第三章 纺织纤维总论

1、P103第第30题：与低分子化合物比较，高聚物的溶解过程有何特题：与低分子化合物比较，高聚物的溶解过程有何特点？晶态、非晶态和交联高聚物的溶解行为有何不同？点？晶态、非晶态和交联高聚物的溶解行为有何不同？答：与低分子化合物相比，主要有三方面的特点：答：与低分子化合物相比，主要有三方面的特点：（1）溶解过程缓慢，）溶解过程缓慢，首先溶胀，然后溶解首先溶胀，然后溶解；（2）可溶性）可溶性结晶聚合物结晶聚合物只有只有破坏结晶破坏结晶之后才能溶解；之后才能溶解；（3）高分子的溶解能力随相对分子质量的增大及结晶度的提高而下降。）高分子的溶解能力随相对分子质量的增大及结晶度的提高而下降。 晶态高聚物：溶解

2、比非晶态聚合物困难，溶解时必须先晶态高聚物：溶解比非晶态聚合物困难，溶解时必须先吸收足够的能量吸收足够的能量，使使分子运动破坏晶格分子运动破坏晶格，使溶剂分子能渗入晶区，然后再发生溶胀和溶解。，使溶剂分子能渗入晶区，然后再发生溶胀和溶解。l 极性结晶聚合物：选用极性相当的溶剂，往往在室温下即可溶解；极性结晶聚合物：选用极性相当的溶剂，往往在室温下即可溶解；l 非极性结晶聚合物：在室温下非极性结晶聚合物：在室温下，只，只发生发生微小微小的溶胀而不能溶解，只的溶胀而不能溶解，只有将体系有将体系加热到熔点附近加热到熔点附近使使结晶区的晶格发生破坏结晶区的晶格发生破坏，转变为，转变为非结晶非结晶区区，

3、进而发生溶胀和溶解。，进而发生溶胀和溶解。 非晶态高聚物：线型或支链小而少的支链型的高分子物，一般能溶解，非晶态高聚物：线型或支链小而少的支链型的高分子物，一般能溶解，首先发生溶胀，然后首先发生溶胀，然后溶解。溶解。 交联交联高分子高分子物：只能发生一定程度的溶胀（物：只能发生一定程度的溶胀（有限溶胀有限溶胀）。）。P103第第33题：试分析高聚物先溶胀后溶解的原因。题：试分析高聚物先溶胀后溶解的原因。答：高聚物的溶解过程可以看成是答：高聚物的溶解过程可以看成是高分子分子间的作用力高分子分子间的作用力逐渐逐渐被被大分子与溶剂分子之间的作用力大分子与溶剂分子之间的作用力取代取代的的过程过程。溶解

4、溶解时时溶剂首先渗入高分子物内部溶剂首先渗入高分子物内部，起初只有少数链段间的吸，起初只有少数链段间的吸引力得到拆散，并与溶剂分子相互混合，而引力得到拆散，并与溶剂分子相互混合，而整个大分子还不能整个大分子还不能发生相互分离发生相互分离，从而造成了高分子物，从而造成了高分子物体积显著增大的现象体积显著增大的现象。随着随着取代过程的不断进行，高聚物分子间的作用力逐渐被拆散，取代过程的不断进行，高聚物分子间的作用力逐渐被拆散，最终最终高聚物的分子高聚物的分子均匀分散均匀分散在溶剂中，形成在溶剂中，形成均相体系均相体系，即发生，即发生溶解。溶解。P102第20题。什么是高弹性？高弹性有哪些特点？ 高

5、弹性：高弹性：受力受力能能产生产生大大形变形变，去力去力后能后能回复原状回复原状的性能的性能。 高高弹性的特点：弹性的特点：（1 1）弹性好，形变大，外力去处后可以回复。）弹性好，形变大，外力去处后可以回复。（2 2）弹性模量较低。）弹性模量较低。（3 3）弹性模量随温度的升高而增大，）弹性模量随温度的升高而增大，（4 4）形变过程有明显的热效应：快速拉伸时，自身温度）形变过程有明显的热效应：快速拉伸时，自身温度；压缩时，自；压缩时，自身温度身温度。（5 5）有松驰特性：受到外力压缩或拉伸，形变随时间发展，特别线性聚）有松驰特性：受到外力压缩或拉伸，形变随时间发展，特别线性聚合物。合物。 P1

