现代纺织丝绸工艺理论

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邵正中对此解释道:“从纤维的特点方面看,蚕丝和蜘蛛 丝并没有本质的区别,都是一种蛋白纤维。蚕丝和蜘蛛丝 纤维特性的差异主要是由纤维蛋白的二级结构或二级以上 的结构差异造成的,而这种结构差异主要是由于家蚕和蜘 蛛宏观吐丝行为的不同造成的。”
水分子的氢键
DNA中的氢键
CAP—DNA 复合物
4、聚合物的物理状态 (1)聚集态和相态
相态是热力学概念。相的区别主要是根据结构学来 判别的。具体地说,相态决定于自由焓、温度、压力、 体积等热力学参数,相之间的转变必定有热力学参数 的突跃变化。
聚集态是动力学概念,是根据物体对外场特别是外 力场的响应特性来划分的,所以也称为力学状态。
三、考核方法 两部分内容的考核成绩相加 前半部分:读书报告 课堂独立作业
四、教学参考书和刊物 《纺织材料学》、《纤维化学与物理》、 《高分子材料导论》、《功能高分子材料》、 《高技术纤维》、《制丝化学》、 《制丝学》、
《化学纤维概论》、《纺织工艺学概论》、 《纺纱原理》、《绢纺织》、《粘胶纤维》、 《非织造布》 *《新型纺织纱线》(New Textile Yarns)
(2)、分子间结构(inter-structure)
主要研究单位体积内许多分子链之间的几何排列, 即高分子的聚集态结构(aggregation),或称 超分子结构(super molecular structure),又 称二级结构(secondary structure),它包括三 次结构和高次结构。
维纶
10.09
15.83% 47.83%
丙纶
26.43
-3.02% 20.96%
氨纶
38.97
27.31% 16.29%
纺织工程学科前沿专题讲座
2020/7/4 22
化纤的差别化率是衡量一个国家纤维生产技术水平的重要标志 之一。从上世纪80年代开始,我国化纤的差异化发展越走越快。 化纤的差异化已经成为创新的别样注解
前部丝腺是液状绢丝的通道,不分泌液状丝素或 丝胶,但丝素分子在这里进一步成熟脱水,浓度上 升到30%,处于液晶状态又有一定的取向性。前部 丝腺管长约35~45mm,管径0.05~0.3mm。左 右两侧的绢丝腺在吐丝部会合,使两侧绢丝腺中的 液状单纤维合成一股。吐丝时,熟蚕先吐出一滴液 状绢丝,然后靠头部的摆动将液状绢丝从吐丝部头 上拉出来形成纤维,纺丝速度约为1.0cm/sec。
三、纤维的理化性能
1、纤维使用性能的要求
纺织纤维的使用性能按纺织产品的用途而有 不同的要求。
纺织材料基本性能
棉、麻、丝、毛
四、蚕丝的结构和性能
1、 蚕丝丝素蛋白的形成及形态
天然高分子蚕丝蛋白是一种驯养昆虫蚕绢丝腺的 分泌产物,家蚕属完全变态的昆虫,它在动物分类 学上的位置是:节肢动物门(Arthropoda)昆虫 纲(Insecta)鳞翅目(Lepidoptera)蛾亚目 (Heterocera)蚕蛾科(Bombycidae)蚕蛾属 (Bombyx)桑蚕种(mori)。桑蚕的学名是 Bombyx mori。
结构状态
氢键
氢原子与电负性大、半径小的原子X(氟、氧、氮等) 以共价键结合,若与电负性大的原子Y(与X相同的也 可以)接近,在X与Y之间以氢为媒介,生成X-H…Y形 式的一种特殊的分子间相互作用,称为氢键。(X与Y 可以是同一种类原子,如水分子之间的氢键)。
2013年11月22日,中科院国家纳米科学中心宣布,该 中心科研人员在国际上首次“拍”到氢键的“照片”, 实现了氢键的实空间成像,为“氢键的本质”这一化 学界争论了80多年的问题提供了直观证据
2013年我国聚酯纤维产量为涤纶3341万吨, 同比增长6.6%,占合成纤维总产量的81%以上
常规聚酯生产能力过剩,新产品开发能力较差, 聚酯纤维差别化和功能化是今后主要发展方向
表1 2013年化纤行业生产情况
产量(万吨)
同比
2012全年 增速
化学纤维
4121.94
7.90% 11.20%
人造纤维
390.41
17.07% 32.43%
其中:粘胶短纤
292.95
