物理课件第六章 合成纤维
(5)染色性能
✓常用有机溶剂如丙酮、苯、三氯甲烷、苯酚-氯仿、苯酚氯苯、苯酚-甲苯在室温下能使涤纶溶胀,在70℃-110℃下 很快溶解。
✓涤纶还能在2%的苯酚、苯甲酸或水杨酸的水溶液、0.5% 氯苯的水分散液、四氢萘及苯甲酸甲酯等溶剂中溶胀,所 以酚类化合物常用作涤纶染色的载体。
(6)起毛起球现象
(7)静电现象
(8)低聚物及其对染色性能的影响
(9)其它理化性能--燃烧性、对微生物作用的稳定性、耐光性
三、其它聚酯纤维
❖1.阳离子可染聚酯(CDP或CDPET)纤维
▪ 在PET分子链中引进能结合阳离子染料的酸性 基团,采用共聚、接枝共聚等方法在PET大分 子链上加入第三或第四单体,即制备得阳离子 染料染色的改性涤纶
❖9.三维卷曲中空聚酯纤维
▪ 填充、保暖纤维 ▪ 四孔、七孔甚至九孔
②弹性和耐磨性:涤纶无论是承受拉伸、弯曲还是承受剪 切形变时,均具有良好的弹性回复性能。快速地加负荷, 然后去负荷,1min后涤纶的弹性回复率为:伸长2%时, 弹性回复率为97%;伸长4%时,弹性回复率为90%;伸 长8%时,弹性回复率为80%。由于涤纶的弹性模量高, 受力不易变形,又由于涤纶的弹性回复率高,变形后容易 回复,再加上吸湿性低,所以涤纶织物穿着挺括,形状稳 定性好。
5.差别化纤维 6.异形纤维
➢ 异形纤维定义 ➢ 异形纤维的特点
异形纤维具有特殊的光泽,并具有蓬松性、耐污性和 抗起球性,纤维的回弹性与覆盖性也可得到改善。如下:
✓三角形横截面的涤纶或锦纶与其它纤维的混纺织物有闪光效应; ✓十字形横截面的锦纶回弹性强; ✓五叶形横截面的涤纶长丝有类似真丝的光泽、抗起球、手感和覆盖性良好; ✓扁平、带状、哑铃形横截面的合成纤维纤维具有麻、羚羊毛和兔毛等纤维的 手感和光泽; ✓中空纤维的保暖性和蓬松性优良,某些中空纤维还具有特殊用途,如制作反 渗透膜,用于人工肾脏、海水淡化、污水处理、硬水软化、溶液浓缩等。
第六章 合成纤维ppt课件
双层型:并列型、皮芯型。
多层型:海岛型、木纹型、多芯型、放射型等。
几种复合纤维截面形状:见P250图6-2。
7.复合纤维
7.复合纤维
性能:根据不同聚合物的性能及其在纤维横截面上 分配的位置,可以得到许多不同性质和用途的复合纤 维。如:
并列型复合和偏皮芯型复合纤维:因两种聚合物热 塑性不同或在纤维横截面上不对称分布,在后处理过 程中产生收缩差,从而使纤维产生螺旋状卷曲,可制 成具有类似羊毛弹性和蓬松性的化学纤维。
复合纺丝设备:由螺杆挤出机、计量泵和复合纺丝 组件组成。其中复合纺丝组件是关键部件,纺丝组件 的形式改变,就可生产出各种类型的复合纤维。
8.超细纤维 纤维分类:按单纤维的线密度分类。
常规纤维:单纤维线密度1.5~4dtex。
细旦纤维:单纤维线密度0.55~1.44dtex,主要用于 仿真丝轻薄型或中厚型织物。
4.合成纤维的起始原料:石油、天然气、煤、农副产 品。 5.合成纤维的加工过程
低分子单体→聚合→纺丝成形→后加工 6.合纤的优缺点 优点:强度高、弹性好、耐穿耐用、光泽好、化学 稳定性强、耐霉腐、耐虫蛀、······ 缺点:吸湿性差、耐热性差、导电性差、防污性差 、易起毛起球、不易染色、腊状手感、······
用于纺织品的合纤:涤、锦、腈、氨、丙和氯纶等。
3.合纤发展历史:20世纪30年代末、40年代初开始。 1939年:锦纶66,美国称尼龙66。 1941年:锦纶6。 20世纪50年代:涤纶、腈纶。 20世纪40~50年代:氯纶和维纶。 20世纪60年代:丙纶。 20世纪70年代后:第二代合纤――改性纤维即新型 合成纤维(新合纤或差别化纤维)及特种纤维。
分类:干热、湿热收缩。
纺织物理第六章纤维的热学性质
定义
热容是描述物质在加热或冷却过程中吸收或释放热量能力的物理量。
分类
根据热容与温度的关系,可分为定容热容和定压热容。在等温过程中,定容热容表示单位 质量的物质温度升高或降低1K时所吸收或释放的热量;定压热容表示在等压过程中,单 位质量的物质温度升高或降低1K时所吸收或释放的热量。
影响因素
物质的种类、温度和物态。
重要性及应用
重要性
热学性质是纤维的基本物理性能之一,对于纺织品的加工、性能优化以及穿着 舒适性等方面具有重要影响。
应用
纤维的热学性质在纺织品的加工过程中,如热定型、染色、印花等环节中有着 广泛的应用。同时,纤维的热学性质也直接影响着纺织品的保暖性、透气性、 舒适性等性能。
02
纤维的热学性质
热容
学习纺织材料的热防护 技术,如阻燃、隔热等 技术在纺织品中的应用。
THANKS
感谢观看
热氧化
