纤维的热学、光学和电学性质.pdf

第七章纤维的热学、光学和电学性质第一节纤维的热学性质一、比热1比热的概念单位质量的纤维，温度升高(或降低)1所需要吸收(或放出)的热量，叫纤维的比热2常见纺织纤维的比热表 7-1 常见干燥纺织纤维的比热表（测定温度为20）单位：J/g2 3影响纺织纤维比热的主要因素(1)水分的影响0w01CCWWCC0.511.522.53010203040回潮率(%)比热(J/g2)80 40 20 0图 7-1 羊毛纤维比热与回潮率三和温度的关系(2)温度的影响一般认为，温度较高时，具有一定回潮率纤维的比热增大3)纤维结构的影响在 220附近，出现第二次熔前结晶，比热稍有下降而后者为缓慢上升曲线，无再结晶的现象纤维种类比热值纤维种类比热值纤维种类比热值棉1.211.34 粘胶纤维1.261.36 羽绒羊毛1.36 锦纶 6 1.84 芳香聚酰胺纤维1.21 桑蚕丝1.381.39 锦纶 66 2.05 醋酯纤维1.46 亚麻1.34 涤纶1.34 玻璃纤维0.67 大麻1.35 腈纶1.51 石棉1.05 黄麻1.36 丙纶(50)1.80 木棉名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 16 页 -图 7-2 不同取向聚乙烯纤维的DSC图谱图 7-3 两种涤纶丝的比热随温度的变化规律4比热对纤维加工和使用的影响二、导热系数1导热的概念与导热系数导热主要通过热传导、对流和热辐射三种方式来实现。

单纤维的热传递性是极困难的，一般采用纤维集合体的方式stdxdTQ（7-3）图 7-4 热传递示意图0.40.60.811.21.41.61.822.204080120160200240温度()比热(J/g2)系列1系列2淬火 PET 退火 PET dH/dt(J.s-1)1270 1350 H=175J/g H=202J/g 80 100 120 140 160 T/Qd T1T2(T2T1)S名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 16 页 -表 7-2 常见纺织纤维的导热系数纤维制品(W/m)棉纤维0.0710.073 1.1259 0.1598 羊毛纤维0.0520.055 0.4789 0.1610 蚕丝纤维0.050.055 0.8302 0.1557 粘胶纤维0.0550.071 0.7180 0.1934 醋酯纤维0.05 羽绒0.024 木棉0.32 麻1.6624 0.2062 涤纶0.084 0.9745 0.1921 腈纶0.051 0.7427 0.2175 锦纶0.2440.337 0.5934 0.2701 丙纶0.2210.302 氯纶0.042 静止干空气0.026 纯水0.697 2影响纤维导热系数的因素(1)纤维的结晶与取向(2)纤维集合体密度00.050.10.150.20.25体积重量()导热系数两端压差大两端无压差静止空气图 7-5 纤维层体积重量和导热系数间的关系（3）纤维排列方向(2)图 7-6 纤维排列方向角f 与导热系数的关系0.1250.150.1750.20.2250.250.2750102030405060708090纤维排列方向角f()热传导能力f热辐射纤导热系名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 16 页 -(4)纤维细度和中空度(5)环境温湿度表 7-3 温度与纤维导热系数间的关系纤维导热系数(W/m)030100棉0.058 0.063 0.069 羊毛0.035 0.049 0.058 亚麻0.046 0.053 0.062 蚕丝0.046 0.052 0.059 3导热系数对加工和使用的影响三、热作用时的纤维性状1两种转变和三种力学状态图 7-7 非晶态材料的热机械性质2三态及转变的分子运动机理(1)玻璃态（2）玻璃化转变区(3)高弹态温度形变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)温度lgETg()Tf()交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)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 16 页 -(4)粘弹转变区(5)粘流态3常见纺织纤维的三态转变温度4热定形与变形(1)热定形及其机理表 7-4 常见纺织纤维的热学性能纤维玻璃化温度Tg()软化点 Tm()熔点 Tf()分解点 Td()熨烫温度()棉230 150 200 羊毛60 或 80 63.1 135 180 蚕丝150 160 麻253 100 粘胶260300 110醋酯186 195205 290300 110 锦纶 6 47,65 180 215 125145 锦纶 66 82 225 253 300 120140 涤纶80,67,90 235240 256 160 腈纶90 190240 280300 130140 维纶85 干:220230 水:110 干:150 丙纶-35 145150 163175 100120 氯纶82 90100 200 3040(2)热定形效果的持久性(3)热定形的方法(4)影响热定形效果的主要因素表 7-5 几种纤维织物的常用热定形温度纤维品种热定形温度()热水定形蒸汽定形干热定形涤纶120130 120130 190210 羊毛90100 100120 130150 锦纶 66 100120 110120 170190 腈纶125135 130140 丙纶100120 120130 130140(5)热变形加工四、纤维的耐热性和热稳定性1耐热性名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 16 页 -表 7-6 常见纺织纤维受热后的剩余强度(%)纤维在 20未加热在 100经过 20 天在 100经过 80 天在 130经过 20 天在 130经过 80 天棉100 92 68 38 10 亚麻100 70 41 24 12 苎麻100 62 26 12 6 蚕丝100 73 39 粘胶100 90 62 44 32 锦纶100 82 43 21 13 涤纶100 100 96 95 75 腈纶100 100 100 91 55 玻璃纤维100 100 100 100 100 2热稳定性（1）质量与组成的稳定性0100200300400500600020406080100Ti=320ocair(TG)air(DTG)N2(TG)temperature(oC)m(%)N2(DTG)Ti=355oCUHMW-PE-40-30-20-10010dm/dt(%/min)(2)结构的稳定性表 7-7 Kevlar?纤维的聚集态结构变化数据纤维样品结晶度(%)双折射值Kevlar129-未处理67.8 0.736 Kevlar129-200C 67.6 0.734 Kevlar129-300C 67.3 0.731 Kevlar129-400C 67.2 0.729(3)形态的稳定性图 7-高强高模聚乙烯的热重曲线名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 16 页 -收缩率(%)0246810121416PA6PA66PET纤维品种沸水饱和蒸汽热空气图 7-10 合成纤维的热收缩率五、纤维的燃烧性能表 7-8 主要纺织纤维的燃烧性比较纤维TI（）TB（）LOI(%)棉400 860 20.1 粘胶420 850 19.7 醋酯475 960 18.6 三醋酯540 885 18.4 羊毛600 941 25.2 锦纶 6 530 875 20.1 锦纶 66 532 涤纶450 697 20.6 腈纶560 855 18.2 丙纶570 839 18.6 阻燃棉370 710 2630 Nomex 430 2730 kynol 430;576 2500 2930 杜勒特3538 1极限氧指数%100222NOOVVVLOI名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 16 页 -表 7-9 LOI对纤维燃烧性能的分类分类LOI(%)燃烧状态纤维品种不燃35 常 态 环 境 及火 源 作 用 后短 时 间 不 燃烧多数金属纤维、碳纤维、石棉、硼纤维、玻 璃 纤 维 及PBO、PBI、PPS纤维难燃2634 接 触 火 焰 燃烧，离火自熄芳纶、氟纶、氯纶、改性腈纶、改性涤纶、改性丙纶等可燃2026 可点燃，能续燃，但燃烧速度慢涤纶、锦纶、维纶、羊毛、蚕丝、醋酯纤维等易燃20 易点燃，燃烧速度快丙纶、腈纶、棉、麻、粘胶纤维等2点燃温度和燃烧时间。

