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1、第六章纺织材料的热学电学本讲稿第一页，共四十四页1.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/mh；Wm/m2常见纤维的导热系数表继续本讲稿第二页，共四十四页常见纤维的导热系数（在室温20时测得）纤维种类纤维种类纤维种类纤维种类(Wm/m(Wm/m2 2)纤维种类纤维种类纤维种类纤维种类(Wm/m(Wm/m2 2)棉棉棉棉0.071-0.0730.071-0.073涤纶涤纶涤纶涤纶0.0840.084羊毛羊毛羊毛羊毛0.052-0.0550.052-0.055腈纶腈纶腈纶腈纶0.0510.051蚕丝蚕丝蚕丝蚕丝0.050-0.
2、0550.050-0.055丙纶丙纶丙纶丙纶0.221-0.3020.221-0.302粘纤粘纤粘纤粘纤0.055-0.0710.055-0.071氯纶氯纶氯纶氯纶0.0420.042醋纤醋纤醋纤醋纤0.0500.050静止空气静止空气静止空气静止空气0.0260.026锦纶锦纶锦纶锦纶0.244-0.3370.244-0.337水水水水0.5990.599表中显示：水的导热系数最大，静止空气的导热系数最小，纤维介于两者之间。导热性越好，保温性越差Back本讲稿第三页，共四十四页(2)绝热率T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。T材料保温效果越好本讲稿
3、第四页，共四十四页2.影响纤维导热性能的因素（1）分子量的大小在同一温度下，分子量越高。（2）温度与回潮率的影响T水分越多，越大，保暖性越差（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。本讲稿第五页，共四十四页3.增强服装保暖性的途径（1）尽可能多的储存静止空气；（中空纤维、多衣穿着、不透水）（2）降低W%；（3）选用低的纤维；（4）加入陶瓷粉末等材料。Back本讲稿第六页，共四十四页纤维的热机械性能曲线1定义：高聚物受
4、力变形或初始模量等随温度变化而变化的曲线。2曲线及其特点本讲稿第七页，共四十四页Back本讲稿第八页，共四十四页（1）四个温度（2）两个转变区（3）三种力学状态继续本讲稿第九页，共四十四页 a.a.玻璃化温度玻璃化温度TgTg 非晶态高聚物大分子链段开始运动的最低温度，或由玻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。璃态向高弹态转变的温度。影响影响TgTg的因素：化学组成的影响；分子量和交键作用；混合、的因素：化学组成的影响；分子量和交键作用；混合、接枝及共聚的影响；增塑剂的作用。凡是使链的柔性增加，使接枝及共聚的影响；增塑剂的作用。凡是使链的柔性增加，使分子间作
5、用力下降的结构因素都会使分子间作用力下降的结构因素都会使TgTg b.b.粘流温度粘流温度TfTf 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。转变的温度。c.c.熔点温度熔点温度TmTm 高聚物结晶全部熔化时的温度，或晶态高聚物大分子链相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。互滑动的温度。d.d.分解点温度分解点温度TdTd 高聚物大分子主链产生断裂的温度。高聚物大分子主链产生断裂的温度。BackBack本讲稿第十页，共四十四页两个转变区：1玻璃化转变区2粘弹态转变区Back本讲稿第十一页，
6、共四十四页 玻璃态玻璃态玻璃态玻璃态：分子链段运动被冻结，显现脆性，类似普通玻璃性能。高弹态高弹态：分子链段运动加剧，出现高弹变形，类似橡胶的特性。粘流态粘流态粘流态粘流态：大分子开始变形，表现出液体流动的特性。：大分子开始变形，表现出液体流动的特性。几种纺织纤维的热转变点几种纺织纤维的热转变点 本讲稿第十二页，共四十四页几种纺织纤维的热转变点几种纺织纤维的热转变点 纤维种类纤维种类纤维种类纤维种类 玻璃化温度玻璃化温度玻璃化温度玻璃化温度 软化点软化点软化点软化点 熔点熔点熔点熔点 分解点分解点分解点分解点 洗涤最高温度洗涤最高温度洗涤最高温度洗涤最高温度 棉棉棉棉 150150909010
7、0100羊毛羊毛羊毛羊毛 13013030304040桑蚕丝桑蚕丝桑蚕丝桑蚕丝 15015030304040粘胶纤维粘胶纤维粘胶纤维粘胶纤维 150150 醋酯纤维醋酯纤维醋酯纤维醋酯纤维186186195195205205290290300300 涤纶涤纶涤纶涤纶80,67,9080,67,90235235240240256256 7070100100锦纶锦纶锦纶锦纶6 647,6547,65180180215215220220 80808585锦纶锦纶锦纶锦纶66668585225225253253 8 88585腈纶腈纶腈纶腈纶8080100,100,140140150150190190
8、240240 28030028030040404545维纶维纶维纶维纶8585干干干干220220230230水中水中水中水中110110 丙纶丙纶丙纶丙纶3535145145150150163163175175 氯纶氯纶氯纶氯纶8282水中水中水中水中110110200200 30403040Back本讲稿第十三页，共四十四页纤维的耐热性与热稳定性1.定义：耐热性指纤维经过短时间的高温作用，回到常温时，其机械性能的变化程度耐短时间高温的性能。随着温度的升高而强度降低的程度表示。热稳定性纤维耐长时间高温的性能。本讲稿第十四页，共四十四页2.常用纤维耐热性：天然纤维：棉麻蚕丝羊毛；人造纤维：粘胶