纤维在高温下与氧气发生反应, 产生氧化产物,如二氧化碳、水 蒸气等。热氧化会导致纤维质量 减轻,性能下降。
热色效应
• 热色效应是指纤维在受热时颜色发生变化的现象。不同纤维的 热色效应不同,有些纤维在受热时会变色,而有些则不会。热 色效应在纺织品加工中具有重要应用,如染色、印花等。
热防护与阻燃
热分解温度
热分解温度是指纤维材料开始发生分解反应的温度。通过测定热重曲线,可以得 到纤维材料的热分解温度和分解速率等数据。
热处理与加工性能测试
熔融温度与黏度
熔融温度是指纤维材料开始熔化的温度,黏度则表示纤维材料在熔融状态下的流动性能。这些数据对于纤维的加 工工艺和产品质量具有重要意义。
热加工温度范围
热防护
纤维的热稳定性与其热防护性能密切 相关。热防护性能好的纤维能够在高 温下保持较好的机械性能和化学稳定 性,不易燃烧或分解。
纺织物理第六章纤维的热学性质
一、纤维的热力学状态与转变
1.非晶态高聚物的热力学状态与转变
(4)粘弹转变区:也是一个对温度十分敏感的区域,链段 可沿作用力方向协同运动。这不仅使分子链的形态改变,而 且导致大分子链段在长范围内发生相对位移,聚合物开始出 现流动性,模量迅速下降2个数量级,形变迅速增加。此转 变温度称为粘流温度,用Tf表示。
(3)高弹态:链段的运动,改变构象以适应外力的作用。 受力时,分子链在力场作用下可从卷曲状态变到伸展状态, 外力除去,分子链又可通过单键的内旋转和链段运动回复到 原来的卷曲状态。高弹性的模量为105~107 Pa,比普弹性的 模量(1010~1011 Pa)小得多;形变可达100-1000%,比普弹 形变(0.01%~0.1%)纺大织物得理第多六。章纤维的热学性质
纺织物理第六章纤维的热学性质
一、纤维的热力学状态与转变
1.非晶态高聚物的热力学状态与转变
(1)玻璃态:链段处于被冻结的状态,只有那些较小的运 动单元,如侧基、支链和小链节等能够运动。
(2)玻璃化转变区:是非晶态高聚物材料对温度十分敏感 的区域。在3-5℃范围内,几乎所有性质都发生突变(如热膨 胀系数、模量、介电常数、折光指数等)。从分子运动机理 看,在此温度范围,链段开始解冻,即链段运动被激发。此 转变的温度称为玻璃化温度,通常用Tg表示。
纺织物理第六章纤维的热学性质
第一节 纤维的热力学状态与性质
本节将对纤维各典型热力学状态的特征与产生机制及其 相关性质作基本叙述。
纤维的 热力学性质
有关 是温度的函数
分子的结构 热运动状态 纤维的性状
GP(t,T)
影响纤维的成形加工和使用性能
纺织物理第六章纤维的热学性质
第一节 纤维的热力学状态与性质 一、纤维的热力学状态与转变 1.非晶态高聚物的热力学状态与转变 对一非晶态高聚物试样施加一恒定而较小的应力,在等速升 温的环境下观察试样形变与温度的关系,可得图6- 1中所示 的曲线。通常称为温度-形变曲线或热机械曲线。 根据试样的力学性质随温度变化的特征,可以把非晶态高聚 物按温度区域的不同,划为三种力学状态:玻璃态、高弹态 和粘流态。并相应地形成两个转变区:玻璃化转变区和粘弹 转变区。三种力学状态及两种转变区的特征是非晶态高聚物 内部分子处于不同运动状态的宏观表现。
第六章纤维的表面性质
逆 >顺
顺
拉伸
A
拉伸 回缩 F顺小
A' F逆大
逆
强作用,且 大
A'' 移动量
图6-22 羊毛差微摩擦效应
图6-23 羊毛毡缩过程示意图
毡化(毡缩性):羊毛纤维在热、湿、机械综合 作用下,向根部方向移动,纤维相互穿插、纠缠 并越收越紧,最终形成毡制品。
羊毛集合体的毡化就是由差微摩擦效应,加上羊 毛的高弹性伸长率和促进羊毛弹性伸长与回复的 热、湿、机械综合作用完成的。
图6-8 棉纤维的表面形态
2. 麻纤维
苎麻纤维表面有许多微细沟槽和残余果胶,使苎麻表面变得 粗糙,这是苎麻刺痒的另一原因。
3. 毛发类纤维 (1) 羊毛纤维 伪棱脊 鳞纹
鳞片外形轮廓以及鳞片的伪鳞脊是构成羊毛表面鳞片花纹的 主要原因。通常羊毛的细度越细,其表面的鳞片度越高,鳞 片重叠数越多、厚度越厚,鳞片的环状完整性也越高。
第二节
纤维的表面特征
一、天然纤维的表面特征 1. 棉纤维
棉纤维表面分布着微小的突起条纹(棱脊状条纹),是棉纤 维交叉移动时轻微跳动和铮铮做响的主要原因,影响纤维的 可纺性,特别是在动态滑移过程中,其作用尤为重要。微条 纹产生的起皱表面结构,有利于纤维的点接触,而且是柔性 点接触,使纤维耐疲劳和磨损,并不涩不沾。
摩擦系数
硬体 软体
O
粗糙度r
图6-18 摩擦系数μ与粗糙度r的关系
(6) 纤维外观形态及表面附着物的影响
(纤维截面形状与卷曲) (抱合力)
(7) 环境温湿度的影响
2. 粘-滑现象
