4.2纤维的电学、光学、力学性能（课件）-《服装材料》（高教版）同步教学课件

服装材料学国家级精品资源共享课第四章纤维和纱线的物理性能课程内容纤维的吸湿性能1纤维的热学性能2纤维电学性能与光学性能3纤维和纱线的力学性能4教学重点、难点教学目的：通过对纤维以及纱线的吸湿、热学、电学、光学、力学性能等诸方面的分析介绍，使学生理解纤维与纱线的物理性能。教学重点、难点：纤维的吸湿性；纤维的导热性与保暖性；纤维的静电与导电性；纤维和纱线的力学性能。上节回顾一、纤维的吸湿性能

1、吸湿指标

2、吸湿机理

3、影响吸湿的外部因素

4、吸湿对纤维性能的影响

5、吸湿性能的测试二、纤维的热学性能

1、纤维的导热性和保暖性比热容、导热

2、纤维的热力学三态二温、三态

3、纤维的耐热性和收缩性

4、热定型

5、纤维的燃烧性与熔孔性一、纤维的导电性（一）纤维材料导电性的表示

1、介电系数ε2、比电阻（二）影响纺织材料导电性的因素

1、★吸湿回潮:回潮越大，导电性越好。

2、温度：温度越高，导电性越好。

3、附着物：附着物越多（蜡脂、油剂）导电性能越好。

4、纤维内部结构：聚合度、极性、结晶度等。第三节纤维电学性能与光学性能①体积比电阻：ρV=R•S/L（欧姆·厘米）②质量比电阻：ρm=d•ρV

（欧姆·克/平方厘米）③表面比电阻：ρS=R•W/L（欧姆）1、常用指标①相对湿度湿度上升，电阻下降。②温度温度上升，电阻下降。③含杂杂质往往使电阻降低。（化纤油剂就可以降低电阻）④其他因素纤维集合体的形状、体积重量、纤维排列状况、测试电压、时间、电极形状等均对电阻有影响。2、影响纤维电阻的因素二、纤维的绝缘性能两个电性不同的物体因相互接触或摩擦后分开时，在两个物体的接触表面上会产生静止电荷（一个带正电荷，另一个带负电荷），这种现象称之为静电现象。实践表明：往往是介电系数大者常积聚正电荷；表面物质呈酸性者常积聚负电荷；表面物质呈碱性者常积聚正电荷。不同区域的摩擦剧烈程度不同、温度不同，也会产生电荷积聚不同。

1、静电的产生与积累2、静电电位序列需要强调说明的是这个静电电位序列表只是表达一种规律，和实际的情况不会完全相符，因为实验条件不同，结果就会不同，表中的位序就可能颠倒，尤其是表中相邻的纤维。如从一束根尖方向一致的羊毛纤维中抽拔羊毛纤维，从根部抽出一根羊毛时，这根羊毛上带正电荷，反之，从尖部抽出一根羊毛时，这根羊毛上带负电荷。三、纤维的静电特性A.静电压B.电荷半衰期C.表面电导率（即表面比电阻的倒数）D.表面电荷量E.吸灰高度