6、02第21题。粘弹性的本质是什么？粘弹性表现在哪些方面？答：粘弹性的本质：聚合物的分子运动具有答：粘弹性的本质：聚合物的分子运动具有松弛特性松弛特性。 粘弹性主要表现在：静态粘弹性，包括蠕变和应力松弛；动态粘弹性，粘弹性主要表现在：静态粘弹性，包括蠕变和应力松弛；动态粘弹性，包括滞后和力学损耗。包括滞后和力学损耗。1高分子化学基础2高分子物理基础3纺织纤维总论4纤维素纤维5蛋白质纤维6合成纤维 了解纺织纤维的分类；理解纺织纤维与纺织品之间的关系；熟悉纺织纤维的物理形态结构。 掌握纺织纤维的吸湿性。包括吸湿大小的影响因素，吸湿量的表示方法，纤维的溶胀等。 熟悉纺织纤维的力学性质。主要包括掌握纺织

7、纤维的强度、纤维的伸长性、纤维的初始模量、纤维的拉伸弹性、纤维的断裂功与耐磨性等拉伸性质。 了解纺织纤维的热学性质。包括纤维比热容、导热性、耐热性等。 理解纺织纤维的燃烧性质、电性能和光学性能等。本章学习的主要内容：本章学习的主要内容：1纺织纤维的分类2纺织纤维与纺织品3纺织纤维的物理性能4纺织纤维的吸湿性5纺织纤维的力学性能6纺织纤维的热学性能7纺织纤维的燃烧性第 一 节 纺 织 纤 维 的 分 类天天然然动动物物的的毛毛发发绵绵羊羊毛毛、兔兔毛毛、无无机机纤纤维维：玻玻璃璃纤纤维维、金金属属纤纤维维（金金属属丝丝）、碳碳纤纤维维等等纤纤维维素素纤纤维维：粘粘胶胶、铜铜氨氨、Lyocell纤

8、纤维维等等纤纤维维素素的的衍衍生生物物：醋醋酸酸纤纤维维蛋蛋白白质质纤纤维维植植物物来来源源：大大豆豆纤纤维维、花花生生纤纤维维动动物物来来源源：丝丝素素纤纤维维合合成成纤纤维维碳碳链链纤纤维维：腈腈纶纶、氯氯纶纶、丙丙纶纶、维维纶纶等等杂杂链链纤纤维维：涤涤纶纶、锦锦纶纶、氨氨纶纶等等纺纺织织纤纤维维化化学学纤纤维维素素纤纤维维蛋蛋白白质质纤纤维维有有机机无无机机（矿矿物物纤纤维维）：石石棉棉 存存在在于于地地壳壳的的岩岩石石中中，用用于于建建筑筑（石石棉棉瓦瓦） 建建筑筑和和防防火火，纺纺织织一一般般不不用用，会会致致癌癌 丝丝纤纤维维桑桑蚕蚕丝丝、柞柞蚕蚕丝丝等等（唯唯一一的的天天然然长

9、长丝丝）再再生生纤纤维维（人人造造纤纤维维）种种子子纤纤维维棉棉纤纤维维、木木棉棉纤纤维维韧韧皮皮纤纤维维亚亚麻麻、苎苎麻麻、黄黄麻麻等等叶叶纤纤维维剑剑麻麻、焦焦麻麻等等果果实实纤纤维维椰椰子子纤纤维维羊羊绒绒、牦牦牛牛毛毛等等（植植物物纤纤维维）（动动物物纤纤维维）高高性性能能纤纤维维：聚聚苯苯并并双双额额噁唑唑（P PB BO O）纤纤维维、聚聚苯苯并并咪咪唑唑（P PB BI I）纤纤维维，芳芳纶纶等等有有机机纤纤维维纤纤维维纤纤维维纤纤维维（一）按来源天天然然：蚕蚕丝丝，长长度度约约 5106mm化化学学：如如人人造造粘粘胶胶长长丝丝、涤涤纶纶长长丝丝天天然然：棉棉、麻麻、毛毛，其其

10、中中羊羊毛毛较较长长如如人人造造毛毛、毛毛/ /涤涤中中的的涤涤纶纶纤纤维维如如人人造造棉棉、涤涤/ /棉棉织织物物中中的的涤涤纶纶纤纤维维如如中中长长纤纤维维仿仿毛毛产产品品化化学学长长丝丝短短纤纤维维不不需需纺纺纱纱，可可直直接接用用于于织织布布。（长长度度可可根根据据卷卷装装长长度度而而定定）必必须须先先纺纺纱纱，然然后后才才能能织织布布线线密密度度0.130.16特特（1.21.5旦旦）毛毛型型：仿仿毛毛纤纤维维，长长度度75mm，棉棉型型：仿仿棉棉纤纤维维，长长度度3040mm，之之间间，线线密密度度0.220.38特特（23旦旦）中中长长型型：长长度度5070mm，介介于于棉棉型型

