纺织材料的热学、电学和光学性质教学课件PPT.ppt

纺织材料的热学 电学和光学性质 第一节热学 比热定义 质量为1g纺织材料温度变化1 所吸收 放出 的热量单位 j g 导热性 在有温度差的情况下 热量从高温向低温传递 这种性质称为导热性 保暖性 纺织材料被包覆体温度的性能称为保暖性 1 基本指标 1 导热系数 定义 材料厚度为1m 两表面之间温差为1 每小时通过1m2材料所传导的热量 单位 kcal m h w m 常见纤维的导热系数 在室温20 时测得 2 绝热率tt q1 q2 q1 100 式中 q1 包覆试样前保持热体恒温所需热量 q2 包覆试样后保持热体恒温所需热量 3 克罗值 clo 在室温21摄氏度 相对湿度小于50 气流为10cm s 无风 的条件下 一个人静坐不动 能保持舒适状态 此时所穿衣服的热阻为1克罗值 clo越大 则隔热保暖性越好 2 影响纤维导热性能的因素分子量的大小在同一温度下 分子量越高 温度与回潮率的影响t 因为随温度增加 分子的振动频率加大 使热量能籍此得到更好的传递 水分越多 越大 保暖性越差 在同样温湿度条件下 吸湿能力比较好的纤维 导热性比较好 3 纤维集合体的体积重量保暖与否主要取决于纤维层中夹持的静止空气数量 纤维层中夹持的空气越多 则纤维层的绝热性越好 一旦夹持的空气流动 保暖性将大大降低 纤维层的体积重量在0 03 0 06g cm3 最小 保暖性最好 4 增强服装保暖性的途径尽可能多的储存静止空气 中空纤维 多衣穿着 不透水 降低w 选用 低的纤维 加入陶瓷粉末等材料 若对某一纤维施加一恒定外力 观察其在等速升温过程中发生的形变与温度的关系 便得到该纤维的温度 形变曲线 或称热机械曲线 纤维典型的热机械曲线如下图 存在两个斜率突变区 这两个突变区把热机械曲线分为三个区域 分别对应于三种不同的力学状态 二 纤维的热机械性能 在区域i 温度低 纤维在外力作用下的形变小 具有虎克弹性行为 形变在瞬间完成 当外力除去后 形变又立即恢复 表现为质硬而脆 这种力学状态与无机玻璃相似 称为玻璃态 随着温度的升高 形变逐渐增大 当温度升高到某一程度时 形变发生突变 进入区域ii 这时即使在较小的外力作用下 也能迅速产生很大的形变 并且当外力除去后 形变又可逐渐恢复 这种受力能产生很大的形变 除去外力后能恢复原状的性能称高弹性 相应的力学状态称高弹态 当温度升到足够高时 聚合物完全变为粘性流体 其形变不可逆 这种力学状称为粘流态 粘流态 玻璃态 高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态 纤维的热机械性能曲线的特点 1 四个温度a 玻璃化温度tg定义 非晶态高聚物大分子链段开始运动的最低温度或由玻璃态向高弹态转变的温度 b 粘流温度tf定义 非晶态高聚物大分子链相互滑动的温度 或由高弹态向粘流态转变的温度 c 熔点温度tm定义 高聚物结晶全部熔化时的温度 或晶态高聚物大分子链相互滑动的温度 高聚物的tm 低分子的tm d 分解点温度td定义 高聚物大分子主链产生断裂的温度 2 两个转变区 玻璃化转变区 粘弹态转变区 3 三种力学状态 玻璃态 分子链段运动被冻结 显现脆性高弹态 分子链段运动加剧 出现高弹变形粘流态 大分子开始变形 三 耐热性一般规律是 t 断裂强力 断裂伸长率 初始模量 纤维变得柔软 定义 耐热性 纺织材料在高温下保持原有物理力学性能的能力成为耐热性 2 常用纤维耐热性 天然纤维 棉 麻 蚕丝 羊毛人造纤维 粘胶 棉合成纤维 涤纶 腈纶 锦纶 