紡織材料的熱學(xué)、電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)

紡織材料的熱學(xué)、電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)第一節(jié)熱學(xué)比熱定義：質(zhì)量為1g紡織材料溫度變化1℃所吸收（放出）的熱量單位：J/g·℃導(dǎo)熱性：在有溫度差的情況下，熱量從高溫向低溫傳遞，這種性質(zhì)稱為導(dǎo)熱性。保暖性：紡織材料被包覆體溫度的性能稱為保暖性。1.基本指標(biāo)(1)導(dǎo)熱系數(shù)λ

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·℃常見纖維的導(dǎo)熱系數(shù)（在室溫20℃時(shí)測(cè)得）

纖維種類λ(W·m/m2·℃)纖維種類λ(W·m/m2·℃)棉0.071-0.073滌綸0.084羊毛0.052-0.055腈綸0.051蠶絲0.050-0.055丙綸0.221-0.302粘纖0.055-0.071氯綸0.042醋纖0.050★空氣0.026錦綸0.244-0.337★水0.599(2)

絕熱率T

T=[(Q1-Q2）/Q1]*100%

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。(3)克羅值(CLO)在室溫21攝氏度，相對(duì)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(dòng)，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。2.影響纖維導(dǎo)熱性能的因素

分子量的大小在同一溫度下，分子量越高→λ↑。溫度與回潮率的影響T↑λ↑因?yàn)殡S溫度增加，分子的振動(dòng)頻率加大，使熱量能籍此得到更好的傳遞。水分越多，λ越大，保暖性越差.在同樣溫濕度條件下，吸濕能力比較好的纖維，導(dǎo)熱性比較好。

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(dòng)，保暖性將大大降低。纖維層的體積重量在0.03-0.06g/cm3，λ最小，保暖性最好。4.增強(qiáng)服裝保暖性的途徑盡可能多的儲(chǔ)存靜止空氣；

（中空纖維、多衣穿著、不透水）降低W%；選用λ低的纖維；加入陶瓷粉末等材料

若對(duì)某一纖維施加一恒定外力，觀察其在等速升溫過程中發(fā)生的形變與溫度的關(guān)系，便得到該纖維的溫度--形變曲線（或稱熱機(jī)械曲線）。

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)械曲線分為三個(gè)區(qū)域，分別對(duì)應(yīng)于三種不同的力學(xué)狀態(tài)。形變溫度IIIIII二.纖維的熱機(jī)械性能

在區(qū)域I，溫度低，纖維在外力作用下的形變小，具有虎克彈性行為，形變?cè)谒查g完成，當(dāng)外力除去后，形變又立即恢復(fù)，表現(xiàn)為質(zhì)硬而脆，這種力學(xué)狀態(tài)與無機(jī)玻璃相似，稱為玻璃態(tài)。玻璃態(tài)溫度形變IIIIII

隨著溫度的升高，形變逐漸增大，當(dāng)溫度升高到某一程度時(shí)，形變發(fā)生突變，進(jìn)入?yún)^(qū)域II，這時(shí)即使在較小的外力作用下，也能迅速產(chǎn)生很大的形變，并且當(dāng)外力除去后，形變又可逐漸恢復(fù)。這種受力能產(chǎn)生很大的形變，除去外力后能恢復(fù)原狀的性能稱高彈性，相應(yīng)的力學(xué)狀態(tài)稱高彈態(tài)。溫度形變IIIIII玻璃態(tài)高彈態(tài)當(dāng)溫度升到足夠高時(shí)，聚合物完全變?yōu)檎承粤黧w，其形變不可逆，這種力學(xué)狀稱為粘流態(tài)。溫度形變IIIIII玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)稱為聚合物的力學(xué)三態(tài)。形變溫度IIIIII玻璃態(tài)高彈態(tài)玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)Tg粘流態(tài)粘彈態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)Tf纖維的熱機(jī)械性能曲線的特點(diǎn)

（1）四個(gè)溫度

a.玻璃化溫度Tg

定義：非晶態(tài)高聚物大分子鏈段開始運(yùn)動(dòng)的最低溫度或由玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。

b.粘流溫度Tf

定義：非晶態(tài)高聚物大分子鏈相互滑動(dòng)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