纤维间相对低速滑移时,会发生时而保持不动(粘), 纤维产生变形或同向移动;时而又相对快速滑移(滑),这 种现象称为粘-滑现象。
(纤维化学与物理)第六章蛋白质纤维的结构和性能
氢键
2.蛋白质分子间的作用力
COHN
盐键(离子键) 末端或侧基上的羧基和氨基
C-O 3 H + N O在一定条件下形成
二硫键
CH2 S S CH2
一般由胱氨酸提供 主要存在于羊毛中
疏水键 非极性基团之间的作用力
二、蛋白质的两性性质和膜平衡
(一)两性性质
所含酸碱性基团
末端:-NH2,-COOH 侧基:-NH2,-COOH ,
60
结 50
合 的
40
盐 酸
30
毫 20
克 分
10
子0
0 1 2 3 4 5 6 7 pH
酸和盐浓度对吸酸值的影响
l = [ H + ]外
[ H + ]内
l = C2 + C3
C2 - C1 + C3
1.若C2=0,不加酸,无意义
2.若C3=0,不加盐
λ=C2/(C2-C1)
[H+]外 > [H+]内
——内滴定曲线
可测蛋白质的最大吸酸值
可测蛋白质的氨基含量
第二节 蚕丝和羊毛的形态结构
一、蚕丝的形态结构
蚕丝的特点
明亮的光泽 平滑和柔软的手感 较好的吸湿性 轻盈的外观 …
蚕丝的分类
家蚕丝:桑蚕丝(真丝) 野蚕丝:柞蚕丝、蓖麻蚕丝、木薯蚕丝
蚕的吐丝过程
蚕腹部丝腺体合 成蛋白质 (一对)
pH外 < pH内
3.若C2很大,加浓酸
λ→1
[H+]外≈ [H+]内
pH外≈ pH内
最大吸酸值相近
但蛋白质可能水解
酸和盐浓度对吸酸值的影响
[H + ]
第六章纤维装饰织物与制品料
六、高级墙面装饰织物
锦缎、丝绒、呢料等
七、窗帘(粗料、绒料、薄料、网扣及抽纱)
八、皮革与人造革
特点:柔软,消声,温暖,耐磨 使用场所:健身房,幼儿园,录音室,电话间,小餐厅,会客 室等
一、矿渣棉装饰吸声板
第四节 矿物棉装饰吸 声板
矿渣棉:棉状人造无机纤维,保温隔热吸声抗震不燃 胶粘剂等,加压成型、烘干、固化、切割、贴面等
五、挂毯
挂在墙上供人观赏的地毯称为挂毯。它有 吸音、隔热、等实用功能,又给人以美的 享受。一般采用纯毛和丝制作。
第三节 墙面装饰织物
一、织物壁纸
1、纸基:以棉、麻、毛等天然纤维制成的各种色泽,花色和 粗细不一的纺线,经特殊工艺处理和巧妙的艺术编排,粘合于 基纸上而制成 2、麻草:以纸为基底,以编织的麻草为面层,经复合加工而 制成的墙面装饰材料。
二、玻璃纤维印花贴墙布
以中碱玻璃纤维织成的布为基材,表面涂以耐磨树脂,并印上 彩色图案而制成 特点:本身具布纹质感,经套色印花后,装饰效果好,且色彩 鲜艳,花色繁多,在室内使用不退色,不老化,尤其防火性和 防水性好,耐湿性强,可用皂水洗刷,价格低廉,施工简单, 粘贴方便。
注意
三、无纺贴墙布
采用棉麻等天然纤维,或涤腈等合成纤维,经过无纺成型、上树 脂、印刷彩色花纹等工序而制成。 分类:棉、麻、涤纶,腈纶等几种 特点:挺括、富有弹性、不易折断,纤维不老化、不散失,对皮 肤无刺激作用,颜色鲜艳,图案雅致,具有一定的透气性和防潮 性,可擦洗而不退色,且粘贴施工方便。 适用:内墙装饰
四、化纤地毯
化纤地毯的优点:可机械化生产,不霉、不蛀、耐腐蚀、质轻、耐
磨性好、富有弹性、脚感舒适、吸湿性小、易于清洗、铺设简便、 价格较低。 缺点:易变形、易产生静电、易产生吸附性和粘附性污染、遇火易 局部熔化。 结构:化纤地毯由面层、防松涂层、背衬三部分组成。 面层:以化学纤维(丙纶、腈纶、涤纶、绵纶)为原料,采用机织 和簇绒等方法加工成为面层织物。 化纤地毯机织面层的纤维密度较大,毯面平整性好,但工序较多, 织造速度不及簇绒法快,故成本较高。 防松层是涂于面层强物背面初级背衬上的涂层。 背衬是将麻布与已经防松涂层处理过的初级背衬相粘合,以形成次 级背衬。 化纤地毯按织造方法的不同,可分为簇绒地毯、针刺地毯、机织地 毯、粘合地毯、静电植绒地毯。
第六章 纺织纤维的吸湿性
第六章纺织纤维的吸湿性1、名词解释:回潮率:湿重对干重之差与干重的百分率含水率:含水率是水重占纤维湿重的百分率平衡回潮率:公定回潮率:标准回潮率:公定重量:吸湿平衡:吸湿等温线:在大气压力和温度一定且不变的条件下,材料的吸湿平衡回潮率随相对湿度变化的曲线吸湿等湿线:相对湿度一定时,平衡回潮率随温度变化的曲线吸湿滞后性:在同一空气条件下,纺织材料吸湿平衡回潮率比放湿平衡回潮率小的现象叫吸湿滞后性标准大气条件:吸湿积分热:吸湿微分热:4、为什么平衡回潮率的值是一个范围值?由于纺织材料的吸湿滞后性,使得从不同状态到达平衡状态时的回潮率不尽一致,所以是一个范围值,即在一定范围内的变化。
