新大纺织材料学课件12纺织材料的电磁学性质.ppt

第十二章第十二章 纺织材料的电磁学性质纺织材料的电磁学性质第一节第一节 介电性质介电性质第二节第二节 导电性质导电性质第三节第三节 静电性质静电性质第四节第四节 磁学性能磁学性能2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质2 纤纤维维在在加加工工和和使使用用过过程程中中会会遇遇到到一一系系列列与与电电有有关关的的现现象象，如如介介电电现现象象、导导电电现现象象、静静电电现现象象等等研研究究纤纤维维的的电电学学现现象象有有利利于于了了解解纤纤维维的的电电学学性性质质及及纤纤维维结结构构与与电电学学性性质质之之间间的的关关系系本本章章主主要要介介绍绍纤纤维维材材料料的的介介电电、导导电电、静电、磁学性质静电、磁学性质2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质3 一、介电性质一、介电性质1介电现象和介电常数介电现象和介电常数 所谓介电现象是指绝缘体材料所谓介电现象是指绝缘体材料(也叫也叫电介质电介质)在外加电场作用下，内部分子形在外加电场作用下，内部分子形成电极化的现象成电极化的现象第一节第一节 介电性质介电性质2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质4纤维的介电常数纤维的介电常数r：定义定义:在电场中，由于介质极化而引起相反在电场中，由于介质极化而引起相反电场，将使电容器的电容变化，其变化的倍数电场，将使电容器的电容变化，其变化的倍数称为介电常数。

它是材料的本体常数称为介电常数它是材料的本体常数其数值为：其数值为：r=C材材/C0 C材材以某种纤维材料为介质时，电容器以某种纤维材料为介质时，电容器 的电的电 容量；容量；C0以真空为介质时，电容器的电容量以真空为介质时，电容器的电容量 2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质52.常见纺织纤维的介电常数常见纺织纤维的介电常数2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质63.3.影响纤维介电常数的主要因素影响纤维介电常数的主要因素(1)纤维内部结构对介电常数的影响纤维内部结构对介电常数的影响 电介质的密度：密度愈大，电介质的密度：密度愈大，r；极化率：纤维分子极化程度极化率：纤维分子极化程度，r；纤维分子量：分子量纤维分子量：分子量，r2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质7(2)外部因素对介电常数的影响外部因素对介电常数的影响 温度：温度增加，温度：温度增加，r增加频率：先上升再下降频率：先上升再下降回潮率：回潮率增加，回潮率：回潮率增加，r增加增加2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质8二、介电损耗二、介电损耗1介电损耗介电损耗 在交变电场作用下，纤维材料的极性基团以及纤在交变电场作用下，纤维材料的极性基团以及纤维内部的水分子会发生极化，极化分子部分地沿着维内部的水分子会发生极化，极化分子部分地沿着电场方向定向排列，并随着电场方向的变换不断地电场方向定向排列，并随着电场方向的变换不断地作扭转交变取向运动，分子间发生碰撞、摩擦、生作扭转交变取向运动，分子间发生碰撞、摩擦、生热，消耗能量。

这种电介质在电场作用下引起发热热，消耗能量这种电介质在电场作用下引起发热的能量消耗，称为介电损耗的能量消耗，称为介电损耗式中：为电场消耗的功率（式中：为电场消耗的功率（W/cm2）；为外电）；为外电场的频率场的频率(Hz);为外电场强度（为外电场强度（V/cm）；为介电）；为介电损耗角的正切损耗角的正切2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质92介电损耗的利用介电损耗的利用 介电损耗取决于介电常数介电损耗取决于介电常数r 和介电损耗和介电损耗 角正切角正切tgr 和和tg主要由纤维的组成主要由纤维的组成和结构决定，与电场频率有关干燥纤和结构决定，与电场频率有关干燥纤维材料的介电常数一般为维材料的介电常数一般为25，tg为为0.00l0.05，而水的介电常数为，而水的介电常数为2080，tg为为0.151.2，所以水的介电损，所以水的介电损耗因数至少比干燥纺织纤维大几十倍耗因数至少比干燥纺织纤维大几十倍2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质10第二节第二节 导电性质导电性质1纤维比电阻及其表达纤维比电阻及其表达 (1)体积比电阻体积比电阻v 体积比电阻是指单位长度（体积比电阻是指单位长度（1cm）上所上所施施 加的电压加的电压U，相对于单位截面（，相对于单位截面（1cm2）上）上所流过的电流所流过的电流I之比，其值是电阻率，单位之比，其值是电阻率，单位cm。

