《纤维的结构特征》PPT课件

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1、第二章纤维的结构特征2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。3纤维通常是指长径比在103数量级以上、粗细为几微米到上百微米的柔软细长体，有连续长丝和短纤之分。纤维是由一种或多种大分子通过某种形式集聚堆砌而成的。纤维的结构是相当复杂的，是由基本结构单元经若干层次的堆砌和混杂所组成，并决定纤维的性质。纤维结构：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。形态结构（morphologicalstructure）：表观形态（纤维的长度、粗细、截面形状和卷曲或转曲

2、等）、表面结构、微细结构（原纤结构与排列）。超分子结构（supermolecularstructure）：晶态、非晶态、结晶度、晶粒大小、取向度等；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；一、纤维的形态结构—微细结构(原纤结构)纤维是柔软细长物，其微细结构的基本组成单元大多为细长纤维状的物质----原纤(fibril)微细结构：纤维内部的有序区(结晶或取向排列区)和无序区(无定形或非结晶区)的形态、尺寸和相互间的排列与组合，及细胞构成与结合方式。纤维的原纤按尺度大小和堆砌顺序可分为：基原

3、纤→微原纤→原纤→巨原纤→细胞微原纤的堆砌形式示意图基原纤(proto-fibril)：一般由几根以至十几根长链分子，互相平行或螺旋状地按一定距离、相位稳定地结合在一起的大分子束，直径为1～3nm(10～30Å)，具有一定的柔曲性。微原纤(micro-fibril)：由若干根基原纤平行排列组合在一起粗一点的，基本上属结晶态的大分子束，直径大约4～8nm(40～80Å)，个别高达100nm。原纤(fibril)：一统称，有时可代表由若干基原纤或含若干根微原纤，大致平行组合在一起的更为粗大的大分子束，直径10～30nm。可能存在有序态较差

4、的非晶态部分。巨原纤(macro-fibril)：由多个微原纤或原纤堆砌而成的结构体。横向尺寸一般约为0.1～0.6μm。普通光学显微镜可见。细胞(cell)：由巨原纤或微原纤直接堆砌而成的，有明显的细胞边界。微原纤之间依靠相邻的分子结合力和穿越的大分子主链联结。名称产生原因特点范德华力定向力产生于极性分子间，是由它们的永久偶极矩作用而产生的作用能量3～5千卡/克分子；与温度有关诱导力由相邻分子间的诱导电动势产生的，产生于极性分子与非极性分子之间1.5～3千卡/克分子，与温度有关色散力由相邻原子上的电子云旋转引起瞬时的偶极矩而产生的，

5、产生于一切非极性分子中。0.2～2千卡/克分子，与温度无关氢键大分子侧基（或部分主链上）极性基团之间的静电吸引力（如－NH2，-COOH，-OH，-CONH等）能力1.3～10.2千卡/克分子，距离2.3～3.2埃；与温度有关盐式键在部分大分子侧基上，某些成对基团之间接近时，产生能级跃迁的原子转移，从而基团间形成络合物类型、配价键性质的化学键化学键中作用力较弱，能量30～50千卡/克分子化学键少数纤维的大分子之间存在着桥式侧基能量50～200千卡/克分子二、纤维的聚集态（stateofaggregation）结构纤维的聚集态结构指构成

6、该纤维的大分子链之间的作用形式与堆砌方式。具体指纤维的结晶与非晶结构、取向与非取向结构，以及通过某些分子间共混方法形成的“织态结构”等。二、纤维的聚集态（stateofaggregation）结构1、结晶（1）结晶态：纤维大分子有规律地整齐排列的状态。①结晶区：纤维大分子有规律地整齐排列的区域。晶区（crystallinezone）特点：a.大分子链段排列规整；b.结构紧密，缝隙，孔洞较少；c.相互间结合力强，互相接近的基团结合力饱和。②结晶度：纤维内部结晶区占整个纤维的百分率重量结晶度：纤维内部结晶区的重量占纤维总重量的百分率。体积

7、结晶度：纤维内部结晶区的体积占纤维总体积的百分率。结晶度对纤维结构与性能的影响结晶度↑→纤维的拉伸强度、初始模量、硬度、尺寸稳定性、密度↑；纤维的吸湿性、染料吸着性、润胀性、柔软性、化学活泼性↓。结晶度↓→纤维吸湿性↑，容易染色，拉伸强度降低，变形较大，纤维较柔软，耐冲击，弹性有所改善，密度较小，化学反应性比较活泼。（2）非晶态：纤维大分子无规则聚集排列的状态。①非晶区（无定形区，amorphousregion）纤维大分子无规则聚集排列的区域。非晶区特点：a.大分子链段排列混乱，无规律；b.结构松散，有较多的缝隙、孔洞；c.相互间结合

8、力小，互相接近的基团结合力没饱和。直接影响着纤维的吸湿、染色、热定形、力学弹性及伸长等。取向和无序排列的缨状微胞（fringedmicelle）结构“两相结构”模型：纤维中存在明显边界的晶区与非晶区，一些大分子的长度可以