5、试述纺织材料的吸湿机理。
(一)亲水基团及其作用:纤维大分子上是否存在亲水性基团,是决定纤维吸湿性能的决定性因素。
极性基团的多少、极性的强弱、结构状态等综合影响吸湿性,(二)结晶度(结晶区与非结晶区的比例)实验证明:纤维的吸湿作用主要发生在非结晶区,这是肯定的,水分能否进入结晶区,目前尚有争议,但水分进入结晶区的量是很少的。
除结晶度影响纤维的吸湿性以外,在相同的结晶度条件下,晶型和晶粒的大小对吸湿也有影响,一般来说,晶粒小,吸湿性大。
(三)比表面积:单位体积的纤维所具有的表面积。
比表面积越大,吸湿能力愈强。
(四)伴生物的性质和含量6、影响纤维吸湿的内外因素各有哪些?一般的影响规律如何?影响吸湿性的外界因素:一、吸湿平衡与平衡回潮率(时间):吸湿平衡是动态的,其稳定性很差,而且是自动进行的,外界条件一变,平衡就立即遭到破坏,而且要达到新的平衡需一定的时间。
二、吸湿等温线(温度):在大气压力和温度一定且不变的条件下,材料的吸湿平衡回潮率随相对湿度变化的曲线。
各种纤维的平衡回潮率在相同的湿度条件下是不同的,这是材料本身的差异造成的。
不同的纤维具有不同的吸湿等温线,但我们可以看到它们的曲线形状都呈反S形,反S形的明显程度是有一些差异,但它们的吸湿机理应当说在本质上基本一致的。
第六章 天然纤维与再生纤维
α-纤维素(甲纤)
α-纤维素↑→→制得纤维质量↑
→浆粕生产成本↑
长丝浆:α-纤维素>95.5%(棉浆);90%(木浆) 短纤浆:α-纤维素>92%(棉浆);88%(木浆) 富强纤维浆:α-纤维素97.8% 强力浆:α-纤维素98.5%
半纤维素
浆粕在20℃,用17.5%NaOH溶液处理45min,溶解的那部分纤维
工艺过程:
黏胶的制备: 浸渍、压榨、粉碎、 老成、黄化、溶解
黏胶的纺前准备: 混合、过滤、脱泡
黏胶的纺丝及纤维的拉伸: 黏胶纤维后处理:
水洗、脱硫、漂白、 酸洗、上油、干燥、 (长丝:加捻、络筒; 短纤:切断、打包) 浆粕---碱化---压榨---粉碎---老成---黄化---溶解---熟成--脱泡、过滤---纺丝---后处理---烘干---粘胶纤维
OH
ห้องสมุดไป่ตู้
OH HH
H H
O OH
CH2OH
(n-2)/2
纤维历史
粘纤是古老的纤维品种之一。在1891年,克罗斯 (Cross)、贝文(Bevan)和比德尔(Beadle) 等首先以棉为原料制成了纤维素黄酸钠溶液,由 于这种溶液的粘度很大,因而命名为“粘胶”。 粘胶遇酸后,纤维素又重新析出。
根据这一原理,1893年发展成为一种制造纤维素 纤维的方法,这种纤维就叫做“粘胶纤维”。到 1905年,米勒尔(Muller)等发明了一种稀硫酸和 硫酸盐组成的凝固浴,实现了粘胶纤维的工业化 生产。
浸渍碱液温度:碱纤维素的生成反应是放热反应 古典法20~30℃,连续浸渍40~70℃,五合机法30~60℃
浸渍温度↓↓→浆粕膨胀↑↑→→有利于碱纤维素生成和半纤维素溶出
→压榨困难 浸渍温度↑↑→水解速度>>分子化合物形成速度
第六章 无机纤维
石棉短纤维末吸入肺部会引起硅沉着病, 生产规模近年来明显萎缩。
2
石棉瓦
2.玻璃纤维 性质:耐高温、绝缘性好 用途: � 过滤材料 � 复合材料中 玻璃纤维(增强材料)+高聚物(基体),组 成称为“玻璃钢”的复合材料,其具有强度高、 密度低、耐腐蚀、隔热等特点。用作撑竿、浴 具、厨房用具,宇航员用微氧气瓶。 � 光导纤维材料 作为通讯信号传输材料。
8
4.金属维 �如不锈钢纤维、镍纤维等。 �导电、耐高温、耐腐蚀。 �加入一定比例,可用于制作易燃易爆场所的 抗静电服。 �嵌入织物中,可屏蔽电磁波,用于军事、航 空、通信等场合。 �化工生产、高温粉尘的过滤材料。
10
防辐射服 金属纤维和普通纤维混纺,金属纤维 的含量一般30%左右。
4
玻璃钢还为提高体育运动的水乎立 下了汗马功劳。自从有撑竿跳高这项运 动以来,运动员使用木制撑竿创造的最 高纪录是3.05米。后来使用了竹竿。到 一九四二年,把纪录提高到了4.77米。 竹竿的优点是轻而富有弹性,欠缺之处 是下端粗而上端细,再要提高记录有很 大困难,于是人们又用铝合金竿代替竹 竿,它虽然轻而牢固,但弹性不足。这 样,从一九四二年到一九五七年,十五 年时间,撑竿跳高的最高纪录仅仅提高 了1厘米。但自从新的玻璃钢撑竿出现 以后,由于它轻而富于弹性,纪录飞速 上升,如今的撑杆跳高纪录已经超过了 6米大关。
光纤:光导纤维,多数光纤在使用前必须由 几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆。
光缆
