6纖維的熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)性質(zhì).ppt

第六章紡織材料的熱學(xué) 電學(xué) 光學(xué)性質(zhì) 第一節(jié)纖維的熱學(xué)性質(zhì)一 紡織纖維的導(dǎo)熱與保溫二 纖維的熱機(jī)械性能曲線三 纖維的耐熱性與熱穩(wěn)定性四 纖維的熱膨脹與熱收縮五 纖維的熱塑性和熱定型六 纖維的燃燒性能七 纖維的熔孔性 1 指標(biāo) 1 導(dǎo)熱系數(shù) 定義 材料厚度為1m 兩表面之間溫差為1 每小時(shí)通過1m2材料所傳導(dǎo)的熱量 單位 Kcal m h W m m2 常見纖維的導(dǎo)熱系數(shù)表繼續(xù) 常見纖維的導(dǎo)熱系數(shù) 在室溫20 時(shí)測得 表中顯示 水的導(dǎo)熱系數(shù)最大 靜止空氣的導(dǎo)熱系數(shù)最小 纖維介于兩者之間 導(dǎo)熱性越好 保溫性越差 Back 2 絕熱率T式中 Q1 包覆試樣前保持熱體恒溫所需熱量 Q2 包覆試樣后保持熱體恒溫所需熱量 T 材料保溫效果越好 2 影響纖維導(dǎo)熱性能的因素 1 分子量的大小在同一溫度下 分子量越高 2 溫度與回潮率的影響T 水分越多 越大 保暖性越差 3 纖維集合體的體積重量保暖與否主要取決于纖維層中夾持的靜止空氣數(shù)量 纖維層中夾持的空氣越多 則纖維層的絕熱性越好 一旦夾持的空氣流動 保暖性將大大降低 纖維層的體積重量在0 03 0 06g cm3 最小 保暖性最好 3 增強(qiáng)服裝保暖性的途徑 1 盡可能多的儲存靜止空氣 中空纖維 多衣穿著 不透水 2 降低W 3 選用 低的纖維 4 加入陶瓷粉末等材料 Back 纖維的熱機(jī)械性能曲線1 定義 高聚物受力變形或初始模量等隨溫度變化而變化的曲線 2 曲線及其特點(diǎn) Back 1 四個(gè)溫度 2 兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū) 3 三種力學(xué)狀態(tài)繼續(xù) a 玻璃化溫度Tg 非晶態(tài)高聚物大分子鏈段開始運(yùn)動的最低溫度 或由玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度 影響Tg的因素 化學(xué)組成的影響 分子量和交鍵作用 混合 接枝及共聚的影響 增塑劑的作用 凡是使鏈的柔性增加 使分子間作用力下降的結(jié)構(gòu)因素都會使Tgb 粘流溫度Tf 非晶態(tài)高聚物大分子鏈相互滑動的溫度 或由高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度 c 熔點(diǎn)溫度Tm 高聚物結(jié)晶全部熔化時(shí)的溫度 或晶態(tài)高聚物大分子鏈相互滑動的溫度 d 分解點(diǎn)溫度Td 高聚物大分子主鏈產(chǎn)生斷裂的溫度 Back 兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū) 1玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)2粘彈態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)Back 玻璃態(tài) 分子鏈段運(yùn)動被凍結(jié) 顯現(xiàn)脆性 類似普通玻璃性能 高彈態(tài) 分子鏈段運(yùn)動加劇 出現(xiàn)高彈變形 類似橡膠的特性 粘流態(tài) 大分子開始變形 表現(xiàn)出液體流動的特性 幾種紡織纖維的熱轉(zhuǎn)變點(diǎn) 幾種紡織纖維的熱轉(zhuǎn)變點(diǎn) Back 纖維的耐熱性與熱穩(wěn)定性1 定義 