9、棉；合成纤维：涤纶腈纶锦纶维纶；碳纤维、玻璃纤维相当好；涤纶的耐热性与热稳定性均较好；锦纶的耐热性较好，但热稳定性差。Back本讲稿第十五页，共四十四页热膨胀一部分纤维在加热的情况下有轻微的膨胀现象。原因是纤维分子受热后发生较强的热振动而获得了更多的空间所致。几种纤维的热膨胀系数继续本讲稿第十六页，共四十四页几种纤维的热膨胀系数几种纤维的热膨胀系数纤维种类纤维种类纤维种类纤维种类膨胀系数膨胀系数膨胀系数膨胀系数（101044）纤维种类纤维种类纤维种类纤维种类膨胀系数（膨胀系数（膨胀系数（膨胀系数（101044）棉棉棉棉4040膨胀锦纶膨胀锦纶膨胀锦纶膨胀锦纶1 1聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯2 2
10、膨胀涤纶膨胀涤纶膨胀涤纶膨胀涤纶0.50.5聚丙烯聚丙烯聚丙烯聚丙烯1010锦纶锦纶锦纶锦纶33醋酯纤维醋酯纤维醋酯纤维醋酯纤维0.80.81.61.6涤纶涤纶涤纶涤纶1010（在（在（在（在8080附附附附近）近）近）近）Back本讲稿第十七页，共四十四页热收缩热收缩（1 1）定义：合成纤维受热后发生不可逆的收缩现象称之为热）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。收缩。（2 2）指标：）指标：热收缩率，即加热后纤维缩短的长度占原来长度的热收缩率，即加热后纤维缩短的长度占原来长度的百分率。百分率。根据介质不同有：根据介质不同有：a.a.沸水收缩率：一般指将纤维放在沸水收缩率：一
11、般指将纤维放在100C100C的沸水中处理的沸水中处理30min30min，晾干后的收缩率；，晾干后的收缩率；b.b.热空气收缩率：一般指用热空气收缩率：一般指用180180、190C190C、210C210C热空气为热空气为介质处理一定时间（如介质处理一定时间（如15min15min）后的收缩率；）后的收缩率；c.c.饱和蒸汽收缩率：一般指用饱和蒸汽收缩率：一般指用125-130C125-130C饱和蒸汽为介质处理一定饱和蒸汽为介质处理一定时间（如时间（如3min3min）后的收缩率。）后的收缩率。（3 3）产生原因：）产生原因：纺丝成形过程中，受到较大的抽伸作用，纤维残留一定的纺丝成形过程
12、中，受到较大的抽伸作用，纤维残留一定的内应力，一旦内应力，一旦TTgTTg，会发生收缩。，会发生收缩。BackBack本讲稿第十八页，共四十四页纤维的热塑性和热定型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羊毛麻棉粘胶涤纶锦纶蚕丝本讲稿第三十五页，共四十四页日光照射时间与纤维强度的损失日光照射时间与纤维强度的损失 纤维纤维日晒时间（日晒时间（h）强度损失（强度损失（%）棉棉94050亚麻、大麻亚麻、大麻110050羊毛羊毛112050蚕丝蚕丝20050粘胶纤维粘胶纤维90060涤纶涤纶60060锦纶锦纶2003
13、6腈纶腈纶9001625Back本讲稿第三十六页，共四十四页第三节纤维的电学性质l一、纤维的介电性质l纤维的介电常数l（1）定义l在电场中，由于介质极化而引起相反电场，将使电容器的电容变化，其变化的倍数称为介电常数。l其数值为：l物理意义：是表示材料在电场中被极化的程度。反映材料的储电能力。本讲稿第三十七页，共四十四页材料的介电常数（频率f50Hz，T=2025，RH=65%）材料或纤维材料或纤维介介电电常数常数材料或纤维材料或纤维介介电电常数常数棉棉6涤纶涤纶3.02羊毛羊毛6锦纶锦纶4蚕丝蚕丝4.2水水8081粘纤粘纤7.7真空真空1醋纤醋纤3.56.4空气空气1本讲稿第三十八页，共四十四
14、页（2）影响大小的因素a.内因电介质的密度：体积重量或密度愈大，纤维间的空气量，；极化率：纤维分子极化程度，；纤维分子量：分子量纤维分子量：分子量，。.b.外因温度：一方面T，另一方面：T；频率：用直流电压，最大；f；回潮率：回潮率：WW，（水的水的 最大）最大）本讲稿第三十九页，共四十四页二、纤维的导电性能纤维导电性指标：比电阻（1 1）体积比电阻（）体积比电阻（vv，cmcm）纤维通过长1cm，截面积为1cm2材料时的电阻值。（2 2）表面比电阻（）表面比电阻（SS，）电流通过长、宽都为1cm材料时的电阻值。（3 3）质量比电阻（）质量比电阻（mm，g/cm2g/cm2）电流通过长电流通过
15、长1cm1cm，质量为，质量为1g1g材料时的电阻值。材料时的电阻值。m=vm易测，应用较多。本讲稿第四十页，共四十四页2.影响纤维比电阻的因素（1）回潮率：Wm（2）温度：T，导电性能增加（3）纤维上的附着物：油剂、棉蜡、油脂的存在，。本讲稿第四十一页，共四十四页三、纤维的静电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。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。本讲稿第四十二页，共四十四页衡量静电的有关指标（1）静电量/单位面积；（2）静电压（kv）；（3）比电阻；（4 4）半衰期：纺织材料上的静电衰减到原始值一半时）半衰期：纺织材料上的静电衰减到原始值一半时所需的时间。所需的时间。Q=Q0e-t/式中：Q介质内部的瞬时t的电荷量；Q0Q0介质内部的原始电荷量；介质内部的原始电荷量；电荷衰减时间常数，=0本讲稿第四十三页，共四十四页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）织物防静电整理本讲稿第四十四页，共四十四页