11、和和毛毛型型线线密密度度0.330.77特特（37旦旦）纺纺织织纤纤维维（二）按长度第 二 节 纺 织 纤 维 与 纺 织 品（一） 服用纺织纤维及其纺织品服用纤维材料，制成服装后需满足的条件。 卫生保健功能：良好的透湿及对皮肤的保护功能。 2.适应活动功能：也叫物理舒适功能或弹性舒适功能。较好的延伸性和较好的弹性回复性能。 3.耐用功能：足够的强度、延伸性和柔软性等力学性能，经受得起化学加工、洗涤、体液和日晒作用。 4.装饰、美观功能：一定的形状稳定性、悬垂性和免烫性。 （二） 装饰用纺织纤维及其纺织品 服用装饰：如领带、领结、头巾等。 室内装饰：如床上用品、地面装饰、墙面装饰、家具装饰等。

12、是装饰纺织品主体。 商品包装及书籍装饰：比较重视外观效应，一提升商品档次。 对性能和功能要求高： 专业特性更强：（三） 产业用纺织纤维及其纺织品 加工方法与使用设备更加专业化： 使用寿命不同：静电纺丝熔喷纺丝（四） 纺丝纤维与产品用途第 三 节 纺 织 纤 维 的 物 理 性 能（一） 纤维的长度（二） 纤维（纱）细度的表征方法 影响影响纺织品的弯曲刚性、悬垂性以及手感。纺织品的弯曲刚性、悬垂性以及手感。 影响影响织物的光泽。织物的光泽。 影响影响纺织品的染色速率。纺织品的染色速率。 影响影响纱线的均匀度。纱线的均匀度。 影响影响纱线的抗扭刚度。纱线的抗扭刚度。 1. 纤维细度对纺织品性质的影

13、响线密度：单位为特克斯线密度：单位为特克斯 ( (textex) )，简称特，表示在，简称特，表示在公定回潮率下，公定回潮率下，10001000米米长的纤维材料所具有长的纤维材料所具有重量重量的克数的克数。可根据下列公式得到：。可根据下列公式得到： L1000ktGTLGTkdt100002. 纤维（纱）细度的表征方法G：纱（丝、纤维）的重量（：纱（丝、纤维）的重量（g） L：纱（丝、纤维）的长度（：纱（丝、纤维）的长度（m）l行业行业上，通常也称为号数上，通常也称为号数。l同一品种纤维，同一品种纤维，TtTt，纤维越粗，纤维越粗 。某棉纱质量某棉纱质量20g，长，长800m，则该棉纱，则该棉

14、纱的线密度（特数）为的线密度（特数）为多少？并解释特克斯是什么？多少？并解释特克斯是什么？Tt100020/80025tex（或特）（或特）特克斯：指在公定回潮率时，特克斯：指在公定回潮率时，1000米长的纤维（或纱线）米长的纤维（或纱线）所具有的质量克数，即所具有的质量克数，即1特特1克克/1000米。米。（三） 纤维的横截面及纵向形态结构棉纤维纵横向照片棉纤维纵横向照片 苎麻纤维纵横向照片苎麻纤维纵横向照片 亚麻纤维纵横向照片亚麻纤维纵横向照片 黄麻纤维黄麻纤维纵横向照片纵横向照片 绵羊毛纤维纵横向照片绵羊毛纤维纵横向照片 山羊绒纤维纵横向照片山羊绒纤维纵横向照片 桑蚕丝纤维纵横向照片桑蚕

15、丝纤维纵横向照片 柞蚕丝纤维纵横向照片柞蚕丝纤维纵横向照片 粘胶纤维纤维纵横向照片粘胶纤维纤维纵横向照片 醋酯纤维纵横向照片醋酯纤维纵横向照片 纤维截面形状随种类而异。纤维截面形状随种类而异。 天然纤维具有各自的形态。毛纤维大部分为圆形，天然纤维具有各自的形态。毛纤维大部分为圆形，棉纤维接近腰圆形，木棉纤维为近圆形，丝纤维近棉纤维接近腰圆形，木棉纤维为近圆形，丝纤维近似三角形，麻纤维为椭圆形或多角形等。似三角形，麻纤维为椭圆形或多角形等。 化学纤维则可以根据要求进行异形喷丝，从而获得化学纤维则可以根据要求进行异形喷丝，从而获得异形截面异形截面纤维。纤维。非圆形截面的化学纤维称为异形纤非圆形截面

16、的化学纤维称为异形纤维维。异形化的方法 截面形状的非圆形化，包括轮廓波动的截面形状的非圆形化，包括轮廓波动的异形化和直径不对称的异形化异形化和直径不对称的异形化； 单 凹 跑 道 粗 糙 粗 糙 多 角 多 叶 异 形 d2 中空 轮轮廓廓波波动动异异形形 直直径径变变异异异异形形 双 凹 复合 复复合合 复复合合 复复合合 纤维截面变化的过程、类型及相互关系纤维截面变化的过程、类型及相互关系（三） 纤维的卷曲性能卷曲卷曲的作用的作用 ： 增加短纤维纺纱时纤维间的摩擦力和抱合力，使纱有一定增加短纤维纺纱时纤维间的摩擦力和抱合力，使纱有一定的强力。的强力。 提高纤维和纺织品的弹性，使手感柔软，突

