纺织纤维 热学、光学和电学性质

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1、第八章 纺织材料的热学、光学和电学性质本章主要内容:第一节热学性质第二节光学性质第三节电学性质2第一节热学性质与温度相关联的物理性质,称为热学性质。一、比热(容)质量为1g的纺织材料,温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量。单位,J/g·℃。比热值的大小,直接反映了材料温度变化的难易程度。3材料比热值(J/g·℃)材料比热值(J/g·℃)材料比热值(J/g·℃)棉1.21~1.34粘胶纤维1.26~1.36静止空气1.01羊毛1.36锦纶61.84芳香聚酰胺纤维1.21桑蚕丝1.38~1.39锦纶662.05醋酯纤维1.46亚麻1.34涤纶1.34玻璃纤维0.67大麻1.

2、35腈纶1.51石棉1.05黄麻1.36丙纶(50℃)1.80水4.18常见干纺织材料的比热(测定温度20℃)锦纶比热大,其不易随温度变化,夏天穿着锦纶服装,有明显的“冷感”。4二、导热导热性用导热系数λ来表示。1.导热系数λ材料厚度为1m,两表面之间温差为1℃,1秒钟内通过1m2材料所传导的热量焦耳数。法定单位:W/m·℃。QdT1T2(T2T1)Sλ热传递示意图λ值越小,导热性越差,它的绝热性或保暖性越好。5常见纤维的导热系数(在室温20℃时测得)纤维种类λ(W·m/m2·℃)纤维种类λ(W·m/m2·℃)棉0.071-0.073涤纶0.084羊毛0.052-0.055腈

3、纶0.051蚕丝0.050-0.055丙纶0.221-0.302粘纤0.055-0.071氯纶0.042醋纤0.050★静止空气0.026锦纶0.244-0.337★纯水0.697静止空气的λ值最小,它的绝热性或保暖性最好。62.影响保暖性的因素⑴导热系数越小,保暖性越好。⑵纺材吸湿后,保暖性下降。⑶静止空气层的厚度越大,保暖性越好。图8-1纤维层体积重量和导热系数间的关系73.增强服装保暖性的途径(1)尽可能多的储存静止空气(中空纤维、多穿衣服、不透水);(2)降低W;(3)选用λ低的纤维;(4)加入陶瓷粉末等材料。84.绝热率T表示纺织材料的绝热性指标。式中:Q0-热体不包

4、覆试样时单位时间的散热量(J);Q1-热体包覆试样后时单位时间的散热量(J);9二、热对纺织材料的影响纺织材料受热时,性状会发生变化。根据受热时的变化现象,纺织纤维可分两类。热塑性纤维:在较高温度时会发生软化、熔融的纤维,如涤纶、锦纶、醋酸纤维等。非热塑性纤维:在较高温度时不出现熔融而直接发生分解、炭化的纤维,如棉、羊毛、蚕丝等。10(一)两种转变和三种力学状态热塑性纤维在不同的温度下,其伸长变形和弹性模量随温度变化的曲线--热机械曲线。热塑纤维的热机械曲线两个转变区:玻璃化转变区、粘弹转变区三种力学状态:玻璃态、高弹态、粘流态111、三种力学状态(1)玻璃态宏观力学特征:模量

5、高,变形能力较差,强度高,纤维坚硬,类似玻璃,显得脆。内部结构特点:大分子的热运动能较低,整个大分子处于冻结状态,运动单元只是一些小的链节、侧基、支链。绝大多数纤维在长温下都处于玻璃态。12(2)高弹态宏观力学特征:变形能力较大,恢复能力较差,强度较小。内部结构特点:具有比较大的运动单元――链段,大分子可通过链段的运动使其伸展或卷缩,但没有分子链的滑移。(3)粘流态宏观力学特征:发生不可逆变形,纤维呈现粘性流动。内部结构特点:整个大分子链具有较高的运动能,有较强的滑动能力。132、两个转变区(1)玻璃化转变区对温度十分敏感,物理性质,如比热、模量等均发生突变。玻璃化温度Tg:玻

6、璃态向高弹态转变的温度(二级转变温度),实际是个温度范围。(2)粘弹转变区对温度十分敏感,纤维呈现流动性,模量迅速下降,形变增加。粘流温度Tf:高弹态向粘流态转变的温度(一级转变温度),也是一个范围。143.熔点晶体发生熔化时的温度。4.分解点高聚物发生分解时的温度。15(二)耐热性与热稳定性耐热性:纺织材料高温作用后,保持其物理机械性能的性质。用不同温度作用一定时间后力学性能的保持率,或材料随温度升高而强度降低的程度表示。热稳定性:指材料对热裂解的稳定性,或热作用下的结构形态和组成的稳定性。用一定温度下,强度随时间而降低的程度表示。16常用纤维的耐热性:天然纤维:纤维素纤维比

7、蛋白质纤维好合成纤维:涤纶>腈纶>锦纶>维纶;碳纤维、玻璃纤维相当好常用纤维的热稳定性:天然纤维:蚕丝、棉较差;化纤:粘胶、锦纶、腈纶较差;耐热性好的纤维,热稳定性并不一定好。锦纶、腈纶的耐热性较好,但热稳定性差;涤纶的耐热性与热稳定性均较好。17(三)合成纤维的热收缩和热定形1、合成纤维的热收缩合纤受热后发生不可逆的尺寸收缩现象,称~。(1)原因合纤在纺丝成形过程中经受拉伸,在纤维中残留有内应力,但受玻璃态的约束不能恢复。当纤维受热超过一定温度,分子间的约束减弱,由于内应力的作用而产生收缩

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