纺织纤维内部结构知识

1、 一、大分子结构 v（二）键的内旋转、大分子的构象 和柔曲性 v1、内旋转：大分子链中的单键能绕 着它相邻的键按一定键角旋转。 v2、构象：由于键的内旋转引起的大 分子中原子在空间的排列形式。 v3、大分子的柔曲性：大分子内旋转 的难易程度。 （三）大分子结构对纤维性能的影响 大分子结构对纤维性质的影响 单基的化学结构、 官能团的种类 大分子上亲水基 团的多少和强弱 纤维的耐酸、耐碱、耐光以及染色等化学性能。 纤维的吸湿性 大分子的聚合度 纤维的力学性质，特别是拉伸强度。 聚合度达到临界聚合度时，纤维开始有强力。纤维强力随 平均聚合度的增大而增大。当聚合度增大到一定值时，纤 维强力不再增大。

2、大分子的柔曲性影响纤维的弹性、柔软性和变形能力。 决定 决定 决定 二、超分子结构 v超分子结构又称为聚集态结构，指纺织纤维中大 分子间的结构关系。 （一）大分子间的结合力 纺织纤维大分子间的结合力有范德华力、氢键、 盐式键和共价键四种，其中以范德华力和氢键为主。 v（二）结晶度 v1、纤维内某些区域由于大分子的侧吸引力使大分子相 互整齐稳定地排列成具有高度的几何规整性，称为结 晶结构或有序结构。 v 纺织纤维的大分子极少有严格的三维空间的结晶结 构，但习惯上仍将排列整齐有规律的区域称为结晶区。 另一些区域的大分子随机弯曲配置，排列不规则，称 为无定形区。 v2、纺织纤维内部结晶部分占整根纤维

3、的百分比称为结 晶度。 v（三）取向度 v 指纤维内大分子链主轴与纤维轴平行的程度。 （四）超分子结构对纤维性能的影响 结晶度的大小纤维的吸湿性、染色 性、密度、力学性质 取向度纤维的强度和伸长。 取向度高时，纤维强 度较大，伸长能力较 小。 三、纺织纤维的形态结构 v形态结构指测试手段能看到的结构，又分为 微形态结构和宏形态结构。 v微形态结构指电子显微镜能观察到的结构， 如微纤、微孔等。 v宏形态结构指光学显微镜能观察到的结构， 如皮芯结构、截面形态等。 Ntex= 1000Gk L Nden= 9000Gk L Nm= L Gk Ne= Le 840Ge k = L0- L1 L0 10

4、0% v4、纱线毛羽的测试方法 v（1）目光评定法 直观，综合性强，但只能作比较 判断，没有具体数据。 v（2）烧毛失重法 采用烧毛方法去除毛羽，根据其 重量差值来评定纱线的毛羽情况。 v此法简便，但变化条件较难控制，只能求得毛羽总重 量，准确度较低。 v（3）光学投影法 v通过光电传感器对毛羽进行计数。可根据需要选取毛 羽设定长度和纱线片段长度。 v（4）静电法 利用高压电源使毛羽带电，然后用环 形电极将纱线毛羽的静电引出，根据毛羽负荷的静电 量来评定毛羽的数量。 v此方法属于间接方法，难以准确地测定纱线的毛羽形 状和长度。 v5、减少纱线毛羽的措施 v（1）合理选择原料 v控制纤维的线密度

5、、长度、整齐度及短绒率 v（2）合理的前纺工艺，提高纤维平行伸直度 v（3）防止纤维的扩散 v适当选择各牵伸区的工艺参数，如罗拉隔距、 牵伸倍数、捻系数等。 v（4）减少对纤维的摩擦 纤维和纱线的一次拉伸性质 v一、纤维和纱线一次拉伸断裂性质的基本指标及换算 v1、强力 P 纤维或纱线能够承受的最大拉伸外力。 单位 ： 牛顿 v2、强度 单位细度纤维或纱线的强力。可比较不同 粗细纤维或纱线的拉伸断裂性质。包括以下三个： v（1）断裂应力 纤维或纱线单位截面积能承受的最 大拉力。单位：牛每平方毫米。 v（2）断裂强度 p 指每特或每旦纤维或纱线能承受的 最大拉力。单位：牛/特 牛/旦 = P S

6、 Ptex= P Ntex Pden= P Nden v（3）断裂长度 LP 设想将纤维连续悬吊起来，直到 它因自重而断裂的长度，即重力等于强力时的纤维长 度。单位：千米 v3、断裂应力、断裂强度和断裂长度的换算 v断裂应力和断裂强度的换算：=rptex v =9rpden v特数制断裂强度和旦数制断裂强度的换算： v ptex=9 pden v断裂长度和断裂强度的换算： LP= P g Nm (km) LP= Ptex g LP= Pden g v4、断裂伸长和断裂伸长率 v5、强力不匀率和伸长不匀率 v二、拉伸曲线及有关指标 v（一）拉伸曲线 v1、负荷伸长曲线 以负荷为纵坐标，伸长为横坐