17、出织物的风格。提高纤维和纺织品的弹性，使手感柔软，突出织物的风格。 影响织物的抗皱性、保暖性及表面光泽等性能。影响织物的抗皱性、保暖性及表面光泽等性能。第 四 节 纺 织 纤 维 的 吸 湿 性（一） 空气湿度的表示方法 气体中水蒸气所占的压力，表示湿气体的湿度E，单位为帕斯卡。 指单位体积空气中所含水的重量，单位为 gm3。 指绝对湿度与同温度下饱和状态的绝对湿度之比值。（二） 标准大气 标准大气标准大气亦称大气的标准状态，有三个基本参数：温度亦称大气的标准状态，有三个基本参数：温度、相对湿度相对湿度和大气压力和大气压力 国际标准规定温度为国际标准规定温度为20(热带可为热带可为27)，相对

18、湿度相对湿度(RH)为为65%，大气压力大气压力规定在规定在86106kPa范围内范围内(视各国地理环境而视各国地理环境而定；我国定；我国规定大气压力为规定大气压力为1标准大气压，即标准大气压，即101.3kPa)。 实际上不可能保持实际上不可能保持温湿无温湿无波动，故标准规定了波动，故标准规定了允许波动允许波动范围范围。吸湿的平衡吸湿的平衡1. 纤维的吸湿平衡（三）纤维的吸湿现象及其表征2. 纤维的吸湿与脱湿 吸湿：纤维从环境吸湿：纤维从环境吸收水分吸收水分的过程，结果纤维的重量的过程，结果纤维的重量。湿。湿度度，发生吸湿现象。，发生吸湿现象。 脱湿：纤维向环境脱湿：纤维向环境放出水分放出水

19、分的过程，结果纤维的重量的过程，结果纤维的重量。湿。湿度度，发生脱湿现象，发生脱湿现象。纺织纤维这种吸收和放出水分的性能称为纺织纺织纤维这种吸收和放出水分的性能称为纺织纤维的纤维的吸吸湿性湿性(hygroscopicity)。 纤维纤维吸湿性的用途吸湿性的用途：能使皮肤保持适当的湿度，保护人体不：能使皮肤保持适当的湿度，保护人体不受环境突变的影响，受环境突变的影响，特别贴身衣物的特别贴身衣物的纺织纺织纤维。纤维。 3. 吸湿量的表示方法 纤维内水分的重量与纤维绝对干燥重量之比的百分数。 RG0GG100%G0：未经烘干纤维的重量：未经烘干纤维的重量 G：绝对干燥纤维的重量：绝对干燥纤维的重量

20、纤维内所含水分的重量与纤维重量之比的百分数。 MG0GG0 100%则：则：RM1MMR1+RP192第18题。若回潮率为9，称得棉纱的重量为100g，计算其绝对干燥重量及其含水率。 RG0GG100100GG 9MG0GG0100G = 91.74g10091.74100100 8.26RG0GG100%MG0GG0 100% 回潮率的种类实际回潮率：纤维在实际回潮率：纤维在实际环境条件实际环境条件下的回潮率。表明纤维材下的回潮率。表明纤维材料实际含湿情况。料实际含湿情况。标准回潮率：纤维在标准回潮率：纤维在标准环境标准环境下的回潮率下的回潮率。4. 纤维的吸湿过程1-1-羊毛羊毛 2-2-

21、粘胶纤维粘胶纤维 3-3-蚕丝蚕丝 4-4-棉棉 5-5-醋酯纤维醋酯纤维 6-6-锦纶锦纶 7-7-腈纶腈纶 8-8-涤纶涤纶 吸湿等温线 纤维纤维在一定的温度下，通在一定的温度下，通过过变更变更相对湿度相对湿度所得到的所得到的平衡平衡回潮率回潮率连成连成的曲线称之为吸湿的曲线称之为吸湿等温线。等温线。 天然天然及再生纤维及再生纤维的吸湿性的吸湿性能比能比合成纤维合成纤维要要好好得多。得多。直接吸附水分子直接吸附水分子纤维纤维无定形区无定形区的的极性基团极性基团与与H2O结合。结合。间接吸附水分子间接吸附水分子直接吸附在纤维上的直接吸附在纤维上的水分子进一水分子进一步步吸附吸附水分子水分子。