20.73% 31.95%
粘胶长丝
21.53
-10.05%
4.37%
合成纤维
3731.53
百度文库
7.02%
9.43%
其中:涤 纶
3340.64
6.64%
9.46%
锦纶
211.28
12.44% 15.03%
腈纶
69.43
0.43% -1.93%
蚕丝的纤维性能与家蚕吐丝的行为有关
2002年,复旦大学教授邵正中发现蚕丝的力学性能受到家 蚕吐丝行为的影响,当蚕丝连续不断地以4mm/S的速度被 抽出来,其延展性略高于蜘蛛丝,当将蚕丝以13mm/S的速 度抽出时,其断裂能接近与于蜘蛛丝。该研究成果发表在 Nature杂志上。针对蚕丝的力学性能与家蚕吐丝行为有关 的问题,
按性能和用途分类,可将高分子材料分为橡胶、 纤维、塑料、粘合剂、涂料、功能高分子等不同类 别。
3、高分子结构
高分子结构包括大分子本身的结构和大分子之间 的排列(聚集态结构)这两方面。
(1)、分子内结构(intra-structure)
主要研究单个分子链中原子或基团的几何排列,即高分 子的链结构,又称一级结构(primary structure)。高分 子链结构包含一次结构(或称近程结构,short-range structure)和二次结构(或称远程结构,long distance structure)
气相和气态是一致的。液态一般即为液态,但有 时,力学状态为液态,结构上却划入晶态,如液晶 的情况。液相也不一定是液态,如玻璃的情况。玻 璃属于液相,但表现固体的性质。
小分子的聚集态结构
小分子的三个基本相态
晶态——固体物质内部的质点既近程有序,又远程有 序(三维)
液态——物质质点只是近程有序,而远程无序 气态——分子间的几何排列既近程无序,又远程无序
常把材料分成金属材料、无机材料、高分子材料和 复合材料四种类别。
复合材料
2、高分子的一些概念 (1) 高分子的命名
聚合物和以聚合物为基础组分的高分子材料有三组独 立的名称:
化学名称 保护商品名称 习惯名称 PET 聚对苯二甲酸乙二酯,聚酯
聚酯纤维 涤纶,的确凉
(2)分类
根据主链结构,可将聚合物分为碳链、杂链和元 素有机高分子三类。
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纺织工程是浙江理工大学的优势特色专业。本课程介 绍纺织与人体健康、纺织与礼仪文化和纺织品贸易等 相关知识,通过现代纺织在生命科学、航天航空、交 通运输、工程建筑等领域的应用与发展,展望纺织科 技进步对人类文明的贡献,以及纺织在保护和改善人 类生存环境、增强人类活动的安全防护等方面发挥的 重要作用。课程的讲授深入浅出、通俗易懂。
常见的稳定构象
高分子的聚集态结构,是指具有一定构象的高分子链 通过范德华力或氢键的作用,聚集成一定规则排列的情 况。
由这些微观的结构向宏观结构过渡,成为晶态 结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构和 织态结构。
前四者是描述高分子聚集体中分子之间是如何 堆砌的,又称三次结构。
聚集态结构对高分子材料性能的影响比一、二 次结构的影响更为直接。
(2)非晶态聚合物的三种力学状态 聚合物无气相和气态。聚合物存在晶相和非晶相
(无定形)两种相态,非晶态在热力学上可视为液 相。
非晶态聚合物力学三态: 玻璃态 高弹态 T>Tg (玻璃化温度) 粘流态 T>Tf (粘流温度)
(3)结晶聚合物的力学状态
结晶聚合物因存在一定的非晶部分,因此也有玻 璃化转变。但由于结晶部分的存在,链段运动受到 限制,所以Tg以上,模量下降不大。Tg和Tm之间不 出现高弹态。在熔点Tm以上模量迅速下降。
它的一生有四态
绢丝腺的形态 根据各部位的
位置一般将其分 为吐丝部、前部 丝腺、中部丝腺 和后部丝腺。
后部丝腺长约200~250mm,管径大约0.4~ 0.8mm。用透射电镜观察后部丝腺细胞内的高尔 基体和丝素小球,存在着直径14nm的丝素原纤维 和直径约0.2~0.7μm 丝素原纤维集合体,在后部 丝腺的超薄切片中未发现丝胶粒子,由此可以得知, 丝素蛋白由后部丝腺分泌。
刊物:
