紡織材料學(xué) 11 紡織材料的熱學(xué)性質(zhì)ppt課件

1、2022-4-18第十一章紡織材料的熱學(xué)性質(zhì)第一節(jié) 比熱與熱焓第二節(jié) 導(dǎo)熱性質(zhì)第三節(jié) 熱轉(zhuǎn)變溫度第四節(jié) 阻燃性第一節(jié) 比熱與熱焓一、比熱一、比熱比熱的概念比熱的概念單位質(zhì)量的纖維，溫度升高單位質(zhì)量的纖維，溫度升高(或或降低降低)1所需要吸收所需要吸收(或放出或放出)的熱量，叫纖維的比熱。的熱量，叫纖維的比熱。常見紡織纖維的比熱常見紡織纖維的比熱 表表11-1 常見干燥紡織纖維的比常見干燥紡織纖維的比熱表測定溫度為熱表測定溫度為20） 單單位：位：J/g纖維種纖維種類類 比熱值比熱值 纖維種纖維種類類 比熱值比熱值 纖維種類纖維種類 比熱值比熱值 棉棉 1.211.34 粘膠纖粘膠纖維維 1.2

2、61.36 羽絨羽絨 羊毛羊毛 1.36 錦綸錦綸6 1.84 芳綸芳綸1.21 桑蠶絲桑蠶絲 1.381.39 錦綸錦綸66 2.05 醋酯纖維醋酯纖維 1.46 亞麻亞麻 1.34 滌綸滌綸 1.34 玻璃纖維玻璃纖維 0.67 大麻大麻 1.35 腈綸腈綸 1.51 石棉石棉 1.05 黃麻黃麻 1.36 丙綸丙綸(50)1.80 木棉木棉 常見紡織纖維的比熱常見紡織纖維的比熱影響紡織纖維比熱的主要因素影響紡織纖維比熱的主要因素 (1) 水分的影響水分的影響0 . 511 . 522 . 5301 02 03 04 0回潮率( % )比熱(J/g) 8 0 4 0 2 0 0 圖圖7-1

3、羊毛纖維比熱與回潮率三和溫度的關(guān)系羊毛纖維比熱與回潮率三和溫度的關(guān)系（2溫度的影響溫度的影響 一般認(rèn)為，溫度較高時(shí)，具有一定回潮一般認(rèn)為，溫度較高時(shí)，具有一定回潮率纖維的比熱增大。率纖維的比熱增大。淬火PET退火PET圖圖7-3 兩種滌綸絲的比熱隨溫度的變化規(guī)律兩種滌綸絲的比熱隨溫度的變化規(guī)律影響紡織纖維比熱的主要因素續(xù)）影響紡織纖維比熱的主要因素續(xù)） （3纖維結(jié)構(gòu)的影響 在220附近，出現(xiàn)第二次熔前結(jié)晶，比熱稍有下降。而后者為緩慢上升曲線，無再結(jié)晶的現(xiàn)象比熱對纖維加工和使用的影響影響紡織纖維比熱的主要因素續(xù)）影響紡織纖維比熱的主要因素續(xù)）二熱焓二熱焓 熱焓它是表示物質(zhì)系統(tǒng)能量的一個(gè)狀態(tài)函數(shù)，

4、通常用H來表示，其數(shù)值上等于系統(tǒng)的內(nèi)能U加上壓強(qiáng)P和體積V的乘積，即 HUPV。 熱焓是狀態(tài)函數(shù)，具有能量的量綱，但沒有確切的物理意義，它的定義是由H=U+PV所規(guī)定下來的，不能把它誤解為是“體系中含的熱量”。 雖然體系的內(nèi)能和焓的絕對值目前還無法知道，但是在一定條件下我們可以從體系和環(huán)境間熱量的傳遞來衡量體系的內(nèi)能與焓的變化值。在沒有其它功的條件下，體系在等容過程中所吸收的熱量全部用以增加內(nèi)能，體系在等壓過程中所吸收的熱量，全部用于使焓增加。由于一般的化學(xué)反應(yīng)大都是在等壓下進(jìn)行的，所以焓更有實(shí)用價(jià)值。內(nèi)能和焓內(nèi)能和焓第二節(jié) 導(dǎo)熱性質(zhì) 纖維的導(dǎo)熱系數(shù) 導(dǎo)熱系數(shù)(W.m/m2. )，即以當(dāng)材料的