2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质11(2)表面比电阻表面比电阻s 纤维柔软细长，体积或截面积难以测量，纤维柔软细长，体积或截面积难以测量，而通常纤维导电主要发生在表面，因此采用表而通常纤维导电主要发生在表面，因此采用表面比电阻面比电阻s表达s是单位长度（是单位长度（1cm）上）上的电压（的电压（U/L）与单位宽度（）与单位宽度（1cm）上流过上流过的电流（的电流（I/H）之比，单位欧姆）之比，单位欧姆2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质12(3)质量比电阻质量比电阻m 考虑纤维材料比电阻测量的方便，引入质量比考虑纤维材料比电阻测量的方便，引入质量比电阻电阻m概念，即单位长度（概念，即单位长度（1cm）上的电压）上的电压（U/L）与单位线密度（）与单位线密度（1g）纤维上流过的电流）纤维上流过的电流(I/(W/L)之比，单位是欧姆之比，单位是欧姆克厘米克厘米2(g/cm2)2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质13表表 纺织纤维的质量比电阻纺织纤维的质量比电阻2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质142影响纤维比电阻的主要因素影响纤维比电阻的主要因素(1)吸湿对纤维比电阻的吸湿对纤维比电阻的 影响影响 干燥的纺织纤维比电阻干燥的纺织纤维比电阻很大，吸湿后比电阻下很大，吸湿后比电阻下降降 回潮率增加，回潮率增加，m降低降低 图图 质量比电阻与相对湿度的关系质量比电阻与相对湿度的关系2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质15(2)温度对纤维温度对纤维 比电阻的影响比电阻的影响 温度增加，温度增加，减少，导电性减少，导电性能增加能增加;图图 质量比电阻与温度间的关系质量比电阻与温度间的关系2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质16(3)纤维附着物的影响 纤维上的附着物：油剂、棉蜡、油脂的 存在，。

4)其他因素对纤维比电阻的影响 如：测试时的电压高低、测定时间长短和所用电极材料等 2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质17 第三节第三节 静电性质静电性质静电现象静电现象n 所谓静电现象是指不同纤维材料之间或纤维与其它材料之所谓静电现象是指不同纤维材料之间或纤维与其它材料之间由于接触和摩擦作用使纤维或其它材料上产生电荷积聚间由于接触和摩擦作用使纤维或其它材料上产生电荷积聚的现象静电的危害静电的危害n 使纤维发生粘结或分散；使纤维发生粘结或分散；n 吸附飞花与尘埃，造成纱疵；吸附飞花与尘埃，造成纱疵；静电放电；静电放电；n 其他：影响电器仪表的准确性，使录音磁带产生杂音等其他：影响电器仪表的准确性，使录音磁带产生杂音等静电的应用静电的应用n 静电植绒、静电吸尘、粉末塑料的静电喷涂等静电植绒、静电吸尘、粉末塑料的静电喷涂等2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质18表表 一些织物表面比电阻与电荷半衰期一些织物表面比电阻与电荷半衰期的关系的关系2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质192纺织纤维的静电电位序列当两个绝缘体相互摩擦后分开时，介电常数r 大的取正电荷，小的取负电荷。

当两个绝缘体相互摩擦后分开时，介电常数r大的取正电荷，小的取负电荷2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质20图图 静电起电序列图静电起电序列图2023/3/29第十二章 纺织材料的电磁学性质213消除纤维静电现象的主要措施：消除纤维静电现象的主要措施：(1)适当提高空气的相对湿度适当提高空气的相对湿度 (2)使用抗静电剂使用抗静电剂 (3)采用不同纤维混纺采用不同纤维混纺 (4)增加纤维导电性或采用导电纤维增加纤维导电性或采用导电纤维 (5)加工机械的接地与尖端放电加工机械的接地与尖端放电6)改善摩擦条件改善摩擦条件 。