紡織材料學(xué)緒論

紡織材料學(xué)

主講人：成玲紡織材料------指纖維及纖維制品。具體表現(xiàn)為：纖維、紗線(xiàn)、織物及其復(fù)合物。棉花棉纖維羊毛亞麻蠶絲化學(xué)纖維紗線(xiàn)紗線(xiàn)機(jī)織物針織物非織造布纖維增強(qiáng)復(fù)合材料密度低：鋼的1/5、鋁合金的1/2、鈦合金的1/3比強(qiáng)度高：鋼的6倍、鋁合金的6.5倍、鈦合金的5倍比模量高：鋼的3倍、鋁合金的3.2倍、鈦合金的3.5倍課程研究的主要內(nèi)容：（1）研究纖維及纖維制品的結(jié)構(gòu)、性能及結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系；（2）研究纖維及纖維制品的性能與加工工藝之間的關(guān)系；（3）研究纖維及纖維制品的結(jié)構(gòu)、性能的測(cè)試方法及標(biāo)準(zhǔn)。課程的主要內(nèi)容：第一章緒論第二章天然纖維素纖維第三章天然蛋白質(zhì)纖維第四章化學(xué)纖維第五章紡織材料的吸濕性第六章紡織纖維的機(jī)械性質(zhì)第七章紡織材料的熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)第八章紗線(xiàn)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第九章織物的基本結(jié)構(gòu)第十章織物的基本性能和品質(zhì)評(píng)定纖維：

直徑為幾微米到幾十微米（或更細(xì)），而長(zhǎng)度比直徑大千倍、萬(wàn)倍以上的細(xì)長(zhǎng)物體，稱(chēng)為纖維。如：棉花、羊毛、葉絡(luò)、毛發(fā)、肌肉等。紡織纖維應(yīng)具備以下條件：（1）適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度和細(xì)度；（2）一定的強(qiáng)力、變形能力、彈性、耐磨性、剛?cè)嵝?、抱合力和摩擦力；?）一定的吸濕性、導(dǎo)電性和熱學(xué)性質(zhì)；（4）一定的化學(xué)穩(wěn)定性和染色性能；（5）特種紡織纖維應(yīng)具有能滿(mǎn)足特種需要的性能。紡織纖維：是指截面呈圓形或異形的、橫向尺寸較細(xì)、長(zhǎng)度比細(xì)度大許多倍的、具有一定強(qiáng)度和韌性的（可繞曲的）細(xì)長(zhǎng)物體。木棉纖維竹原纖維再生纖維：由天然聚合物或失去紡織加工價(jià)值的纖維原料經(jīng)人工溶解或熔融，再抽絲制成的纖維。合成纖維：由小分子化合物合成有機(jī)聚合物后，再溶解或熔融，抽絲制成的纖維。半合成纖維：以天然高分子物為骨架，通過(guò)其他化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)，改變其組成成分，再形成天然高分子衍生物而制成的纖維。無(wú)機(jī)纖維：以無(wú)機(jī)物（金屬、玻璃等）為原料，通過(guò)加熱熔融或壓延等物理化學(xué)方法制成的纖維。生絲棉苧麻羊毛線(xiàn)密度（或特克斯）------指1000米長(zhǎng)纖維或紗線(xiàn)所具有的重量克數(shù)。纖度（或旦尼爾、旦、袋）------指9000米長(zhǎng)纖維或紗線(xiàn)所具有的重量克數(shù)。公制支數(shù)------指重量為1克的纖維或紗線(xiàn)的長(zhǎng)度米數(shù)。回潮率------纖維材料所吸水分重量對(duì)其干燥重量的百分率。含水率------纖維材料所吸水分重量對(duì)含有水分的材料重量的百分率。標(biāo)準(zhǔn)大氣條件：強(qiáng)力（又稱(chēng)斷裂強(qiáng)力、絕對(duì)強(qiáng)力）------指纖維材料能夠承受的最大拉伸力。相對(duì)強(qiáng)度------指單位細(xì)度（每特或每旦）纖維或紗線(xiàn)能承受的最大拉力。斷裂應(yīng)力------指纖維或紗線(xiàn)在單位面積上能承受的最大拉伸力。斷裂長(zhǎng)度------指纖維或紗線(xiàn)靠自身重量被拉斷時(shí)所具有的長(zhǎng)度。斷裂伸長(zhǎng)率------纖維或紗線(xiàn)被拉伸斷裂時(shí)產(chǎn)生的伸長(zhǎng)占原來(lái)長(zhǎng)度的百分率。纖維大分子的典型構(gòu)象示意圖