玻璃钢帆船模型ຫໍສະໝຸດ 玻璃钢货架3.碳纤维 纤维材料(如粘胶纤维、聚丙烯腈纤维) 碳化后形成的纤维。目前,还不能用碳或石墨 直接来抽成纤维。 强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢 还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样 导电,具有许多宝贵的电学、热学和力学性能 的新型材料。 碳纤维主要用作复合材料中的增强材料。 可制作飞机、火箭等的壳体。
第六章纤维素酶
一、纤维素酶的特性及来源
纤维素酶来源
不同微生物合成的纤维素酶在组成上有显著的差异,对 纤维素的降解能力也大不相同。 放线菌的纤维素酶产量极 低,研究很少。细菌的产量也不高,且主要是内切葡聚糖 酶,大多数细菌所产纤维素酶对结晶纤维素没有活性,另 外,所产生的酶是胞内酶或吸附于细胞壁上,很少能分泌 到细胞外,增加提取纯化难度,在工业上很少应用。而丝 状真菌具有产酶的诸多优点。
张晓静 2013.02
一、纤维素酶的特性及来源
纤维素酶
对于天然结晶纤维素的水解,首先需要EG酶随机水解切 断无定形区的纤维素分子链,使结晶纤维素出现更多的纤 维素分子基端,为CBH酶水解创造条件,然后CBH酶作用 于纤维素末端基释放出纤维二糖,纤维二糖再由CB酶水解 成葡萄糖,在上述三类酶的协同作用下完成对纤维素的降 解。因此,纤维素的完全降解有赖于这三类酶的合适的比 例,比例不当时会显著影响它们对纤维素的降解活力。
纤维素酶
纤维素酶(cellulase)是指能水解纤维素β-1,4葡萄糖苷键, 使纤维素变成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称。它不是 单一酶,而是起协同作用的多组分酶系。
目前普遍认为纤维素酶系主要包括以下三类酶组分。 (1)内切葡聚糖酶(endoglucanase,EG,E.C.3.2.1.4) (2)外切葡聚糖酶(CBH, E.C.3.2.1.91) (3) β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase, BG,E.C.3.2.1.21)
纤维素
纤维素占植物干重的35%~50%,是地球上分布最 广、含量最丰富的碳水化合物。
纤维素的化学组成十分简单,是由β-D-葡萄糖通过 β-1,4糖苷键连接而成的线形结晶高聚物,其聚合度很 大,通常由4000~8000个葡萄糖分子串联起来,分子 质量达200~2000kD。张晓静 2013.02一、纤维素酶的特性及来源
纺织材料学:第六章 纤维的力学性质
➢ 试样根数 ➢ 应变率(拉伸速度) ➢ 拉伸方式
(c/mm2)
P0 (cN/dtex) L (cN/tex)
-57
21 99 177
温度对涤纶拉伸性能的影响 回潮率一定,温度↑,纤维大分子热运动↑,大分子柔曲性 ↑,分子间结合力(次价键力)↓→纤维断裂强度↓,断裂伸 长率↑,初始模量↓,
0Sint
0Sin(t d )
d
作用
称为动态弹性模量,代表材料的弹性部分
称为动态损耗模量,代表材料中粘性流
动的响应,产生能量损耗
E″ 越大,粘弹性材料的能量损耗越大,因此称E″为动态 损耗模量,E′为贮能模量。
正切损耗
tgd
E // E/
六、线性粘弹性力学模型mechanical model
力学模型的基本单元
E
η
胡克弹簧
牛顿粘壶
d dt
(一)Maxwell模型-应力松弛
1 2
本构关系:d
dt
d1 dt
d 2 dt
1 d dt
根据应力松弛的特征:=0=常数 初始条件:t=0时,= 0=E·0 解微分方程得
ln t c
t
0e
t
0e
/,为 应力松弛时 间,其物理 含义是当应 力衰减为初 始应力的1/e 倍时所需的 时间,它是 代表材料粘 弹性比例的 参数,τ值越 大,材料的 弹性表现越
大小 。
2屈服点(yield point )
在纤维的拉伸曲线上伸长变形突然变得较容易时的转折点 称为屈服点。
超过屈服点后,纤维将产生较高比例的塑性变形
屈服点的求法
➢ 曼列狄斯(Meredith)法(Ym)、考泼伦(Coplan)
第六章 纤维材料的机械性能
纤维材料的机械性质1 拉伸性质2 影响纤维断裂的外在因素3粘弹体力学特征4纤维的表面力学性质5纺织纤维的弯曲、扭转和压缩内容提要:描述纤维拉伸性质的指标;影响纤维断裂强伸度的测试条件;粘弹体的基本力学特征;纤维的表面力学性质;纤维弯曲、扭转、压缩破坏的形式及基本指标。
重点难点:影响拉伸、摩擦的因素,粘弹体的基本力学特征。
