精品课程资料纺织材料学-东华大学版本

幻灯片375纤维种类截面形状系数ηf密度（g/cm3）初始模量E（cN/tex）相对抗弯刚度Rf(104.cN.cm2）长绒棉0.791.51872.13.66细绒棉0.701.50353.12.46苎麻0.801.522224.69.32亚麻0.871.511166.24.96细羊毛0.881.31220.51.18粗羊毛0.751.29265.61.23桑蚕丝0.591.32141.92.65粘胶纤维0.751.52515.52.03涤纶0.911.381107.45.82锦纶60.921.14205.81.32锦纶660.921.14214.61.38腈纶0.801.17670.33.65维纶0.781.28596.82.94玻璃纤维1.002.522704.88.54幻灯片376异异形形纤纤维维比比圆圆形形纤纤维维RRff大大（（同同品品种种相相同同旦旦数数））纤维锦纶聚酯丝截面形状○△◇三叶形Y○△△抗弯刚度31.839.434.944.038.1112.6131.540.1幻灯片37722．．纤纤维维RRff的的测测定定用日本风格仪KES；测定结节强力与钩接强力；幻灯片378二二、、纤纤维维的的扭扭转转幻灯片379抗扭刚度Rt：纤维抵抗扭转变形的能力。Rt=Et*Ip式中：Et——剪切弹性模量；Ip——截面极惯性矩。Rt大——加捻时阻力较大，易遭到破坏或产生塑性变形，且有较强的退捻趋势。幻灯片380各各种种纤纤维维的的扭扭转转性性能能纤维种类扭转截面形状系数ηt相对剪切弹性模量Etl(gf/tex)相对抗扭刚度Rf(10-4·gf·cm2/tex)棉0.711657.9羊毛0.98856.7桑蚕丝0.8416810.2柞蚕丝0.352306.0苎麻0.771095.6亚麻0.94875.8普通粘胶纤维0.93744.7涤纶0.99654.7锦纶0.99454.0腈纶0.57995.2维纶0.67753.6玻璃纤维1.00164064幻灯片381三三、、纤纤维维的的压压缩缩纤维集合体的压缩变形以材料层体积或高度的变化来表示。压缩变形的绝对值b=V0-Vk（cm3）压缩变形的相对值ε=(V0-Vk)/V0ε=1-hk/h0式中：V0——试样压缩前的原始体积（cm3）Vk——试样达到规定压力时的体积（cm3）h0——试样压缩前的原始高度（cm）hk——试样的最终高度（cm)幻灯片382第第四四节节纤纤维维的的摩摩擦擦性性质质*纤维的摩擦抱合性质与可纺性、织物的手感、起毛起球、耐磨和抗皱等有关与纺纱工艺的关系：摩擦现象贯穿于整个纺纱过程；与纱、布关系：有了摩擦力，纱、布才具有一定服用价值；与磨损的关系：纤维、机件被磨损，降低了使用价值；与发热的关系：高速缝纫可能达300°c，使缝针弯曲，缝线熔融；与静电的关系：摩擦起静电，静电聚集，干扰纺纱工艺正常进行，特别是化纤。幻灯片383一、摩擦机理糙面学说；分子学说；焊接学说幻灯片384二二．．纤纤维维的的摩摩擦擦、、抱抱合合和和切切向向阻阻力力1.抱合力F1定义：纤维间在法向压力为零时，做相对滑动时产生的切向阻力。（因为纤维具有卷曲、转曲、鳞片、表面粗糙凹凸不平，且细长柔软；纤维必须具有一定的抱合力，棉卷、棉条才具有一定强力，纺纱工艺才能顺利进行）幻灯片38522..摩摩擦擦力力FF22定义：纤维之间或纤维与机件之间，在一定正压力作用下，作相对滑动时所产生的阻力。切向阻力F=抱合力F1+摩擦力F2μN=F1+fN切向阻抗系数μ=F1/N+f幻灯片386三三．．纤纤维维摩摩擦擦抱抱合合性性质质的的指指标标与与测测试试1.抱合力的指标与测定（1）抱合系数h(cN/cm)定义：单位长度纤维上的抱合力。测试方法：从没有法向压力的纤维条中夹取一根纤维，测定出这根纤维所需的力F1（cN，即抱合力）和纤维的长l（cm）的比值。