22、 吸湿热纤维在纤维在吸湿的同时伴随着热量的放出，这部分热量称为吸湿吸湿的同时伴随着热量的放出，这部分热量称为吸湿热。热。5. 吸湿滞后同一纤维同一纤维，同样的温度下，同样的温度下，吸湿等温线吸湿等温线和和脱湿脱湿等温线等温线的形状相的形状相似，但脱湿等温线始终高于吸湿等温线的现象。似，但脱湿等温线始终高于吸湿等温线的现象。v纤维吸湿滞后性的原因可以用水分子进入或离开纤纤维吸湿滞后性的原因可以用水分子进入或离开纤维引起纤维干、湿结构的变化来解释。维引起纤维干、湿结构的变化来解释。水分子外逸后，纤维水分子外逸后，纤维大分子大分子间距离较大间距离较大，横向结合键重，横向结合键重建比水分子重新进入纤维

23、困建比水分子重新进入纤维困难，纤维达到平衡态的回潮难，纤维达到平衡态的回潮率高率高 吸湿滞后吸湿滞后 吸湿滞后的原因在某一相对湿度条在某一相对湿度条件下，纤维由干态件下，纤维由干态达到吸湿平衡达到吸湿平衡在某一相对湿度条在某一相对湿度条件下，纤维由湿态件下，纤维由湿态达到吸湿平衡达到吸湿平衡纤维的回潮率与纤维的吸放湿历史有关，试样需要预调湿6. 影响纤维吸湿的因素 纤维中主要的极性基团纤维中主要的极性基团 羟基羟基 氨基氨基 极性基团越多，吸湿率越大极性基团越多，吸湿率越大例：例： 天然及再生纤维：有较多的极性基团，吸湿性好。如粘胶、天然及再生纤维：有较多的极性基团，吸湿性好。如粘胶、棉、羊毛

24、、蚕丝等。棉、羊毛、蚕丝等。合成纤维：极性基团少，吸湿性差。如：合成纤维：极性基团少，吸湿性差。如：聚酰胺聚酰胺：腈纶：腈纶：涤纶：涤纶：丙纶：丙纶： 吸湿主要发生在纤维的吸湿主要发生在纤维的无定形区和晶区表面无定形区和晶区表面。 吸水量与无定形区含量成正比。吸水量与无定形区含量成正比。 结论：化学结构相同的纤维，无定形区不同，吸湿性不同。结论：化学结构相同的纤维，无定形区不同，吸湿性不同。粘胶纤维与棉纤维的吸湿比粘胶纤维与棉纤维的吸湿比相对湿度相对湿度/%520406080吸湿比吸湿比1.99 2.132.082.031.98棉和粘胶：化学组成相同，但粘胶的无定形区多，吸湿强棉和粘胶：化学组

25、成相同，但粘胶的无定形区多，吸湿强。应用：疏水性纤维，在纤维成形加工过程中使应用：疏水性纤维，在纤维成形加工过程中使纤维内部形成纤维内部形成无数毛细管无数毛细管，可提高吸湿性。，可提高吸湿性。 纤维表面的作用：吸附大气中的水汽和其他气体。纤维表面的作用：吸附大气中的水汽和其他气体。 纤维愈细，比表面积越大，吸附水的能力愈强。纤维愈细，比表面积越大，吸附水的能力愈强。 应用：对疏水性纤维的表面进行适当的处理，应用：对疏水性纤维的表面进行适当的处理，改善纤维的改善纤维的表面结构表面结构，提高纤维的吸湿性。，提高纤维的吸湿性。水分子水分子热运动动能热运动动能，逸出纤维表面的概率，逸出纤维表面的概率，

26、纤维吸湿少，纤维吸湿少，回潮率也小回潮率也小。纤维膨胀，纤维内部空隙纤维膨胀，纤维内部空隙，吸湿能力略有吸湿能力略有。l 相对湿度相对湿度Hc，温度，温度，吸湿，吸湿。l 相对湿度相对湿度Hc，温度，温度，吸湿，吸湿。P152第第8题。纤维的结构对其吸湿性有哪些影响？题。纤维的结构对其吸湿性有哪些影响？第 五 节 纺 织 纤 维 的 力 学 性 质 纤维的力学性质纤维的力学性质宏观上宏观上指指拉伸、压缩、弯曲、拉伸、压缩、弯曲、剪切剪切和扭转和扭转等等作用下所表现出的各种行为；作用下所表现出的各种行为；微观微观上上可视可视为在力场中为在力场中分子运分子运动动的表现。的表现。 纤维纤维的力学性质

27、与纺织品的消费性能有密切的的力学性质与纺织品的消费性能有密切的关系关系，是纺织，是纺织加工中选择纤维材料的主要依据加工中选择纤维材料的主要依据之一之一，也是纤维化学与物理，也是纤维化学与物理学科中重要内容之一。学科中重要内容之一。（一）纤维的应力-应变曲线xB：屈服点：屈服点应变应变应力应力e eb b y纤维的纤维的应力应力-应变曲线应变曲线e ey屈服屈服：纤维对抗：纤维对抗永久形永久形变的能力。变的能力。以屈服点为界，整条曲线以屈服点为界，整条曲线被分成两部分。被分成两部分。 B点点以前以前弹性部分弹性部分，除，除去去，纤维能，纤维能恢复原样，恢复原样，不留任何永久变形。不留任何永久变形