难点是影响因素的分析和蠕变、应力松弛、疲劳解决方法:注意深入浅出、启发式教学。
多举例。
纺织纤维的机械性质(或力学性质)是纤维及其制品在使用过程中的重要性质之一。
纤维材料的力学性质的好与坏(优与劣)是根据它在受外力作用时,所表现的耐破坏性能(不一定拉断)来评价的。
纤维在外力作用下遭到破坏的形式很多,其中以拉伸断裂为最主要的破坏形式。
第一节拉伸性质各种材料都有自己所独有的拉伸性质,要表征这一客观变化规律,我们要借助于各种指标,这些指标可告诉我们这些变化规律的变化状况及特征,从而帮助我们了解拉伸断裂的本质、拉伸断裂的机理。
一、拉伸断裂指标:(对于各类指标大家应从以下几个方面理解和记忆:(1)定义,(2)公式,(3)单位,(4)表示纺织材料的什么特征等)(一)绝对强力P纤维材料受拉伸至断裂时,所能承受的最大负荷。
单位:牛顿,厘牛顿。
(二)相对强力指标:1、断裂应力:σ,材料单位面积上承受的拉断力。
单位:牛顿/毫米2 ,厘牛/毫米2。
(在前面章节的学习中,大家一定知道了,我们的纺织纤维绝大多数,其横截面是不规则的,加上有的还有空隙、孔洞等,拉伸时还在不断变化,使得其面积很难求测,所以该指标在日常应用中多用于理论研究。
实际生产中很少使用。
)2、强度(比强度):P0,单位细度的材料断裂时所能承受的最大负荷。
单位:牛顿/特克斯,厘牛/分特克斯3、断裂长度:LR,纤维由自身重力将本身拉断时所具有的长度。
单位:千米。
4、湿干强度比:η,湿强度占干强度(标准大气下)的百分率。
η=湿强/干强×100%了解材料吸湿后强度的变化状况,绝大多数纤维是η<100%,而棉麻等天然纤维素纤维则>100%,希望大家能够解释。
第六章几种纤维增强树脂复合材料表面与界面
玻璃纤维得化学性能
E玻纤耐水性优于A玻纤,A玻纤耐 酸性优于E玻纤。
玻纤直径越小,化学稳定性越差
大家学习辛苦了,还是要坚持
继续保持安静
玻纤表面有很强得吸水性
Si-OM + H2O
Si-OH + M + + OH-
吸附得水可就是 多分子层得
玻纤不耐碱,在碱作用下玻纤骨架破坏
交联剂
CH=CH2
2、环氧树脂
环氧树脂就是指分子结构中含有2个或2 个以上环氧基得化合物。环氧基可在分 子链末端,也可在分子链得中间。
玻璃纤维得新应用
1)环保领域; 2)能源电子领域 3)生物医药
3、 酚醛树脂
由酚类和醛类合成得树脂。酚类一般就 是苯酚,醛类主要就是甲醛。
热固性酚醛树脂:以碱为催化剂,甲醛/苯 酚摩尔比大于1,反应到一定阶段停止,加 热固化。
N3SO2—RSi(OCH3)3 叠氮基得特点就是可以与碳氢键发生反
应:
R SO2 N3 R SO2 N: + H C
R SO2 N: + N2
R
SO 2
NC H
c) 过氧化型硅烷偶联剂
R-O-O-R’-SiX3
通过X基团得水解,可在增强材料上引入
过氧基:
Si R' O O R
过氧基得热裂解在增强剂表面产生自由 基,引发乙烯基单体聚合,在增强剂表面接 枝上聚合物:
足。 因此近年来一直在开发高性能得先进复
合材料
1 高性能增强纤维
1) 碳纤维 高强度、高模量、耐高温和低比重得“三高一低得特性。 碳纤维具有耐高温 2000℃以上,仍能保持强度得唯一材料,高比强度、高比
第六章聚丙烯腈纤维
腈纶长丝
腈纶毛条
毛衣
帽子
第四页,编辑于星期五:十八点 五十分。
第二节 聚丙烯腈的制备及性质
聚丙烯腈的制备
主要原料及用途
丙烯腈的聚合
聚丙烯腈的性质
第五页,编辑于星期五:十八点 五十分。
一、腈纶生产的主要原料及用途 ⒈单体
聚丙烯腈纤维大多 由三元共聚物制得
第一单体丙烯腈, 88%~95%
第二单体, 5%~10%
当细流中间部分溶剂浓度降低到某一临界浓度
以下时,原为均相的溶液发生相分离,PAN从溶液中沉 淀出来,并伴有
一定程度的体积收缩。
第三十页,编辑于星期五:十八点 五十分。
影响成形速度的主要因素
成形速度对纤维质量的影响
成形太慢 :凝固困难,不易升头,容易并 丝,芯层凝固不充分,拉伸容易造成毛丝;
成形太快:容易生成缺乏弹性又脆硬的皮 层,纤维孔洞多,强伸度差。
常用的第三单体有:
衣康酸(甲叉丁二酸,ITA) 丙烯磺酸钠 甲基丙烯磺酸钠 对乙烯基苯磺酸钠
乙烯吡啶
6、2-甲基-5-乙烯吡啶
对阳离子染料有亲和力
对酸性染料有亲和力
第八页,编辑于星期五:十八点 五十分。
其它原料
溶剂 无机溶剂:NaSCN水溶液,ZnCl2水溶液
有机溶剂: 二甲基甲酰胺(DMF)
原因:引发剂AIBN分解时产生N2↑,机械搅拌及原液
输送中混入气体,脱泡塔与脱单体塔类似,没有夹套,由汽 喷射泵组成真空系统。