耐熱性 指纖維經(jīng)過短時(shí)間的高溫作用 回到常溫時(shí) 其機(jī)械性能的變化程度耐短時(shí)間高溫的性能 隨著溫度的升高而強(qiáng)度降低的程度表示 熱穩(wěn)定性 纖維耐長時(shí)間高溫的性能 2 常用纖維耐熱性 天然纖維 棉 麻 蠶絲 羊毛 人造纖維 粘膠 棉 合成纖維 滌綸 腈綸 錦綸 維綸 碳纖維 玻璃纖維相當(dāng)好 滌綸的耐熱性與熱穩(wěn)定性均較好 錦綸的耐熱性較好 但熱穩(wěn)定性差 Back 熱膨脹一部分纖維在加熱的情況下有輕微的膨脹現(xiàn)象 原因是纖維分子受熱后發(fā)生較強(qiáng)的熱振動而獲得了更多的空間所致 幾種纖維的熱膨脹系數(shù)繼續(xù) 幾種纖維的熱膨脹系數(shù) Back 熱收縮 1 定義 合成纖維受熱后發(fā)生不可逆的收縮現(xiàn)象稱之為熱收縮 2 指標(biāo) 熱收縮率 即加熱后纖維縮短的長度占原來長度的百分率 根據(jù)介質(zhì)不同有 a 沸水收縮率 一般指將纖維放在100 C的沸水中處理30min 晾干后的收縮率 b 熱空氣收縮率 一般指用180 190 C 210 C熱空氣為介質(zhì)處理一定時(shí)間 如15min 后的收縮率 c 飽和蒸汽收縮率 一般指用125 130 C飽和蒸汽為介質(zhì)處理一定時(shí)間 如3min 后的收縮率 3 產(chǎn)生原因 紡絲成形過程中 受到較大的抽伸作用 纖維殘留一定的內(nèi)應(yīng)力 一旦T Tg 會發(fā)生收縮 Back 纖維的熱塑性和熱定型基本概念熱塑性 將合成纖維或制品加熱到Tg以上溫度 并加一定外力強(qiáng)迫其變形 然后冷卻并去除外力 這種變形就可固定下來 以后遇到T Tg時(shí) 則纖維或制品的形狀就不會有大的變化 這種特性稱之為熱塑性 熱定型 就是利用合纖的熱塑性 將織物在一定張力下加熱處理 使之固定于新的狀態(tài)的工藝過程 如 蒸紗 熨燙 熱定型的機(jī)理最初結(jié)構(gòu)的松散 新結(jié)構(gòu)的重建 新結(jié)構(gòu)的固化熱定型的方法干熱定型 熱風(fēng)處理 金屬表面接觸加熱 濕熱定型 濕法定型 汽蒸定型 過熱蒸汽定型 影響合纖織物熱定型效果的因素繼續(xù) 1 溫度 最主要因素 2 時(shí)間3 張力4 冷卻速度5 定型介質(zhì)Back 纖維的燃燒性能指標(biāo) 1 可燃性指標(biāo) 表示纖維容不容易燃燒 點(diǎn)燃溫度 發(fā)火點(diǎn) 點(diǎn)燃溫度或發(fā)火點(diǎn)越低 纖維越容易燃燒 2 耐燃性指標(biāo) 表示纖維經(jīng)不經(jīng)得起燃燒 極限氧指數(shù)LOI LimitOxygenIndex 纖維點(diǎn)燃后 在氧 氮大氣里維持燃燒所需要的最低含氧量體積百分?jǐn)?shù) LOI越大 說明材料難燃 2 阻燃機(jī)理阻燃 指降低材料在火焰中的可燃性 減慢火焰蔓延速度 當(dāng)火焰移去后能很快自熄 3 提高纖維制品難燃性的途徑 1 制造難燃纖維在紡絲原液中加入防火劑或用合成的難燃聚合物紡絲 2 阻燃整理阻燃劑處理 3 通過與難燃纖維混紡 以提高纖維的難燃性 Back 纖維的熔孔性1 定義 當(dāng)纖維及其制品上為熱體所濺時(shí)被熔成孔洞的性能 抗熔性 抵抗熔孔現(xiàn)象的性能 2 合成纖維易產(chǎn)生熔孔現(xiàn)象的原因滌綸 錦綸熔融所需的熱量較少 滌綸 錦綸的導(dǎo)熱系數(shù)比棉 粘 羊毛大 3 改善織物抗熔性的方法合纖與天然纖維混紡 制造包芯紗 芯用錦綸 滌綸 外層用棉 第二節(jié)纖維的光學(xué)性質(zhì) 纖維的色澤纖維的雙折射纖維的耐光性 1 纖維的顏色纖維的顏色取決于纖維對不同波長色光的吸收和反射能力 天然纖維的顏色 取決于品種 即天然色素 生長過程中的外界因素合成纖維的顏色 