5、厚度為1m及表面之間的溫差為1時(shí)，1h內(nèi)通過1 m2的材料傳導(dǎo)的熱量千卡數(shù)。值越小，表示材料的導(dǎo)熱性越差，它的絕熱性或保暖性越好?？肆_值(CLO) 在室溫21攝氏度，相對濕度小于50%，氣流為10cm/s無風(fēng)的條件下，一個(gè)人靜坐不動，能保持舒適狀態(tài)，此時(shí)所穿衣服的熱阻為1克羅值。 CLO越大，則隔熱保暖性越好。 影響纖維導(dǎo)熱系數(shù)的因素 1 纖維的結(jié)晶與取向 2 纖維集合體密度00.050.10.150.20.25體積重量()導(dǎo)熱系數(shù)兩端壓差大兩端無壓差靜止空氣纖維層體積重量和導(dǎo)熱系數(shù)間的關(guān)系3 纖維排列方向 f熱輻射方向纖維層方向?qū)嵯禂?shù)纖維排列方向角f與導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系 4 纖維細(xì)度和中空度5

6、 環(huán)境溫濕度纖 維導(dǎo)熱系數(shù)(W/m)030100棉0.0580.0630.069羊毛0.0350.0490.058亞麻0.0460.0530.062蠶絲0.0460.0520.059溫度與纖維導(dǎo)熱系數(shù)間的關(guān)系 纖維集合體的熱導(dǎo)系數(shù) 纖維集合體的熱阻 熱阻 ：當(dāng)熱量在物體內(nèi)部以熱傳導(dǎo)的方式傳遞時(shí)，遇到的熱阻稱為導(dǎo)熱熱阻。熱阻反映阻止熱量傳遞的能力的綜合參量。 對于熱流經(jīng)過的截面積不變的平板熱阻L/(kA)。其中L為平板的厚度，A為平板垂直于熱流方向的截面積，k為平板材料的熱導(dǎo)率。第三節(jié) 熱轉(zhuǎn)變溫度若對某一纖維施加一恒定外力，觀察其在等速若對某一纖維施加一恒定外力，觀察其在等速升溫過程中發(fā)生的形變

7、與溫度的關(guān)系，便得升溫過程中發(fā)生的形變與溫度的關(guān)系，便得到該纖維的溫度到該纖維的溫度-形變曲線或稱熱機(jī)械曲形變曲線或稱熱機(jī)械曲線）。線）。 纖維典型的熱機(jī)械曲線如下圖，存在兩纖維典型的熱機(jī)械曲線如下圖，存在兩個(gè)斜率突變區(qū)，這兩個(gè)突變區(qū)把熱機(jī)械曲線個(gè)斜率突變區(qū)，這兩個(gè)突變區(qū)把熱機(jī)械曲線分為三個(gè)區(qū)域，分別對應(yīng)于三種不同的力學(xué)分為三個(gè)區(qū)域，分別對應(yīng)于三種不同的力學(xué)狀態(tài)。狀態(tài)。形變形變溫度溫度IIIIII熔點(diǎn) 它是指高聚物內(nèi)晶體完全消失時(shí)的溫度，也就是結(jié)晶融化時(shí)的溫度。粘流溫度(Tf) 從高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，也就是高聚物熔化后發(fā)生粘性流動的溫度。軟化點(diǎn) 指纖維達(dá)到軟化點(diǎn)的溫度。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 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。脆折溫度 指纖維達(dá)到玻璃點(diǎn)的溫度。熱分解溫度、耐熱性 熱分解溫度是指纖維發(fā)生化學(xué)分解時(shí)的溫度。 紡織纖維的耐熱性是在高溫下保持自己的物理機(jī)械性能的 才干。熱定形溫度 纖維發(fā)生熱定型時(shí)的溫度稱為熱定型溫度.紡織纖維的阻燃性 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。極限氧指數(shù) 是指材料經(jīng)點(diǎn)燃后在氧-氮大氣里持續(xù)燃燒所需的最低氧氣濃度，一般用氧占氮-氧混合氣體的體積比或百分比表示。LOI值越大，材料的耐燃性越好。 第四節(jié) 阻燃性 紡織纖維的阻燃性按其燃燒能力的不同可分為 : 易燃的：燃燒迅速，如纖