28、。B点点以后以后塑性部分塑性部分，除，除去去，纤维不能，纤维不能恢复原样，恢复原样，留有永久变形。留有永久变形。l 软（柔）而弱软（柔）而弱l 硬（刚）而脆硬（刚）而脆l 软（柔）而韧软（柔）而韧l 硬（刚）而强硬（刚）而强l 硬（刚）而韧硬（刚）而韧基本指标与纤维性能间的关系基本指标与纤维性能间的关系 硬硬(刚刚)、软、软(柔柔)：(初始初始)模量，硬高、软低。模量，硬高、软低。 强、弱：断裂强度，强大、弱小。强、弱：断裂强度，强大、弱小。 脆：无屈服点且断裂延伸度很小。脆：无屈服点且断裂延伸度很小。 韧：断裂强度和断裂延伸度均较高，可用断裂功或强韧度作为韧性韧：断裂强度和断裂延伸度均较高，

29、可用断裂功或强韧度作为韧性的指标。的指标。 棉：初始棉：初始模量较高模量较高、断裂强、断裂强度中等，断裂伸长率和断裂功度中等，断裂伸长率和断裂功低，硬（刚）而脆。低，硬（刚）而脆。蚕丝：蚕丝：断裂强度、初始模量断裂强度、初始模量较高较高，断裂伸长率及断裂功中，断裂伸长率及断裂功中等，硬（刚）而强（韧）。等，硬（刚）而强（韧）。涤纶：初始模量、断裂强度、断裂伸长率及断裂功涤纶：初始模量、断裂强度、断裂伸长率及断裂功均较大，硬（刚）而韧。均较大，硬（刚）而韧。羊毛：断裂强度、初始模量与羊毛：断裂强度、初始模量与断裂功均较低，断裂伸长率中等，断裂功均较低，断裂伸长率中等，柔而弱（韧）柔而弱（韧）。锦

30、纶：初始模量较低，断裂强锦纶：初始模量较低，断裂强度、断裂伸长率、断裂功均较高，度、断裂伸长率、断裂功均较高，柔而韧柔而韧。a Y ( y,e ey) s Pb b 0.06 0.12 Pa 负负荷荷 P(N) la 2 4 l 伸伸长长(mm) 0 0 0.1 0.2 0 10 20 =应应变变 =应应变变率率(%) 比比应应力力 p (N/tex) 0 0.2 0.4 应应力力 (N/mm2=MPa) 0 300 600 试试样样长长度度 20 mm 线线密密度度 0.3 tex 纤纤维维密密度度 1.5 g/cm3 应力应变曲线：反映了纤维从应力应变曲线：反映了纤维从拉伸到断裂拉伸到断裂

31、的全过程。的全过程。图中：图中：OY（虎克区）：大分子链键长和键角的变化，外力去除（虎克区）：大分子链键长和键角的变化，外力去除变形可回复；类似弹簧；变形可回复；类似弹簧；YS（屈服区）：大分子间产生相对滑移，在新的位置上重（屈服区）：大分子间产生相对滑移，在新的位置上重建连接键。变形显著且不易回复，模量相应也逐渐变小；建连接键。变形显著且不易回复，模量相应也逐渐变小；Sb（强化区）：错位滑移的大分子基本伸直平行，互相靠（强化区）：错位滑移的大分子基本伸直平行，互相靠拢，使大分子间的横向结合力有所增加，形成新的结合键。拢，使大分子间的横向结合力有所增加，形成新的结合键。曲线斜率增大直至断裂。曲

32、线斜率增大直至断裂。 Y：屈服点；：屈服点； b：断裂点。：断裂点。 模量：影响悬垂性、手感、洗涤性和耐磨性。模量：影响悬垂性、手感、洗涤性和耐磨性。 屈服点：影响起皱抗皱性、防缩性、牢度、弹性行为和屈服点：影响起皱抗皱性、防缩性、牢度、弹性行为和形状保持性。形状保持性。 屈服应力、抗张断裂性：影响可加工性、强度等。屈服应力、抗张断裂性：影响可加工性、强度等。 断裂伸长率：影响延伸性。断裂伸长率：影响延伸性。 断裂功：决定韧性、耐疲劳性。断裂功：决定韧性、耐疲劳性。 （二）纤维的强度1. 纤维强度的表示方法 表示方法：相对强度，每特表示方法：相对强度，每特克斯克斯（tex）纤维受力）纤维受力拉