3燃烧温度4纤维难燃的途径及形式名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 16 页 -第二节纤维的光学性质一、光在纤维中的反射与折射现象当光线照射在纤维上，在纤维（介质2）与空气或液体（介质1）的界面处将发生反射与折射现象图 7-11 层状结构纤维多层反射和折射对光泽影响的示意图二、光泽1纤维层状结构对光泽的影响图 7-12 层状结构纤维多层反射与折射示意图2纤维纵向形态对光泽的影响3纤维横截面形状对光泽的影响三、光的双折射1双折射现象n=nmax nminn和 n分别为光波振动方向平行于纤维轴的平面偏振光传播时的折射率n和垂直于纤维轴的平面偏振光传播时的折射率n其物理过程为，可由图7-13 表示，当一束平面偏振光E 以电矢量振动方向与纤维轴夹角 入射纤维后，可被分解为两组相互正交的平面偏振光入射主反射次反射次透射主透射介质 1(空气或液体)介质 1(空气或液体)介质 2(纤维)2211(a)层状结构i r t t2t3tr tr2trt t2r tr(c)纤维集合体入射反射 1 反射 3 折射 2 折射 1 折射 3 反射 2(b)纤维入射反射 1 2 3 4 空气层 1 层 2 层 3 层名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 16 页 -图 7-13 纤维内平面偏振光的分解与双折射现象2常见纺织纤维的双折射率3双折射率与纤维内部结构的关系表 7-10 常见纤维的折射率、双折射和纤维密度（温度202，相对湿度65%2%）纤维密度(g-3)nnn n丙纶0.91 1.523 1.491 0.032 乙纶0.95 1.552 1.507 0.045 锦纶 6 1.141.15 1.568 1.515 0.053 锦纶 66 1.141.15 1.5701.580 1.5201.530 0.0400.060 腈纶1.141.19 1.5101.516 1.5101.516 0.0000.005 维纶1.261.30 1.547 1.522 0.025 羊毛1.301.32 1.5531.556 1.5421.547 0.0090.012 三醋酯1.30 1.474 1.479 0.005 蚕丝1.001.36 1.5781.585 1.5371.538 0.0400.047 涤纶1.381.39 1.725 1.537 0.188 氯纶1.371.40 1.5001.510 1.5001.505 0.0000.005 苎麻1.541.55 1.5951.599 1.5271.540 0.0570.058 粘胶1.521.53 1.5391.550 1.5141.523 0.0180.036 棉1.541.55 1.5731.581 1.5241.534 0.0410.051 亚麻1.541.55 1.594 1.532 0.062 玻璃纤维2.54 1.547 1.547 0.000 4双折射率的测定四、耐光性及光照稳定性1耐光性02040608010012014016030405060708090100110保持率(%)时 间(h)X-Te C-Te X-Ex C-Ex X-Mo C-MoPBO图 7-14 PBO 光照后的力学性能保持率纤维耐光性的大致排序为：腈纶羊毛麻棉粘胶涤纶锦纶蚕丝。

光入射平面偏振光纤维EE纤维轴Ee光 Vo 光 V滞后 椭圆偏振E名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整。