第8章纺织材料的热学、光学和电学性质ppt课件.ppt

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1、第8章纺织材料的热学、光学和电学性质——纤维部分第1节纺织材料的热学性质1.比热定义：单位质量的材料，温度升高(或降低)1℃所需要吸收(或放出)的热量。反映材料温度变化的难易程度材料的冷暖感影响因素（1）水分水的比热容大于干燥纤维的，故实际纤维材料的比热容与纤维材料的回潮率有关1.比热（2）温度的影响当纤维回潮率一定时，温度愈高，纤维回潮率的比热愈大原因：纤维吸湿热随温度升高而增大2.导热系数当材料的厚度为1m，两侧温差为1℃时，1秒钟内通过1m2纤维材料传导的热量焦耳数纤维集合体是纤维与空气共同构成的复合体存在三种传热方式；

2、存在水分的吸收与释放的潜热形式QdT1T2(T2T1)Sλ影响纤维集合体导热系数的因素纤维因素（1）纤维的结晶与取向（2）纤维的细度和中空度纤维细度越细，纤维制品的热辐射穿透能力越弱；纤维的中空度越大，越小影响纤维集合体导热系数的因素集合体因素（1）纤维排列方向αf热辐射方向纤维层方向导热系数影响纤维集合体导热系数的因素(2)纤维集合体密度静止干空气的导热系数最低，故其导热系数取决于纤维中的孔隙量及孔隙中气体的流动性在体积质量为0.03~0.06时导热系数为最小为什么？影响纤维集合体导热系数的因素（4）环境因素温度上升，纤维

3、分子的热运动频率升高，热量传递能力增强湿度，水的导热系数约为干纤维的几倍到一个数量级思考如何选择夏季织物纤维材料如何选择冬季织物纤维材料3.热作用时的纤维性状3.1力学状态转变随着温度升高，纤维强度下降，延伸性增大，模量降低热塑性纤维：在较高温度时发生软化、熔融的纤维涤纶、锦纶、丙纶、醋酯纤维非热塑性纤维：在较高温度时不发生熔融而直接发生分解、炭化的纤维纤维素类纤维和蛋白质纤维热机械曲线测量纤维的伸长变形和弹性模量随温度变化的曲线玻璃态高弹态粘流态玻璃化转变区粘弹转变区交联型分子Tg(℃)Tf(℃)(a)Tg(℃)Tf(℃)交

4、联型分子玻璃态高弹态粘流态玻璃化转变区粘弹转变区(b)纤维材料热力学状态非晶态高聚物曲线上存在三态：玻璃态、高弹态和粘流态；二区：玻璃化转变区和粘弹转变区完全结晶的高聚物，不存在玻璃化转变及高弹态纤维材料几乎都是晶态和非晶态混合的两相结构当结晶度较低时，纤维的性质接近非晶态高聚物所特有的力学三态及其转变特征随结晶度的增大，玻璃化转变和高弹态的特征在减弱3.2力学状态及其转变的机理(1)玻璃态运动特点低温，分子热运动能低，链段处于被“冻结”状态侧基、链节和短小支链等小运动单元的局部振动及键长、键角的变化力学特征纤维弹性模量很高，

5、变形能力很小，具有虎克体行为纤维坚硬，类似玻璃热力学状态（2）玻璃化转变区在3~5℃范围内，几乎所有物理性质均发生突变运动特点温度升高，分子链段开始解冻，热运动能足以克服主链的内旋转位垒绕主链轴旋转，分子构象发生变化对应的温度范围称为玻璃化温度，用Tg表示非晶态高聚物大分子链段开始运动的最低温度，或由玻璃态向高弹态转变的温度热力学状态（3）高弹态运动特点大分子链段可以运动的状态，但没有分子链的滑移，整个分子链仍处于冻结状态分子链可以通过主链上单键的内旋转和链段运动来改变构象，适应外力作用，分子链被拉直解除外力后，被拉直的分子链

6、又可以恢复原来的卷曲状态力学特征有较大的变形和恢复能力热力学状态（4）粘弹转变区运动特点分子链能够发生整体位移，纤维表现流动性，模量迅速下降，形变迅速增加对应的温度范围称为流动温度，用Tf表示非晶态高聚物大分子链相互滑动的温度，或由高弹态向粘流态转变的温度热力学状态（5）粘流态大分子链段运动加剧，大分子链间发生相对位移，产生不可逆变形，纤维呈现粘性液体状3.3常见纺织纤维的三态转变温度纤维玻璃化温度Tg(℃)软化点Tm(℃)熔点Tf(℃)分解点Td(℃)熨烫温度(℃)棉230——150200羊毛60或80—63.1135180

7、蚕丝———150160麻———253100粘胶260~300110醋酯186195~205290~300—110锦纶647,65180215—125~145锦纶6682225253300120~140涤纶80,67,90235~240256—160腈纶90190~240—280~300130~140维纶85干:220~230水:110——干:150丙纶-35145~150163~175—100~120氯纶8290~100200—30~403.4热定形与变形热定形目的是使纤维的内部结构或织物形状在热作用下固定并获得一定的尺寸变形

8、是使纤维材料获得卷曲和膨松的效果3.4.1热定形及其机理(1)合成纤维采用高于玻璃化温度，低于晶体熔融温度的热处理主要是针对无定形区大分子通过分子链内旋转，调整分子构象，消除纤维局部内应力，产生或增加少量结晶冷却后，上述结构保留下来，并在温度不超过定形温度时状态保持不变热定形