7、标 的拉伸过程图。（如图） v对不同粗细和不同长度的纤维或纱线没有可比性。 v2、应力应变曲线 以相对负荷（通常以牛/特表示） 为纵坐标，伸长率为横坐标得到的曲线。 v可比较不同粗细和不同长度的纤维或纱线的拉伸情况。 v（二）拉伸曲线的有关指标 v1、初始模量 v定义：指纤维或纱线拉伸曲线上起始段直线部分的应 力应变的比值。应力应变曲线上，反映为曲线起始段 的斜率。 v意义：初始模量的大小表示纤维在小负荷下变形的难 易程度，它反映了纤维的刚性。 v2、屈服应力与屈服伸长率 v屈服点：拉伸曲线上伸长变形由较小转向较大时的转 折点。其对应的相对负荷和伸长率就是屈服应力和屈 服伸长率。 v屈服点的求

8、法有三种，如图 v意义：屈服点以前的伸长变形是弹性变形，屈服点以 后的变形是塑性变形。屈服点高，纤维的弹性好。 v3、断裂功、断裂比功和功系数 v断裂功：拉断纤维材料所作的功。在负荷伸长曲线上， 断裂功就是曲线下的面积。 v断裂功对不同粗细和长度的试样没有可比性。 v断裂比功：拉断单位细度（1特或1旦）单位长度 （1cm）纤维材料所需的能量牛厘米。单位常用牛每 特或牛每旦表示。 v它对不同粗细和长度的纤维材料具有可比性。 v功系数：断裂功与强力和断裂伸长乘积之比。 v意义：断裂功、断裂比功和功系数的大小说明纤维的 韧性。当断裂功、断裂比功和功系数较大时，纤维受 拉伸时能吸收较大的能量，因此它不

9、易被破坏，韧性 较好，而且耐磨，其制品坚牢度好。 v三、常见纤维的拉伸曲线 v四、拉伸断裂性质的测试 v1、摆锤式强力仪 v工作原理：利用力矩平衡原理（见图） v强力由摆锤的摆动角度测定。 v伸长由上、下夹持器下降距离之差得到。 v属于等速牵引式强力仪 v2、杠杆式强力仪Pressley强力仪 v工作原理：利用杠杆平衡原理（见图P212） v属于等加负荷式强力仪 v3、电子式强力仪 v测力机构：张丝式传感器 v测伸长机构：由带动下夹持器的步进电机的转速得到。 v五、纤维的拉伸断裂机理及影响纤维强、伸度的因素 v（一）纤维拉伸断裂机理 v纤维的断裂由于：大分子断裂和大分子相互滑脱引起 v纤维的伸

10、长由于：大分子伸直、伸长、分子间滑移引 起。 纤维受拉 无定形区大 分子伸直 键长键角增大， 大分子伸长 部分分子拉断 或抽拔出来 大分子断裂，大 分子相互滑移 纤维断裂 v六、纱线的拉伸断裂机理及影响强、伸度的因素 v（一）纱线的拉伸断裂机理 v摩擦阻力等于纤维强力时纤维伸出长度称为滑脱长度。 v长度小于二倍滑脱长度的纤维，在纱线断裂时必定是 滑脱而不会断裂。 v纱线伸长的原因：纤维的伸直、伸长；倾斜纤维沿轴 向排列；纤维间滑移。 长丝纱 受拉 伸直的纤维先 承受外力断裂 其它纤维承 受外力断裂 短纤纱 受拉 部分纤维滑脱 部分纤维断裂 v（二）影响纱线强、伸度的因素 v1、纤维性质 v纤维长度较长、细度较细时，成纱强度较高；纤维长 度整齐度较好、细度细而均匀时，成纱条干均匀，成 纱强度高。 v2、纱线结构 v纱线结构对强伸度的影响主要反映在捻度。 v3、混纺比 v混纺纱的强度与混纺比有很大关系，它与混纺纤维的 性质差异特别是伸长能力的差异密切相关。 v（1）当两种纤维断裂伸长率接近时，随着强度的纤维 的混纺比的增加，混纺纱的强度上升。 v（2）当混纺的两种纤维断裂伸长率差异大时，受拉后 有两个断裂阶段。第一阶段伸长能力小的纤维先断； 第二阶段伸长能力大的纤维断裂。 多次反复拉伸性质 v一、拉伸变形和弹性 v（一）拉伸变形的种类 v1、急弹性变形