33、伸断裂拉伸断裂时能承受的时能承受的最大最大外力。外力。 P0相对强度，相对强度，N/texcN/tex。D纤维线密度，纤维线密度，tex。P绝对强度，绝对强度，N，纤维被拉断时所需的力。，纤维被拉断时所需的力。P0P/D 纤维强度种类纤维强度种类：干强度：纤维干强度：纤维恒温恒湿恒温恒湿（20，RH65%）放置）放置24h以以上，使纤维的回潮率达到平衡后测定的强度。上，使纤维的回潮率达到平衡后测定的强度。湿强度：纤维在湿强度：纤维在潮湿状态潮湿状态下测出的强度。下测出的强度。2. 纤维的断裂机理纤维在拉力作用下断裂，是克服纤维在拉力作用下断裂，是克服了了分子内化学键结合力分子内化学键结合力和和

34、分子分子链间作用力链间作用力的结果。的结果。大分子大分子链排列链排列平行平行于受力方向：断裂可能是于受力方向：断裂可能是化学键的断裂化学键的断裂和和分分子链间滑脱子链间滑脱。大分子大分子链排列链排列垂直垂直于受力方向：断裂是于受力方向：断裂是破坏氢键和范德华引力破坏氢键和范德华引力。 2.1 分子链断裂（化学键断裂） 纤维断裂时必须拉断截面上纤维断裂时必须拉断截面上所有所有的分子的分子链。链。 理想理想断裂强度：断裂强度：20109N/m2。 实际实际强度：即使高度取向的结晶高分子强度：即使高度取向的结晶高分子化合物，它的拉伸强度也要比理论值化合物，它的拉伸强度也要比理论值小小几十倍几十倍。

35、结论：纤维受外力拉伸，结论：纤维受外力拉伸，同一截面上的同一截面上的分子链同时被拉断是不可能的。分子链同时被拉断是不可能的。 2.2 分子链或结构单元间的滑脱 必须克服分子间的必须克服分子间的H键键和范德华引力。和范德华引力。 高分子物次价力的高分子物次价力的总和总和主价键力，主价键力，从内聚能的计算也得出同样的结果。从内聚能的计算也得出同样的结果。l 分子间分子间存在存在H键键纤维：纤维：如纤维素如纤维素、聚酰胺、聚酰胺等。等。总内聚能比共价键大总内聚能比共价键大10倍倍以上。以上。l 分子间分子间无无H键键只有范德华力的纤维：如聚只有范德华力的纤维：如聚丙烯等。丙烯等。总内聚能比共价键大总

36、内聚能比共价键大1倍倍以上。以上。 结论：纤维受外力拉伸，其结论：纤维受外力拉伸，其断裂完全断裂完全是因分子间的滑脱造成的是不可能的是因分子间的滑脱造成的是不可能的。 2.3 垂直受力破坏氢键和范德华引力所有分子都按垂直于受力方向排列所有分子都按垂直于受力方向排列，只，只需要克服断面部分的分子间力即可产生需要克服断面部分的分子间力即可产生破坏。从而计算拉伸强度分别为破坏。从而计算拉伸强度分别为4.0 x108pa（全部为氢键）和（全部为氢键）和1.2x108pa（全部为范德华力），它们与高取向纤（全部为范德华力），它们与高取向纤维的纵向拉伸强度实测值在同一数量级。维的纵向拉伸强度实测值在同一数

37、量级。2.4 纤维的实际强度小于理论强度的原因：l 纤维的纤维的结构不均匀性结构不均匀性，存在许多薄弱环节即，存在许多薄弱环节即缺陷缺陷，纤维的纤维的断裂首先从薄弱环节断裂首先从薄弱环节开始开始应力集中应力集中。 l 纤维不是理想的取向，纤维中的大分子纤维不是理想的取向，纤维中的大分子不可能均匀承受外不可能均匀承受外力力，而是先使，而是先使未取向的分子链段间的未取向的分子链段间的H间或范德华引力间或范德华引力破坏破坏3.1 纤维的结构l 化学化学结构结构极性大小极性大小l 分子量分子量分子量低：强度较低，分子量分子量低：强度较低，分子量，纤维的强度，纤维的强度。分子量分子量达一定数值后：纤维强

38、度与分子量的关系不明显达一定数值后：纤维强度与分子量的关系不明显。l 结晶度和取向度：结晶度和取向度：l 纤维结构的缺陷纤维结构的缺陷：存在缺陷，纤维的强度存在缺陷，纤维的强度。因为缺陷使纤维在受到外力。因为缺陷使纤维在受到外力作用时，引起应力集中。作用时，引起应力集中。3.2 测试条件或使用条件l 温温、湿度、湿度温度：温度：湿度固定，温度湿度固定，温度，分子热运动，分子热运动，分子间作用力，分子间作用力，断裂强度、初始模量，断裂强度、初始模量，断裂伸长率，断裂伸长率。湿度：湿度：温度固定，含湿温度固定，含湿，分子间作用力，分子间作用力，断裂强度及，断裂强度及初始模量初始模量，断裂伸长率，断