3、表述静电特性的指标4、消除静电的常用方法A.加湿B.加表面活性剂C.改善机件的摩擦和导电D.不同原料合理搭配E.采用抗静电纤维F.其他

四、纤维的光泽与双折射（一）光泽影响光泽的主要因素：

1、纤维的表面性能

2、纤维的截面形态纤维的光泽取决于三类反射：镜面反射（mirroreflection）：平行光射向界面为平面的物体，反射出来的仍将是平行光，这种反射称为镜面反射，表现出很强的光泽。漫反射（diffusionreflection）：如果平行光射向界面粗燥的物体，反射出来的光均匀地射向各个方向，这种反射称为漫反射，表现出均匀而柔和的光泽。散射光（scattering）：因光子的多次碰撞从纤维表层散射出的光线，其与入射光的角度无关，与入射光能量和纤维表层结构与组成有关。纤维纵向形态对光泽的影响：如纤维纵向表面平滑一致，则漫反射少，纤维表现出较强的光泽。化学纤维：若无卷曲，镜面反射较多→光泽较强。丝光棉光泽较强←纤维膨胀使天然转曲消失，纵向表面变得较为平滑。粗羊毛：鳞片较稀疏，紧贴于毛干上，表面较为平滑，光泽较强。细羊毛：鳞片稠密，在毛干上贴紧程度较差，光泽则较柔和，若鳞片受损伤，羊毛的光泽会变暗淡。制造半无光或消光化纤的常用方法。纺丝液或纺丝熔体中加入二氧化钛(TiO2)消光剂。

纤维横向截面形状对光泽的影响：圆形截面纤维：纤维外观较明亮。平行光束照射时，圆截面纤维如同一凸透镜，透射光会聚焦，形成极光点或线，称为“极光”。三角形截面纤维：照射到纤维上的光线会产生强烈的镜面反射效果。象棱柱晶体一样转动时或不同视角观察时，会产生光泽明暗相间的现象，称为“闪光”效应。三角棱镜的色散作用，还会产生不同色彩效应。（二）双折射定义：光线投射到纺织材料上，在界面上除了反射光反射出来外，进入纤维的光线被分解成两束折射光，纺织材料的这种光学性质叫双折射。五、纤维的耐光性

羊毛＞腈纶＞麻＞棉＞粘胶＞涤纶＞锦纶＞蚕丝光照稳定性：指纤维受光照射后其不发生降解或光氧化、不产生色泽变化的性能。蚕丝（酪氨酸）、锦纶

1、拉伸指标

(1)与断裂点有关的指标

A.强力P：拉断纤维所需要的最大外力。N，cNB.断裂伸长L：纤维从拉伸至断裂所产生的伸长。mmC.强度（比强度）P0：拉断单位细度纤维所需要的强力

N/tex，N/dtex，cN/tex，cN/dtexD.断裂伸长率E0：断裂伸长占试样夹持长度的百分率。

E.断裂长度LR：试样的重力等于其强力时试样所具有的长度。

第四节纤维和纱线的力学性能一、拉伸性质(2)拉伸曲线有关的指标A.初始模量初始模量是指纤维负荷—伸长曲线上起始一段（纤维基本伸直后拉伸的一段）较直部分伸直延长线上应力应变之比。

B.屈服点的应力应变，即b点；C.断裂功、比功、功系数：断裂功是指拉断纤维时外力所做的功，也就是纤维受拉伸到断裂时所吸收的能量。拉断单位细度、单位长度纤维所消耗的断裂功叫比功。曲线下面积与矩形面积之比叫功系数。

影响纺织纤维拉伸断裂的因素：内因：大分子的聚合度——聚合度越高，强度越高分子的取向度——取向度越高，强度越高结晶度——结晶度越高，强度越高，纤维更脆外因：温度温度↑→拉伸强度↓→断裂伸长率↑

湿度湿度↑→拉伸强度↓→断裂伸长率↑→断裂伸长率断裂伸长率↓2、影响拉伸强力的因素影响纺织纱线拉伸断裂的因素：纤维的性能：纤维长度——短纤维含率越高，纱线强度越低。纤维强度——纤维的相对强度越高，纱线的强度越高。纤维细度——纤维越细，抱合越紧，成纱强度越高。纱线的结构：纱线捻度——随着捻度增加，强度上升，后又下降，最大值处是临界捻度的强度。（1）概念纺织纤维是典型的粘弹体，即兼具粘性流动体（无定形区）和刚性体（结晶区）的力学特性。这种粘性与弹性的组合称为粘弹性，具备粘弹性的物体称为粘弹体。（2）三种变型