第二十四页,编辑于星期五:十八点 五十分。
调温过滤
纺丝原液( NaSCN:12~14%; DMF:20 %~25%;DMSO:16~20%)温度调至32~ 35℃,使用板框式过滤机过滤,要保证纺前压力 6×105Pa。
第六章 纺织纤维和纱线的几何特征
第六章纺织纤维和纱线的几何特征一. 名词解释1. 平均长度2. 主体长度3. 品质长度4. 跨越长度5. 手扯长度6. 须头曲线7. 比表面积8. 马克隆值9. 纤度10. 特11. 公制支数12. 纤维密度13. 混纺比14. 混合纱15. 混色纱16. 弹力丝17. 包缠纱18. 自捻纱19. 自由端纱20. 公称特(号)数与设计特(号)数21. 随机不匀率22. 波长图23. 不匀率指数24. 牵伸波25. 纱线结构26. 纤维的径向分布27. 纱线体积重量28. 纤维的转移指数29. 捻向30. 捻度31. 捻幅32. 捻回角33. 捻系数34. 临界捻度35. 捻缩36. 滑脱长度37. 缕比38. 纱线毛羽39. 重量不匀率40. 条干均匀度41. 节染纱线42. 闪光纱线二. 填空题1. 纱线细度指标有___________、____________、___________、________、____________。
2. 测定纱线细度不匀率的方法有___________、___________ 、__________、___________。
3. 用测长称重法求得的不匀称____________; 用黑板条干法测得的不匀称____________。
4. 理想波谱图的峰值位置与纤维长度间关系是纤维长度的___________。
5. 单纱公制支数为48支, 用二根单纱合并为股线, 则股线支数的表现形式为____________。
6. 用二根18tex棉纱合并为股线时, 则股线特数的表现形式为___________。
7. 用二根不同特数棉纱(如18tex和28tex)合并为股线时, 则股线特数的表现形式为______________。
8. 用二根公制支数不同的毛纱N1和N2合并为股线时, 则股线支数的计算式为____________________。
9. 捻度是指纱线单位长度内的捻回数, 特数制捻度用___________表示; 粗梳毛纱的捻度用____________或_________表示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
太B低,不符合纺丝的要求,功亏一篑。
10年后,另外两个英国人在他们研究cat的aly基st 础上,合成了涤
纶n。HOH 2CH2CO ( C
O
C OCH 2CH2O ) x H
O
260-300 0C
HOH 2CH2CO ( C O
C OCH 2CH2O )nxH + (n-1) HOCH2CH2OH O
6.3.2 人造纤维 二) 醋酸纤维(又称人造棉或人造丝) 纤维素中的三个羟基(-OH),在合适的条件下同醋酸 (HAc)发生酯化反应后得到醋酸纤维素,又称塞璐玢。
+ HAc
赛璐玢
醋酸纤维素的特点与用途:
十分透明,强度较高,又不易燃,除了用于制备衣料外, 也是制备电影安全软片和摄影胶片的重要原来,还用于制 备反渗透膜的原料。
1亩棉田1年仅能收获50~ 100kg皮棉 1根亚麻只能得到100g麻纤维 1只羊1年只能剪5~10kg羊 毛
年产500t的小化纤厂为例,占地面积<100亩,生产的 纤维相当于1万亩棉田活10万只绵羊一年的棉或羊毛产量。
合成纤维的优点:
6.1.2 合成纤维发展史
最早的人造纤维诞生于1855年: 奥德马尔(法)硝酸纤维
6.3 纤维的主要品种
6.3.2 合成纤维
合成纤维是由聚合物经纺丝制成的纤维 。 一) 最挺括的纤维——涤纶,聚酯纤维(PET)
1953年才正式投产,性能优异,已经成为合成纤维中产量 最大的品种。
我国,1960年化学纤维年产量<300t,至1992年 即达2.08×106,增长了70倍,产量跃居世界第三位。
化学纤维在纺织原料中所占的比重到20世纪末已 经达到40%。
6.1.2 合成纤维发展史
涤纶的发现
1927年年仅32岁的瓦勒斯 • 卡罗瑟斯被聘请为Dupont公司: 的研究负责人。
二元醇与二元酸的合成有发现,但所得聚酯材料软化温度
优点:柔软、有飘逸感、吸水性好、染色性优良,制成 的织物十分鲜艳漂亮,且价格非常低廉,适于制作夏季 的裙料。
缺点:纤维遇水后回变硬,而且强度变差。其湿强度只 有干强度的60%左右,洗涤时不要使劲揉搓,以免埙坏 织物。
黏胶纤维和棉纤维的主要成分是纤维素,为什么它们的 性质会有如此大的差别呢?