紡織纖維的大分子是由許多相同或相似的原子團(tuán)彼此以共價(jià)鍵聯(lián)合而成的，那么這些相同或相似的原子團(tuán)稱(chēng)為大分子的單基。單基------組成高聚物大分子的最小循環(huán)單元。一個(gè)伸直的直鏈大分子在三處依箭頭方向使主鏈鍵相對(duì)于上端旋轉(zhuǎn)180°后,就變成了一根很皺曲的分子鏈了.大分子的柔曲性

如果(1)大分子主鏈上原子鍵的旋轉(zhuǎn)性較差；(2)側(cè)基較大；(3)主鏈四周側(cè)基不均衡；(4)側(cè)基間結(jié)合力較大；分子鏈節(jié)就不易轉(zhuǎn)動(dòng)，分子鏈也不易彎曲或伸直，即分子鏈較“僵硬”，反之較“柔軟”，這種特征叫做大分子的“柔曲性”。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（超分子結(jié)構(gòu)）------指纖維內(nèi)大分子排列與堆砌的結(jié)構(gòu)。大分子間的作用力：1、范德華力（由靜電引力、誘導(dǎo)力、色散力組成）作用距離：0.3~0.5nm作用能量：2.1~23J/mol2、氫鍵（由大分子側(cè)基上的極性基團(tuán)：羥基、氨基、羧基等靜電引力形成)作用距離：0.23~0.32nm作用能量：5.4~42.7J/mol3、鹽式鍵（部分纖維的側(cè)基在成對(duì)的某些基團(tuán)之間會(huì)產(chǎn)生能量級(jí)躍遷原子轉(zhuǎn)移，從而形成絡(luò)合物類(lèi)型的價(jià)鍵性質(zhì)的化學(xué)鍵)作用距離：0.09~0.27nm作用能量：126~209.3J/mol4、化學(xué)鍵作用距離：0.09~0.19nm作用能量：209.8~837.36J/mol角蛋白大分子的構(gòu)成及分子間作用

取向和無(wú)序排列的纓狀微胞結(jié)構(gòu)

結(jié)晶度------把纖維中結(jié)晶區(qū)的大小占整根纖維的比例稱(chēng)為結(jié)晶度。取向度------大分子排列方向與纖維軸向的符合程度，稱(chēng)為取向度。纓狀微胞理論：

纖維中每一個(gè)大分子可能間隔地穿過(guò)幾個(gè)結(jié)晶區(qū)和非晶區(qū)，靠結(jié)晶區(qū)中大分子之間的結(jié)合力把大分子相互聯(lián)結(jié)在一起，又靠穿越兩個(gè)以上結(jié)晶區(qū)的大分子把各個(gè)晶區(qū)聯(lián)系起來(lái)，并由組織結(jié)構(gòu)比較松散紊亂的非晶區(qū)把各個(gè)晶區(qū)間隔開(kāi)來(lái)，使纖維形成一個(gè)疏密相間而不散開(kāi)的整體。紡織纖維的結(jié)構(gòu)層次

事實(shí)上，從高聚物大分子排列堆砌組合到形成纖維，經(jīng)歷了多級(jí)微觀結(jié)構(gòu)層次：1、大分子2、基原纖（由幾根直線(xiàn)鏈狀大分子按照一定空間位置排列，相對(duì)穩(wěn)定地相成的結(jié)晶態(tài)的大分子束，也稱(chēng)為晶須，是原纖中最小、最基本的結(jié)構(gòu)單元）直徑：1~3nm3、微原纖（由若干根基原纖平行排列結(jié)合在一起的較粗的基本屬結(jié)晶態(tài)的大分子束，也稱(chēng)微晶須，存在一定的結(jié)晶缺陷）直徑：4~8nm4、原纖（是個(gè)統(tǒng)稱(chēng)，由若干根微原纖基本平行排列結(jié)合在一起的更粗的大分子束。原纖