纺织学报、东华大学学报(中、英文)
各原纺织院校学报
合成纤维、棉纺织技术、丝绸、印染、针织 工业、纺织高校基础科学学报、现代纺织技术、 纺织导报、国外纺织技术、各地纺织丝绸类刊物 等
TRJ JTI
教学计划/教学日历 教学日历表
现代纺织与人类文明
所属院校:浙江理工大学
主讲教师:陈建勇,祝成炎
D 9000g 9Tex 9 dtex
L
10
短纤维 纱线 长纤维 长丝纤维 直径与细度的关系 纤维的含水率与回潮率
纤维的种类
在中国纤维消费市场中,接近80%的纤维消费 为化学纤维,而化学纤维中超过70%为涤纶纤 维
2013年中国化纤产量达到4122万吨,同比增 长7.9%万吨,占世界产量的57%,其中差别化 纤维比例达到55%
现代纺织工艺理论
主讲教师:陈建勇教授 祝成炎教授
教学思路和要求
一、教学内容 1、纺织纤维原料 纤维的结构与性能 2、纤维成形加工 天然纤维和合成纤维的制备与改性 3、织物组织 4、织造加工
二、教学形式和要求 课堂讲授和介绍重点和基本原理 介绍相关研究课题、研究思路、方法、新
技术、新工艺等 课堂讨论 阅读参考文献
业内人士认为,整体而言,我国目前化纤差别化率已经非常高 了,但是个别纤维的差别化还待加强,而且差别化的差别度不够 大,相似性较高,企业还要在差别化纤维的识别度上做文章
纺织工程学科前沿专题讲座 2020/7/4
23
纤维的公定回潮率
《纺织材料学》
主要内容复习**
二、纤维的结构
1、材料概述 为了便于阐述材料结构—性能—用途的关系,通
第一章 纺织原料
第 1 节 纺织材料
纺织材料:研究纤维、纱线、织物及其半成品的结构、 性能,结构与性能的关系,及其与加工工艺的关系。
主要有: 服用纤维 产业用纤维 装饰用、家用纤维
一、基本概念
基本名词术语 细度 Tex dtex 细度计算
公支 Nm 旦尼尔 D
Tex 1000 g (g) L (cm)
织态结构是高分子特有的属性。高分子在空间构型上 常是一个方向的长度大于其他两向长度好多倍。集合 几个这样的大分子构成一个组织单元,既可能成为晶 体,也可能是无定形区。大分子长度可以贯穿一个或 数个晶体组织和无定形区。连接多个分子的单元组织 的集合体,称做超分子,又名织态结构。纤维的各种 性质和特征,既和大分子的化学结构有联系,也在较 大程度上和它的超分子结构有关。
我国化纤“十二五”规划提出,至2015年全行业产品差别化率 达到60%以上。差别化纤维总量超过2340万吨
来自中国化学纤维工业协会的一组统计数据表明,近两年我国 化纤企业加强了差异化纤维改性和高档产品的开发,比如,新 一代聚酯(仿棉)纤维、新一代仿真(功能性)纤维、原液着 色纤维等差别化纤维迅速发展。2013年化纤产品差别化率达到 55%,高档面料及制品用化纤自给率达到82%,产业用化纤比例 达27.8%
用透射电镜观察中部丝腺的超薄切片,可观 察到直径约为0.2~0.7μm丝素原纤维集合体和 堆积在其周围的丝胶粒子。这说明中部丝腺分泌 丝胶蛋白,同时中部丝腺又是丝素的通道,丝胶 包覆在丝素外围。丝素分子在中部丝腺中逐步成 熟脱水,溶液浓度上升到25%。中部丝腺全长约 为60~65mm,管径大约1.2~2.5mm,有两 弯而分为三段,分别称为前区、中区、后区。
高分子的一次结构包含高分子的组成和构型,其 研究限于一个大分子内一个结构单元或几个结构单元 间的化学结构或者立体化学结构,故又称为近程结构 (或化学结构)。
高分子的二次结构研究的是整个分子的大小和在空 间的形态,即构象(conformation)。由于单键的内 旋转及分子的无规热运动,一条高分子链可呈现出各 种各样的形状。
(4)取向与解取向
在外力作用下,高分子链沿外力场方向舒展并 有序排列的现象叫高分子的取向 (orientation);
当外力消除之后,取向排列的大分子又会自 动回复到自由卷曲的状态,这种现象叫高分子 的解取向(disorientation)
取向可分为单轴取向和双轴取向
5、高分子聚合物的力学性能
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