第7章纤维的热学光学电学性质ppt课件.ppt

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1、第九章纤维材料的热学、光学、电学性质第一节:热学性质第二节:光学性质第三节:电学性质第一节热学性质一、纺织纤维的导热与保温二、纤维的热机械性能曲线三、纤维的耐热性与稳定性四、纤维的热膨胀与热收缩五、纤维的热塑性和热定型六、纤维的燃烧性能七、纤维的熔孔性热学指标(1)比热C(specificheat)质量为1克的纺织材料,温度变化1℃所吸收或放出的热量:J/g·℃比热值的大小,反映材料释放、贮存热量的能力,或者温度的缓冲能力。比热较大的纤维,纤维的温度变化相对困难。纤维种类比热值纤维种类比热值纤维种类比热值棉1.21~1.34粘胶纤维1.26~1.36芳香聚酰

2、胺纤维1.21羊毛1.36锦纶61.84醋酯纤维1.46桑蚕丝1.38~1.39锦纶662.05玻璃纤维0.67亚麻1.34涤纶1.34石棉1.05大麻1.35腈纶1.51水4.18黄麻1.36丙纶(50℃)1.80空气1.01常见干燥纺织纤维的比热(测定温度为20℃)单位:J/g·℃影响比热的因素温度与回潮率的影响纤维吸湿热随温度升高而增大水的比热大于干燥纤维的比热羊毛纤维比热与回潮率和温度的关系纤维结构的影响dH/dt(J.s-1)12701350H=175J/gH=202J/g80100120140160T/℃不同取向聚乙烯纤维的DSC图谱淬火PET退

3、火PET涤纶丝的比热随温度的变化规律纤维大分子的取向排列会导致比热的增大,并向高温偏移纤维的结晶形式和结晶度也对比热值产生影响热学指标(2)导热系数λ(thermalconductivity):材料在一定的温度梯度场条件下,热能通过物质本身扩散的速度。单位:W/m·℃λ是导热系数(W/m·℃);Q为热量(J);t为时间(s),s为传导截面积(m2),d为纤维制品厚度(m);ΔT为纤维材料两表面之间的温度差。纤维制品λ(W/m·℃)λ∥λ⊥棉纤维0.071~0.0731.12590.1598羊毛纤维0.052~0.0550.47890.1610蚕丝纤维0.05

4、~0.0550.83020.1557粘胶纤维0.055~0.0710.71800.1934醋酯纤维0.05羽绒0.024木棉0.32麻1.66240.2062涤纶0.0840.97450.1921腈纶0.0510.74270.2175锦纶0.244~0.3370.59340.2701丙纶0.221~0.302氯纶0.042静止干空气0.026——纯水0.697——影响导热系数的因素纤维的结晶与取向有序排列的晶格有利于热振动的传递→结晶度↑→导热系数↑热传导的各向异性:取向度↑→沿纤维轴向的热传导系数↑纤维集合体密度密度在0.03~0.06g/cm3,导热系数

5、λ最小纤维层体积重量和导热系数间的关系1、同样的纤维填充密度δ,当两端气压越大时,空隙中的气体流动性增大,导热系数增大。2、填充密度变化,导热数λ先大后小,再增大:δ小时,虽空隙大,但对流传导性增大;δ大时,对流传导因孔隙的变小而减少,但纤维的热传导作用增大。纤维排列方向纤维平行于热辐射方向排列时,即纤维垂直于纤维层方向取向时,导热能力较强αf热辐射方向纤维层方向导热系数纤维细度和中空度纤维细度↓,纤维制品的热辐射穿透能力愈弱。且在同样密度下,相对的间隙↓,静止空气的作用↑,导热系数↓。纤维中的空腔量↑,在不压扁的状态下,所持有的静止空气及空间越多,纤维集合

6、体的导热系数↓。环境温湿度温度升高后,热量的传递能力增强,结果表现为纤维材料导热系数随温度升高而增大。水的导热系数最大,水分↑(回潮率越高),λ↑,保暖性越差。第一节热学性质一、纺织纤维的导热与保温二、纤维的热机械性能曲线三、纤维的耐热性与稳定性四、纤维的热膨胀与热收缩五、纤维的热塑性和热定型六、纤维的燃烧性能七、纤维的熔孔性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)纤维的结晶度较低时,性质接近非晶态高聚物所特有的力学三态及其转变特征。完全结晶的高聚物,不存在玻璃化转变及高弹态。非晶态材料的热机械性质两种转变和三种力学状态T

7、g(℃)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)玻璃态、高弹态和粘流态称为高聚物的力学三态。玻璃态:温度低,链段运动被冻结,只有侧基、链节、链长、键角等的局部运动,因此聚合物在外力作用下的形变小,具有虎克弹性行为;纤维坚硬,类似玻璃玻璃态温度形变IIIIII玻璃态(glassystate)由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫玻璃化转变区,玻璃态开始向高弹态转变的温度称为玻璃化转变温度Tg,glasstemperature玻璃化转变区玻璃化转变区:对温度变化敏感,几乎所有物理性质,如比热、导热系数、热膨胀系数、模量、介电常数和双折射率等,

8、均发生突变随着温度的升高,链段运动逐渐“解冻”,形变

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