维纶碳纤维 玻璃纤维相当好 四 阻燃性 按燃烧时引燃的难易程度 燃烧速度 自熄性等燃烧特征分 1 易燃纤维2 可燃纤维3 难燃纤维4 不燃纤维指标 极限氧指数loi 指点燃纺织材料后 放在氧 氮大气里维持燃烧的最低含氧量体积百分数 极限氧指数越大 纺织材料越难燃 五 热收缩性 1 定义 合成纤维受热后发生不可逆的收缩现象称之为热收缩 2 指标 热收缩率 加热后纤维缩短的长度占原来长度的百分率 根据介质不同有 a 沸水收缩率 一般指将纤维放在100 c的沸水中处理30min 晾干后的收所缩率 b 热空气收缩率 一般指用180 190 c 210 c热空气为介质处理一定时间 如15min 后的收缩率 c 饱和蒸汽收缩率 一般指用125 130 c饱和蒸汽为介质处理一定时间 如3min 后的收缩率 五 纤维的热塑性和热定型1 基本概念热塑性 将合成纤维或制品加热到tg以上温度 并加一定外力强迫其变形 然后冷却并去除外力 这种变形就可固定下来 以后遇到t tg时 则纤维或制品的形状就不会有大的变化 这种特性称之为热塑性 热定型 就是利用合纤的热塑性 将织物在一定张力下加热处理 使之固定于新的状态的工艺过程 如 蒸纱 熨烫 2 影响合纤织物热定型效果的因素 1 温度 最主要因素 温度愈高 定型效果愈显著 但t不能太高 否则会使织物手感粗糙 甚至引起纤维损伤 2 时间温度高 定型时间可短些 温度低 定型时间可长些 定型时间必须保证热在织物中的均匀扩散及分子链段的重建 3 张力高张力定型适用于单丝袜子 弱张力定型用于多数的针织物和机织物 无张力定型在一般织物中用得较少 4 冷却速度一般要求较快冷却 可使新结构快速固定 可获得较好手感的织物 5 定型介质干热定型 湿热定型 第二节电学性质 一 介电性质纤维的导电能力只有导体的10 10 10 14 是一种电绝缘材料 电介质 定义 在电场中 由于介质极化而引起相反电场 将使电容器的电容增加 介质的这种性质称为介电性质 二 纤维的导电性能1 纤维的比电阻 1 体积比电阻 v cm 定义 纤维通过长1cm 截面积为1cm2材料时的电阻值 2 表面比电阻 s 定义 电流通过长 宽都为1cm材料时的电阻值 3 质量比电阻 m g cm2 定义 电流通过长1cm 质量为1g材料时的电阻值 2 影响纤维比电阻的因素 1 回潮率 回潮率增加 m降低 2 温度 温度增加 减少 导电性能增加 3 纤维上的附着物 油剂 棉蜡 油脂的存在 三 纤维的静电1 静电现象及产生原因纤维在加工中要受到各种机件的作用 由于纤维与机械以及纤维与纤维间的摩擦 必会聚集起许多电荷从而产生静电 纤维为电的不良导体2 静电的危害与应用危害 粘接和分散 吸附飞花与尘埃 放电等 应用 静电植绒 静电吸尘 粉末塑料的静电喷涂等 4 减少或防止静电现象的方法机器接地提高空气的相对湿度改善摩擦条件导电纤维的应用静电消除器 电离空气 加抗静电剂 纤维油剂 织物防静电整理 第三节光学性质 光学性质 纤维在光照射下表现出来的性质 主要包括色泽 双折射 耐光性 一 纤维的色泽1 纤维的颜色纤维的颜色取决于纤维对不同波长色光的吸收和反射能力 天然纤维的颜色取决于 品种 即天然色素 生长过程中的外界因素 合成纤维的颜色取决于 原料 是否含有杂质 纺丝工艺 如温度 加热 时间等 2 纤维的光泽纤维的光泽取决于 光线在纤维表面的反射情况 反射量的大小 反射光量的分布 1 纤维光泽的形成 2 影响纤维光泽的因素 a 纵面形态b 截面形状c 层状结构纱线的光泽还取决于纱线的结构织物的光泽还与纱线的捻向 织物