39、裂伸长率。测试测试条件条件：统一：统一，我国干态测试条件：温度，我国干态测试条件：温度202，相对，相对湿度湿度653%。l 应变速率应变速率：在室温附近测试，拉伸速率增加的效果大致与温：在室温附近测试，拉伸速率增加的效果大致与温度降低的效果一致。必须根据需要调整拉伸速率。度降低的效果一致。必须根据需要调整拉伸速率。l 试样试样长度长度试样拉伸测试时总是在试样拉伸测试时总是在最薄弱的截面处最薄弱的截面处拉断并表现断裂强拉断并表现断裂强度。度。试样长度试样长度，断裂强度与断裂伸长率，断裂强度与断裂伸长率。原因：试样越长，薄弱环节越多。原因：试样越长，薄弱环节越多。l 试样试样根数根数n n根纤维

40、成束被拉断测得的强度单根测得平均强度的根纤维成束被拉断测得的强度单根测得平均强度的n n倍，倍，根数越多，差异越大。根数越多，差异越大。测试纤维强力时，要求有一定的根数，并做统计分析。测试纤维强力时，要求有一定的根数，并做统计分析。吸湿性好，干湿强度相差大；吸湿性差，干湿强度相差小（三）纤维的伸长性1. 纤维的断裂伸长率（断裂延伸度） 断裂伸长：纤维断裂伸长：纤维拉伸断裂时的长度拉伸断裂时的长度与纤维与纤维原长原长之之差。差。 断裂伸长率或断裂延伸度：断裂伸长与纤维原来长度之比断裂伸长率或断裂延伸度：断裂伸长与纤维原来长度之比的百分数。的百分数。 yLL0L0100%L0纤维的原长；纤维的原长

41、；L纤维伸长至断裂时的长度。纤维伸长至断裂时的长度。 2. 纤维在外力作用下发生伸长的原因 原子原子键长和键角的变化，次要的。键长和键角的变化，次要的。 取向取向度度，主要的。，主要的。非非晶区：分子链或链段在外力方向取向。晶区：分子链或链段在外力方向取向。晶晶区：微晶体在外力方向取向。区：微晶体在外力方向取向。 两者的结果：纤维在外力方向的取向度两者的结果：纤维在外力方向的取向度。所以纤维在。所以纤维在外力作用下发生伸长的外力作用下发生伸长的根本原因是其取向度的提高根本原因是其取向度的提高。 3. 纤维断裂伸长率与其制品使用性能的关系 断裂伸长率：反映了纤维的断裂伸长率：反映了纤维的柔韧性柔

42、韧性。 纤维断裂伸长率的一般要求：纤维断裂伸长率的一般要求：10%30%较合适。较合适。（四）纤维的拉伸弹性1. 纤维的初始模量 定义：定义：应力应变曲线起始应力应变曲线起始一段直线的斜率，通常以纤维一段直线的斜率，通常以纤维伸长率伸长率1%时的应力与应变之比表示，单位时的应力与应变之比表示，单位N/tex。 意义：表示了纤维在外力作用下意义：表示了纤维在外力作用下对小形变的抵抗能力对小形变的抵抗能力，反，反映了纤维的映了纤维的刚性刚性。 纤维纤维初始模量与其制品性能之间的关系初始模量与其制品性能之间的关系l 初始模量大：织物抗皱性好，穿着较挺括初始模量大：织物抗皱性好，穿着较挺括。l 初始初

43、始模量小：手感模量小：手感柔软。柔软。2. 纤维的弹性回复回弹性 定义：纤维从形变中回复原状的能力。和其它机械性能一定义：纤维从形变中回复原状的能力。和其它机械性能一样，受环境影响很大。样，受环境影响很大。 纺织材料使用环境：纺织材料使用环境：TTg，接近，接近Tg，常发生强迫高弹形变，常发生强迫高弹形变。l 急弹性形变：急弹性形变：15s内回复的形变，包括普弹形变和回复内回复的形变，包括普弹形变和回复快的高弹形变。快的高弹形变。l 缓弹性形变：缓弹性形变：5min内回复的形变，即高弹形变的中间部内回复的形变，即高弹形变的中间部分。分。l 永久形变：永久形变：5min内不能回复的形变，包括回复很慢的高内不能回复的形变，包括回复很慢的高弹形变和塑性形变。弹形变和塑性形变。e e1e e2+e e3e e1e e2e e3t2t1te e 纺织材料在外力作用下发生的形变：纺织材料在外力作用