取決于原料 是否含有雜質(zhì) 紡絲工藝 如溫度 加熱時(shí)間等 各種顏色的波長與波長范圍 mm GOON 各種顏色的波長與波長范圍 mm Back 纖維的光澤 1 纖維光澤的形成纖維的光澤實(shí)際上是 正反射光 表面散射反射光和來自內(nèi)部的散射反射光的共同貢獻(xiàn) 評價(jià)光澤應(yīng)同時(shí)考慮兩個(gè)方面 反射光量的大小和反射光量的分布規(guī)律反射光量很大 分布不均勻 極光 反射光量很大 分布較均勻 肥光 GoOn Back 2 影響纖維光澤的因素 a 纖維的微原纖結(jié)構(gòu)b 纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu) c 化纖中加TiO2可消光 雙折射的定義 平行偏振光沿非光軸方向投射到纖維上時(shí) 除了在界面上產(chǎn)生反射光外 進(jìn)入纖維的光線被分解成兩條折射光 稱之為纖維的雙折射 其中一條 尋常光 簡稱o光 遵守折射定律 振動面 光軸 n 另一條 非尋常光 簡稱e光 不遵守折射定律 振動面 光軸 n 雙折射率 n n n 影響雙折射大小的因素 1 取向度取向度 各向異性顯著 雙折射率 當(dāng)全部大分子與纖維纖維軸平行排列時(shí) 雙折射最大 當(dāng)大分子排列紊亂時(shí) 雙折射為0 2 大分子本身的不對稱性凡是大分子鏈呈曲折狀或螺旋狀 或主鏈上有側(cè)基 都會使雙折射率下降 腈綸有螺旋狀主鏈 三醋酯纖維分子上的側(cè)基多 故 n是負(fù)值 纖維雙折射率的測定方法及應(yīng)用測量 浸沒法 尋找倍克線 測得表層折射率 光程差法 D d n n 用石英楔子補(bǔ)償法測出 D和d 應(yīng)用 1 用于判明纖維分子的取向程度 n大 取向度大 2 用于判明管狀纖維的孔徑或棉纖維的成熟度 紡織纖維的折射率 纖維的耐光性1 定義 紡織材料抵抗光照的能力 纖維經(jīng)長期光照 會發(fā)生不同程度的裂解 使大分子斷裂 分子量下降 強(qiáng)度下降 TiO2的存在會加速裂解 2 常用纖維耐光性大致順序 腈綸 羊毛 麻 棉 粘膠 滌綸 錦綸 蠶絲 日光照射時(shí)間與纖維強(qiáng)度的損失 Back 第三節(jié)纖維的電學(xué)性質(zhì) 一 纖維的介電性質(zhì)纖維的介電常數(shù) 1 定義 在電場中 由于介質(zhì)極化而引起相反電場 將使電容器的電容變化 其變化的倍數(shù)稱為介電常數(shù) 其數(shù)值為 物理意義 是表示材料在電場中被極化的程度 反映材料的儲電能力 材料的介電常數(shù) 頻率f 50Hz T 20 25 RH 65 2 影響 大小的因素a 內(nèi)因電介質(zhì)的密度 體積重量或密度愈大 纖維間的空氣量 極化率 纖維分子極化程度 纖維分子量 分子量 b 外因溫度 一方面T 另一方面 T 頻率 用直流電壓 最大 f 回潮率 W 水的 最大 二 纖維的導(dǎo)電性能纖維導(dǎo)電性指標(biāo) 比電阻 1 體積比電阻 v cm 纖維通過長1cm 截面積為1cm2材料時(shí)的電阻值 2 表面比電阻 S 電流通過長 寬都為1cm材料時(shí)的電阻值 3 質(zhì)量比電阻 m g cm2 電流通過長1cm 質(zhì)量為1g材料時(shí)的電阻值 m v m易測 應(yīng)用較多 2 影響纖維比電阻的因素 1 回潮率 W m 2 溫度 T 導(dǎo)電性能增加 3 纖維上的附著物 油劑 棉蠟 油脂的存在 三 纖維的靜電靜電現(xiàn)象及產(chǎn)生原因纖維在加工中要受到各種機(jī)件的作用 由于纖維與機(jī)械以及纖維與纖維間的摩擦 必會聚集起許多電荷從而產(chǎn)生靜電 靜電的危害與應(yīng)用危害 粘接和分散 吸附飛花與塵埃 放電等 應(yīng)用 靜電植絨 靜電吸塵 粉末塑料的靜