定義：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(dòng)的溫度。高聚物的Tm>低分子的Tm。

d.分解點(diǎn)溫度Td

定義：高聚物大分子主鏈產(chǎn)生斷裂的溫度。（2）兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)：

玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)，粘彈態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)（3）三種力學(xué)狀態(tài)：玻璃態(tài)：分子鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，顯現(xiàn)脆性高彈態(tài)：分子鏈段運(yùn)動(dòng)加劇，出現(xiàn)高彈變形粘流態(tài)：大分子開始變形三.耐熱性一般規(guī)律是：T↑，斷裂強(qiáng)力↓；斷裂伸長率↑；初始模量↓；纖維變得柔軟。定義：

耐熱性——紡織材料在高溫下保持原有物理力學(xué)性能的能力成為耐熱性。

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。四、阻燃性按燃燒時(shí)引燃的難易程度、燃燒速度、自熄性等燃燒特征分：1.易燃纖維2.可燃纖維3.難燃纖維4.不燃纖維指標(biāo)：極限氧指數(shù)LOI：指點(diǎn)燃紡織材料后，放在氧-氮大氣里維持燃燒的最低含氧量體積百分?jǐn)?shù)。極限氧指數(shù)越大，紡織材料越難燃五、熱收縮性（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——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，晾干后的收所縮率；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。五、纖維的熱塑性和熱定型

1.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(huì)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）2.影響合纖織物熱定型效果的因素

（1）溫度（最主要因素）

溫度愈高，定型效果愈顯著，但T不能太高，否則會(huì)使織物手感粗糙，甚至引起纖維損傷。（2）時(shí)間溫度高，定型時(shí)間可短些；溫度低，定型時(shí)間可長些。定型時(shí)間必須保證熱在織物中的均勻擴(kuò)散及分子鏈段的重建。（3）張力

高張力定型適用于單絲襪子；弱張力定型用于多數(shù)的針織物和機(jī)織物；無張力定型在一般織物中用得較少。

（4）冷卻速度

一般要求較快冷卻，可使新結(jié)構(gòu)快速固定，可獲得較好手感的織物。（5）定型介質(zhì)

干熱定型，濕熱定型第二節(jié)電學(xué)性質(zhì)一、介電性質(zhì)

纖維的導(dǎo)電能力只有導(dǎo)體的10-10—10-14，是一種電絕緣材料（電介質(zhì)）。

定義:

在電場(chǎng)中，由于介質(zhì)極化而引起相反電場(chǎng)，將使電容器的電容增加，介質(zhì)的這種性質(zhì)稱為介電性質(zhì)。二、纖維的導(dǎo)電性能

1.纖維的比電阻（1）體積比電阻（ρv，Ω·cm）

定義：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（ρS，Ω）

定義：電流通過長、寬都為1cm材料時(shí)的電阻值。

（3）質(zhì)量比電阻（ρm，Ω·g/cm2）

定義：電流通過長1cm，質(zhì)量為1g材料時(shí)的電阻值。

2.影響纖維比電阻的因素

（1）回潮率：回潮率增加，ρm降低;。

（2）溫度：溫度增加，ρ減少，導(dǎo)電性能增加;（3）纖維上的附著物：油劑、棉蠟、油脂的存在，ρ↓。

三、纖維的靜電1.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(huì)聚集起許多電荷從而產(chǎn)生靜電。纖維為電的不良導(dǎo)體2.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、粉末塑料的靜電噴涂等。4.減少或防止靜電現(xiàn)象的方法

機(jī)器接地

提高空氣的相對(duì)濕度

改善摩擦條件

導(dǎo)電纖維的應(yīng)用

靜電消除器（電離空氣）

加抗靜電劑（纖維油劑）

織物防靜電整理第三節(jié)光學(xué)性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)：纖維在光照射下表現(xiàn)出來的性質(zhì)。主要包括色澤、雙折射、耐光性。一、纖維的色澤

1.纖維的顏色

纖維的顏色取決于纖維對(duì)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）2.纖維的光澤

纖維的光澤取決于：光線在纖維表面的反射情況（反射量的大小；反射光量的分布）。（1）纖維光澤的形成

（2）影響纖維光澤的因素：

a.縱面形態(tài)

b.截面形狀