h=F1/l幻灯片3872）抱合长度Lh(m)方法：将纤维制成一定规格的没有法向压力的纤维条，在强力仪上以大于纤维长度的适当上下夹持距离拉断，测得它的强力和纤维条的特数Lh=F1/Ntex式中：F1——纤维条的强力(gf)Ntex——纤维条的特数幻灯片388影响纤维抱合力的因素：纤维的几何形态（表面结构、纤维长度、卷曲度）；排列形状；纤维弹性；表面油剂；温湿度；纤维卷曲或转曲多，细长而较柔软——抱合力较大幻灯片389几几种种纤纤维维的的抱抱合合性性能能纤维种类纤维线密度(dtex)纤维长度(mm)20°C时的抱合长度(mgf/tex)羊毛直径23μm5530涤纶4.47065腈纶3.859047锦纶3.37095幻灯片3902．切向阻抗系数的测定绞盘法——测定纤维与纤维，纤维与金属、陶瓷等其它材料间摩擦的切向阻抗系数。幻灯片391YY115511型型摩摩擦擦系系数数测测定定仪仪幻灯片392影影响响切切向向阻阻抗抗系系数数的的因因素素1.纤维表面的性质*截面为非圆形的纤维的μ圆形光滑合纤的μ如：棉、粘胶、羊毛、粘纤（实际接触面积小）*易变形纤维的μ不易变形纤维的μ*无捻长丝的μ加捻长丝或短纤纱的μ幻灯片39322..化化纤纤油油剂剂的的影影响响化纤不上油，干摩擦时——切向阻抗系数μ大上油少——μ↓（油膜在纤维表面形成单分子层)上油多——μ↑（属液体摩擦，与油的粘度有关）因为μ与上油量有关——在一定范围内，上油量↑，μ↓；超过一定量后，上油量↑，μ↑。油剂不仅可降低纤维比电阻，改善抗静电性能，还能增进纤维间抱合，增加平滑，降低纤维表面的μ。幻灯片3943.法向压力的影响4.导纱面光滑程度的影响分两种不同情况：天然纤维，粘纤，异纤——导纱面光滑程度↑，则μ↓圆形，表面光滑的纤维——导纱面光滑到一定程度后，则μ↑。幻灯片3955.滑动速度的影响滑动速度：由静到动，μ↓，而后随滑动速度↑，μ↑，到一定的v时μ稳定。合纤在低速时，存在粘滑现象，μ变化较大。一般测μ动。希望μ3m/min以上。幻灯片3966.温湿度的影响温度：T变化引起油剂变化纤维性能变化随着T↑，μ↓；到一定数值时，随着T↑，μ↑。湿度：RH%↑，则μ↑（∵v↑，E↓）当RH%=100%时，μ最大。（接触面积↑）在水中，则μ水μRH=100%。加工中RH%必须加以控制，太湿，μ↑，加工困难；太干，发脆幻灯片3971．名词解释：初始模量断裂长度断裂比功蠕变应力松弛疲劳急弹性变形缓弹性变形塑性变形弯曲刚度纤维切向阻力2．从拉伸曲线上可求得哪些指标？说明各指标的含义及其与纤维性质的关系。3．试述纤维的拉伸断裂机理及影响纤维拉伸性能的因素。幻灯片3984．今在标准温湿度条件下进行纤维强伸度测定，测试条件与结果如下：公制支数为5800的棉纤维单强为4.5gf，断裂伸长为1.2mm，夹持距离为10mm；2旦51mm的涤纶纤维单强为9.6gf，断裂伸长为6.2mm，夹持距离为20mm。问:这两种纤维的相对强度（cN/dtex）、断裂伸长率（%）和断裂应力（N/mm2）各为多少？(其中棉纤维的Υ=1.54g/cm3，涤纶纤维的Υ=1.38g/cm3）幻灯片399第第六六章章纺纺织织材材料料的的热热学学、、电电学学、、光光学学性性质质幻灯片400第第一一节节热热学学性性质质比热定义：质量为1g纺织材料温度变化1℃所吸收（放出）的热量单位：J/g·℃幻灯片401一、纺织纤维的导热与保温1.指标(1)导热系数λ定义：材料厚度为1m，两表面之间温差为1℃，每小时通过1m2材料所传导的热量。单位：Kcal/m·℃·h；W/m·℃幻灯片402常常见见纤纤维维的的导导热热系系数数（（在在室室温温2200℃℃时时测测得得））幻灯片403(2)绝热率TT=[(Q1-Q2）/Q1]*100%纤维种类λ(W·m/m2·℃)纤维种类λ(W·m/m2·℃)棉0.071-0.073涤纶0.084羊毛0.052-0.055腈纶0.051蚕丝0.050-0.055丙纶0.221-0.302粘纤0.055-0.071氯纶0.042醋纤0.050★空气0.026锦纶0.244-0.337★水0.599式中：Q1——包覆试样前保持热体恒温所需热量；Q2——包覆试样后保持热体恒温所需热量。