1）急弹性变形：随外力迅速产生和恢复的变形。

2）缓弹性变形：随外力逐渐产生且逐渐恢复的变形。

3）塑性变形：随外力产生，但外力去除后不恢复的变形。虽然我们把纤维的变形分为三类逐一来说明，但实际上他们之间是互相联系，互相制约的，在材料受外力时，它们同时出现，只是在不同时间，不同负荷或不同拉伸阶段时它们间的比例不同而己。3、粘弹体的力学行为特征（3）蠕变与应力松弛

1）蠕变：在一定（固定）的拉伸（负荷）条件下，纤维的变形随时间逐渐增加的现象。

2）应力松驰：当纤维被拉伸到一定变形值，保持恒定时，其内应力随时间逐渐减小的现象。蠕变和应力松弛实质上是一个问题的两个方面：都是反映大分子链不断作构象改变的运动情况。

（4）弹性纤维的弹性是指纤维承受负荷后产生变形，负荷取除后，具有恢复原来尺寸和形状的能力。它影响到纺织材料的：耐磨性，抗折皱性，手感，尺寸稳定性，耐冲击性，抗疲劳性等许多性能。纤维的弹性包含变形能力与变形的恢复能力两方面。而人们通常只讲变形的恢复能力。纤维的弹性根据恢复时间可以分为：即弹性恢复和缓弹性恢复。根据作用形式又可分为：定负荷弹性恢复和定伸长弹性恢复。

定负荷弹性恢复率和定伸长弹性恢复率与作用条件的曲线图。从右图可以看出：定负荷值或定伸长值越大，弹性回复率越小。在表征材料弹性时一定要注意这种规律，否则会给判断或结论造成影响。（5）疲劳小应力长期作用下发生的破坏，就叫疲劳。这是一种最普遍的破坏形式。影响疲劳的因素主要有：

1）纤维的结构与性能（分子链的变形能力及变形后的恢复能力大，则耐疲劳）

2）负荷大小

3）作用方式

4）温湿度P1----疲劳耐久限（1）基本指标

1）摩擦力F摩

2）摩擦系数f

，F摩=f×N，式中：N——法向压力

3）抱合力F抱，在法向力等于零时纤维材料相对移动时的切向阻力

4）切向阻力F切，F切=F抱+F摩

5）抱合系数h，单位长度纤维所具有的抱合力

6）抱合长度Ln，粗纱或条子的重力等于其抱合力时所具有的长度。公式与断裂长度类似，单位为米。（2）影响摩擦的因素

1）法向压力（或张力）

切向阻力的增加率不随正压力上升成等比例增加，但切向阻力是增加的。切向阻抗系数随法向压力的增加而下降，逐渐趋于一定值。4、纤维的表面力学性质2）温、湿度一般纤维摩擦时的切向阻抗系数随温度升高而降低。对合成纤维来说，当温度升高到一定值后，摩擦时的切向阻抗反而会随着温度的继续上升而加大。3）表面润滑剂状况润滑剂的粘滞系数和滑动速度共同作用构成对摩擦力的影响。润滑剂对纤维的摩擦有显著的影响。

4）滑动速度滑动速度对切向阻力的影响规律为：低速区切向阻力呈波动状态，大于某速度后，随速度上升切向阻力上升。5）表面粗糙度一般规律如右图所示，在大多数情况下，表面越光滑，摩擦系数越小，但光滑到一定程度之后，摩擦系数反而会随着表面光滑程度的提高而下降。（1）概念纤维是极易变直为弯的，有的本身就是卷曲的。我们这里所说的弯曲则是指外力作用下的弯曲变形。（2）影响纤维弯曲的内部因素：形状，粗细，模量（3）破坏形式：弯断，实质是弯曲外缘的拉断或内缘的挤裂。（4）实用指标：

A．打结强度（率）PDVB．勾结强度（率）PgVC.最小允许曲率半径rb

D.抗弯次数（疲劳）1、纤维的弯曲二、纤维弯曲、扭转、压缩性质简介（1）概念纤维在剪切扭矩作用