结构上找原因: 1,相对分子量; 2,结晶度;(结晶度的不同直接影响到物质的性质)
针对粘胶纤维这些缺点,开发改进途径 1,研制成一种新型的黏胶纤维——富强纤维。 这种纤维选用的具有较大分子量的原料,在溶解和纺丝 过程中要控制好条件,使纤维分子尽可能紧密排列。
2,混纺 粘胶纤维虽然有些缺点,但其色泽鲜艳、价格低廉、穿 着舒适,通过大量的实践,将黏胶纤维同丝、棉、毛等 天然纤维交织或混纺在一起制成相应的人造丝、人造棉 和人造毛新品种。
科学的任何偶然都预示着必然的规律。 成功属于那些有准备且不放过细节的人。
6.2 纤维的基本知识
6.2.1 定义和分类
纤维可分为天然纤维和化学纤维两类。 天然纤维:直接从自然界中得到的纤维。 化学纤维:包括人造纤维和合成纤维两类。 人造纤维指由天然纤维素经过化学出来后再加工的所得到的纤维。 主要产品有粘胶纤维,醋酸纤维和硝酸纤维等。 合成纤维是由小分子有机单体通过聚合反应合成的纤维。主要有: 尼龙、涤纶、丙纶、氯纶、维纶(聚乙烯醇缩醛纤维)、腈纶 等。
6.2.3 衡量纤维质量的常用标准
单位一:支 ——指1g棉花纺出的纤维的长度(m)。 针织内衣和衬衣上标出的32支、60支的字
样代表什么意思? 单位二:纤度——单位旦尼尔,简称旦(D)。指
长度为9000m的纤维的质量,已经制备出纤度为 0.2D的超细纤维。
9000×W(g)
D= L (m)
6.3 纤维的主要品种
第六章 纤维
6.1 合成纤维的发展历史
6.1.1 天然纤维 1972年湖南长沙马万堆出土的汉墓中发现大量随葬品,
最引人注目的是: 许多绚丽璀璨的丝绸和加工精细的麻布制 ,一件素纱蚕衣
天然纤维的性能不错, 但同天然橡胶一样,生产受 到自然环境的限制。
6.1.1 天然纤维
棉花最早出产在埃及 蚕丝是我国特产
1884年黑塞尔得到丝光的碱纤维; 1892年克劳斯和比万(英)——粘胶纤维,适合纺丝; 1905年投产,至今仍在纺织工业中占有一席之地。
然以上并非真正意义上的人工制品?
合成纤维的出现是在20世纪30年代。
6.1.2 合成纤维发展史
最早的合成纤维是由PVC纺丝制成的氯纶; 1938第一个用合成高分子化合物为原料的化学纤维厂投入 工业生产——尼龙-66
以后,一系列合成纤维投入生产,如:腈纶,维尼 纶,涤纶等先后研制成功。
50年代随着超细纤维,PTFE纤维,芳香族聚酰胺纤 维、碳纤维和功能纤维的研制成功,化学纤维步入高 科技领域,促进了工业、尖端科学和国防建设的发展。
6.1.2 合成纤维发展史
目前,合成纤维产量已经占了工业纤维的10%和民用 纤维的50%。
6.2.1 定义和分类
纺织业中,纤维主要根据它的外形进行分类 短纤维:棉花和羊毛。 长丝:蚕丝和纺织丝袜用的尼龙丝。 单丝指长丝中的单根纤维。 复丝是指十几根或几十根丝搓合在一起的纤维。 帘子线是指几百根纤维维合在一起。 鬃丝是指很粗的单纤维。
6.2.2 成纤聚合物原料的基本要求
1)很好的纺丝性,能熔融或溶解; 2)较高的强度; 3)较好的耐热性,洗涤和熨烫; 4)较好的手感、吸湿性、染色性、抗腐蚀性和抗霉 变性,在室外使用的纤维要有良好的耐光性和抗老 化性。
Байду номын сангаас.1.2 合成纤维发展史
尼龙的发现
聚酯纤维的制备失败并没有使瓦勒斯 • 卡罗瑟斯灰心,他 带领研究小组转变研究重点到二元酸与二元胺的缩聚反应中, 与1935年合成了“尼龙-66” n H2N-R-NH2 + n HOOC-R’-COOH
H-(HNRNH-OCR’CO)n-OH + (2n-1) H2O
6.3.1 人造纤维
主要品种有粘胶纤维和醋酸纤维(赛璐玢) 。 一) 粘胶纤维(又称人造棉或人造丝)
1905年工业化,主要成分是纤维素:
粘胶纤维整个制备过程如下所示:
芦苇等原料→纤维素浆粕→碱处理→同CS2 反应黄化→ 纤维素黄原酸脂→溶于稀碱中纺丝→在硫酸溶液中凝固 →黏胶纤维素。
黏胶纤维的优缺点: