纺织材料学21

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1、第二章纤维结构概述研究纤维结构的目的：了解纤维结构与性能关系，正确选择和使用纤维；通过各种途径改变纤维结构，有效地改变纤维性能。纤维结构定义是指组成纤维的结构单元相互作用达到平衡时在空间的几何排列。纤维结构大分子结构：化学组成、单基结构、端基组成、聚合度及其分布、大分子构象、大分子链柔曲性等聚集态结构：晶态、非晶态、结晶度、晶粒大小、取向度、侧序分布等形态结构：纵横向几何形态、径向结构、表面结构、孔洞结构等纤维的形态结构microscopicstructure微形态结构：用电子显微镜能观察到的结构，

2、如：微纤、微孔、裂缝等；Featuresmaybeobservedbyelectronmicroscope.Naturalfibers:distinctlayersManufacturedandsilk:uniformthroughoutexceptskin-coreeffectMacrostructures:宏形态结构：用光学显微镜能观察到的结构，如：皮芯结构、截面形态等。Featurescanbeobservedbyopticalmicroscope.Surfacecontour/longitu

3、dinalformsmoothstriatedconvolutedserratedpittedlobedscalyCross-sectionalareashaperoundkidneybeantriangularflatdog-bonemulti-lobal棉纤维纵、横截面绵羊毛纵、横截面大麻纤维纵、横截面桑蚕丝纵、横截面涤纶纤维纵、横截面晴纶纤维纵、横截面粘胶纤维纵、横截面四孔中空纤维横截面导电纤维第二节纺织纤维的大分子结构纺织纤维除了无机纤维（玻纤、石棉纤维、金属纤维）等外，绝大多数都是高分子化

4、合物（即高聚物）,分子量很大。一、单基（链节）1、定义：构成纤维大分子的基本化学结构单元。A′－A－A……A－A－A〞或A′－(A)n－A〞A——单基；A′、A〞——端基；n——聚合度；2、常用纺织纤维单基的化学组成：常用纤维的单基纤维素纤维：-葡萄糖剩基蛋白质纤维：-氨基酸剩基涤纶：对苯二甲酸乙二酯锦纶：己内酰胺丙纶：丙烯腈纶：丙烯腈单基的化学结构、官能团的种类决定了纤维的耐酸、耐碱、耐光、吸湿、染色性等，单基中极性官能团的数量、极性强弱对纤维的性质影响很大。二.聚合度1)定义：构成纤维大分子

5、的单基的数目，或一个大分子中的单基重复的次数（n）。大分子的分子量＝单基的分子量×聚合度常用纤维的n：棉麻的聚合度很高，成千→上万；羊毛n＝576；蚕丝n＝400再生纤维素纤维300-600涤纶130晴纶1000－1500维纶n＝1700丙纶n＝310-430一根纤维中各个大分子的n不尽相同，具有一定的分布→高聚物大分子的多分散性。2)聚合度与力学性质的关系：n→n临，纤维开始具有强力；n↑，纤维强力↑（∵n↑；大分子间的结合键↑结合能量变大）；但n增加至一定程度，强力趋于不变。n低时，一般来说，纤

6、维的强度低些，湿强度也低些，脆性明显些。聚合度与力学性质的关系强度P聚合度nno制造化纤时，要控制n的大小n太小——强度不好；n太大——纺丝困难n的分布：希望n的分布集中些，分散度小些，这对纤维的强度，耐磨性、耐疲劳性、弹性都有好处。制造化纤时，要控制n的大小。n太小——强度不好；n太大——纺丝困难。三、纤维大分子链的支化、构型纤维大分子的形状由于单基的键接方式的不同，可以分为三种构造形式：线型linear枝型branched网型network(crosslinked)四、纤维大分子链的内旋性、构象

7、大分子链中的单键能绕着它相邻的键按一定键角旋转，称为键的内旋转。分子链由于围绕单键内旋转而产生的原子在空间的不同排列形式称为构象。纺织纤维大分子一般都呈卷曲着的构象。五、纤维大分子链的柔曲性1)定义：指纤维大分子在一定条件下，通过内旋转或振动而形成各种形状的难易程度的特性。单键的内旋转是大分子链产生柔曲性的根源。对于高聚物而言，其中的大分子链的内旋转除了受分子内原子或基团相互影响外分子间作用力也有很大影响。2)纤维大分子结构与柔曲性的关系主链上原子链弹性好，链节易绕主轴旋转，∴柔曲性↑；侧链较少，链

8、节易绕主轴旋转，∴柔曲性↑主链四周侧基分布对称，链节易绕主轴旋转，∴柔曲性↑；侧基间（大分子间）作用力较少，链节易绕主轴旋转，∴柔曲性↑；温度↑，内旋转加剧，大分子链柔曲性↑。大分子的柔曲性是判断高聚物弹性的主要条件之一，长链分子由于热运动而变成弯曲形状使高度柔曲性，这就是高聚物产生弹性的原因。柔顺性好的纤维，受外力易变形，伸长大，弹性较好，结构不易堆砌的十分密集，但在外力作用下，易被拉伸，易形成结晶。小结：纤维大分子是由许多个单基通过共价键连接而成的线型大分子。纤维