纺织材料学1纤维结构基本知识

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1、第一章纤维结构基础知识第一节纤维大分子结构第二节纤维的凝聚态结构第三节纤维结构测试分析方法第一章纤维结构的基础知识纤维：通过自然生物合成或人工制造的方法形成的，有成千上万的大分子组成。这些大分子的组成元素或基团、排列方式以及它们质检的相互作用构成了纤维的各项内在性能，另外它们又受到纤维加工工艺的影响。纤维内的大分子根据加工不同，按照一定规律排列构成纤维的整体结构形态，且不同纤维的结构呈现复杂多样的特点。纤维结构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。纤维结构的内容主要包括高分子链的结构和高分子的凝聚态结构。纤维的结构层次如下图所示。2021/8/122第一章纤

2、维结构基本知识第一章纤维结构的基础知识纤维结构纤维大分子链结构纤维凝聚态结构大分子的化学组成大分子链的构型大分子分子量及其分布大分子链的统计结构晶态结构非晶态结构取向结构原纤结构液晶结构多相织态结构晶体晶胞类型结晶形态2021/8/123第一章纤维结构基本知识纤维的性能首先是由其大分子结构决定的，纤维大分子机构包括起主链的化学组成及连接方式、侧基和端基的结构、大分子链的形态和相对分子量及其分布等。一、纤维大分子主链的化学组成及连接方式纤维大分子主链是有某个结构单元一化学键的方式重复连接而成的线性长链分子。链结构主要是有碳和氢两元素构成，还可以有氧、氮、氯、硫等元素。这些元素是构成

3、纤维的基础物质，他们之间爱你通常是一共价键的刑事连接。按主链构成的化学组成，纤维大分子可以分为以下三种：第一节纤维大分子结构2021/8/124第一章纤维结构基本知识1、均链大分子主链有一种原子以共价键形式组成的大分子链，且其通常是一碳-碳键相连，这类大分子一般有加聚反应制的。例如：聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维等。2、杂链高分子主链是由两种或两种以上的原子组成的大分子链，且其通常是由碳-氧、碳-氮、碳-硫等一共价键相联结而成，主要通过所居反应或开环聚合而成。例如：聚酰胺纤维、聚酯纤维等。其特点为大分子链刚性较大，力学性能和耐热性较好，但由于主链中含有极性集团，所以易产生水解、醇解和酸

4、解。3、元素有机高分子大分子主链上含有硼、磷、铝、硅、钛等元素，并在其侧链上含有有机基团。例如：碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维等。此类纤维具有有机物的弹性和塑性，也具有无机物的高耐热性，属于高性能纤维。第一节纤维大分子结构2021/8/125第一章纤维结构基本知识构成纤维大分子主链的结构单元称为“单基”。不同纤维大分子，其单基组成结构是不同的，如纤维素的单基为葡萄糖剩基。各种纤维的单基结构式请看教材第8页表1-1大分子长链中，大分子链的键接方式可以有一种结构单元组成，称为均聚物纤维；也可以有两种个或两种以上的结构单元组成，称为共聚物纤维。在均聚物纤维中，其单基可以是完全相同的，也

5、可以是基本相同的。此外，在均聚物纤维中，也会出现大分子链节内各原子和基团通过化学键所形成的空间排列及链节之间的排列顺序不同，即大分子产生不同的“构型”，其中若只是原子和基团在顺序上的改变称为构造同分异构体；空间位置上的改变乘务立体同分异构体。不同构型所形成的大分子，虽然徐成物质是相同的，但纤维的性能可能存在较大差异。单基的结构特征是决定大分子新跟那个的基础，因此可以通过学习认识单基的组成基团的特征，对纤维的性能进行分析评价。第一节纤维大分子结构2021/8/126第一章纤维结构基本知识二、侧基与端基1、侧基它是指分布在大分子主链两侧并通过化学键与大分子主链连接的化学基团。侧基的性

6、能、体积、极性等对大分子的肉顺序和凝聚态结构具有影响，进而影响到纤维的加工工艺，也影响到纤维的热学性质，力学性质和耐化学性质等。2、端基它是指大分子两端的结构单元，且与主链“单基”结构有很大差别。大分子端基的结构取决于聚合过程中链的引发和终止方式，其可以来自单体、引发剂、溶剂、分子质量调节剂等，并对纤维的光、热稳定性有较大影响。通常可利用端基上的活性官能团对纤维进行改性处理，也可通过准确测定端基结构和数量来研究大分子的相对分子量。第一节纤维大分子结构2021/8/127第一章纤维结构基本知识第一节纤维大分子结构三、大分子链的柔性大分子链的柔性是指其能够改变分子构型的性质，也是大分

7、子链可以城西拿出各种形态的性质。纤维的现行大分子，如果主链含有大量的旋转性较好的键。并且四周的侧基分布不叫均衡，也比较校，即侧基质检的结合力也比较弱从而使链节较容易绕主链里键旋转，大分子链伸直和弯曲比较容易，可呈现出多种构象形态，也就是大分子链比较“柔软”。繁殖大分子链比较“僵硬”，不宜弯曲伸直。大分子链的柔性可以用末端距表示，末端距是指大分子链两端质检的直线距离，末端距越小，大分子链的柔性越高。大分子链柔性的主要影响因素：1.但分了的主链结构中哈哪有C-C、Si-O、C-O键时