幻灯片404(3)克罗值(CLO)在室温21摄氏度，相对湿度小于50%，气流为10cm/s（无风）的条件下，一个人静坐不动，能保持舒适状态，此时所穿衣服的热阻为1克罗值。CLO越大，则隔热保暖性越好。幻灯片4052.影响纤维导热性能的因素分子量的大小在同一温度下，分子量越高→λ↑。温度与回潮率的影响T↑λ↑因为随温度增加，分子的振动频率加大，使热量能籍此得到更好的传递。水分越多，λ越大，保暖性越差.在同样温湿度条件下，吸湿能力比较好的纤维，导热性比较好。幻灯片4063.纤维集合体的体积重量保暖与否主要取决于纤维层中夹持的静止空气数量。纤维层中夹持的空气越多，则纤维层的绝热性越好。一旦夹持的空气流动，保暖性将大大降低。纤维层的体积重量在0.03-0.06g/cm3，λ最小，保暖性最好。幻灯片4074.增强服装保暖性的途径尽可能多的储存静止空气；（中空纤维、多衣穿着、不透水）降低W%；选用λ低的纤维；加入陶瓷粉末等材料幻灯片408二.纤维的热机械性能若对某一纤维施加一恒定外力，观察其在等速升温过程中发生的形变与温度的关系，便得到该纤维的温度--形变曲线（或称热机械曲线）。纤维典型的热机械曲线如下图，存在两个斜率突变区，这两个突变区把热机械曲线分为三个区域，分别对应于三种不同的力学状态。幻灯片409在区域I，温度低，纤维在外力作用下的形变小，具有虎克弹性行为，形变在瞬间完成，当外力除去后，形变又立即恢复，表现为质硬而脆，这种力学状态与无机玻璃相似，称为玻璃态。幻灯片410形变温度IIIIII玻璃态温度形变IIIIII随着温度的升高，形变逐渐增大，当温度升高到某一程度时，形变发生突变，进入区域II，这时即使在较小的外力作用下，也能迅速产生很大的形变，并且当外力除去后，形变又可逐渐恢复。这种受力能产生很大的形变，除去外力后能恢复原状的性能称高弹性，相应的力学状态称高弹态。幻灯片411粘流态当温度升到足够高时，聚合物完全变为粘性流体，其形变不可逆，这种力学状称为粘流态。玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态。幻灯片412温度形变IIIIII玻璃态高弹态温度形变IIIIII玻璃态高弹态幻灯片413纤维的热机械性能曲线的特点（1）四个温度a.玻璃化温度Tg定义：非晶态高聚物大分子链段开始运动的最低温度或由玻璃态向高弹态转变的温度。b.粘流温度Tf定义：非晶态高聚物大分子链相互滑动的温度，或由高弹态向粘流态转变的温度。幻灯片414c.熔点温度Tm定义：高聚物结晶全部熔化时的温度，或晶态高聚物大分子链相互滑动的温度。高聚物的Tm低分子的Tm。d.分解点温度Td定义：高聚物大分子主链产生断裂的温度。幻灯片415（2）两个转变区：玻璃化转变区，粘弹态转变区（3）三种力学状态：玻璃态：分子链段运动被冻结，显现脆性高弹态：分子链段运动加剧，出现高弹变形形变温度IIIIII玻璃态高弹态玻璃化转变区Tg粘流态粘弹态转变区Tf粘流态：大分子开始变形幻灯片416几几种种纺纺织织纤纤维维的的热热转转变变点点幻灯片417TTgg的的影影响响因因素素（1）聚合物的结构Tg是链段运动刚被冻结的温度，而链段运动是通过主链单键的内旋转来实现，因此Tg与高分子链的柔顺性相关，柔顺性好，Tg低，柔顺性差，Tg高。幻灯片418aa..主主链链结结构构主链由饱和单键所组成的聚合物，如-C-C-，-C-N-，-C-O-，-Si-O-等，柔顺性较好，纤维种类玻璃化温度软化点熔点分解点洗涤最高温度棉------15090-100羊毛------13030-40桑蚕丝------15030-40粘胶纤维------150--醋酯纤维186195-205290-300----涤纶80,67,90235-240256--70-100锦纶647,6