紡織材料的熱學(xué)、電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)教學(xué)課件PPT.ppt

紡織材料的熱學(xué) 電學(xué)和光學(xué)性質(zhì) 第一節(jié)熱學(xué) 比熱定義 質(zhì)量為1g紡織材料溫度變化1 所吸收 放出 的熱量單位 j g 導(dǎo)熱性 在有溫度差的情況下 熱量從高溫向低溫傳遞 這種性質(zhì)稱為導(dǎo)熱性 保暖性 紡織材料被包覆體溫度的性能稱為保暖性 1 基本指標(biāo) 1 導(dǎo)熱系數(shù) 定義 材料厚度為1m 兩表面之間溫差為1 每小時(shí)通過(guò)1m2材料所傳導(dǎo)的熱量 單位 kcal m h w m 常見(jiàn)纖維的導(dǎo)熱系數(shù) 在室溫20 時(shí)測(cè)得 2 絕熱率tt q1 q2 q1 100 式中 q1 包覆試樣前保持熱體恒溫所需熱量 q2 包覆試樣后保持熱體恒溫所需熱量 3 克羅值 clo 在室溫21攝氏度 相對(duì)濕度小于50 氣流為10cm s 無(wú)風(fēng) 的條件下 一個(gè)人靜坐不動(dòng) 能保持舒適狀態(tài) 此時(shí)所穿衣服的熱阻為1克羅值 clo越大 則隔熱保暖性越好 2 影響纖維導(dǎo)熱性能的因素分子量的大小在同一溫度下 分子量越高 溫度與回潮率的影響t 因?yàn)殡S溫度增加 分子的振動(dòng)頻率加大 使熱量能籍此得到更好的傳遞 水分越多 越大 保暖性越差 在同樣溫濕度條件下 吸濕能力比較好的纖維 導(dǎo)熱性比較好 3 纖維集合體的體積重量保暖與否主要取決于纖維層中夾持的靜止空氣數(shù)量 纖維層中夾持的空氣越多 則纖維層的絕熱性越好 一旦夾持的空氣流動(dòng) 保暖性將大大降低 纖維層的體積重量在0 03 0 06g cm3 最小 保暖性最好 4 增強(qiáng)服裝保暖性的途徑盡可能多的儲(chǔ)存靜止空氣 中空纖維 多衣穿著 不透水 降低w 選用 低的纖維 加入陶瓷粉末等材料 若對(duì)某一纖維施加一恒定外力 觀察其在等速升溫過(guò)程中發(fā)生的形變與溫度的關(guān)系 便得到該纖維的溫度 形變曲線 或稱熱機(jī)械曲線 纖維典型的熱機(jī)械曲線如下圖 存在兩個(gè)斜率突變區(qū) 這兩個(gè)突變區(qū)把熱機(jī)械曲線分為三個(gè)區(qū)域 分別對(duì)應(yīng)于三種不同的力學(xué)狀態(tài) 二 纖維的熱機(jī)械性能 在區(qū)域i 溫度低 纖維在外力作用下的形變小 具有虎克彈性行為 形變?cè)谒查g完成 當(dāng)外力除去后 形變又立即恢復(fù) 表現(xiàn)為質(zhì)硬而脆 這種力學(xué)狀態(tài)與無(wú)機(jī)玻璃相似 稱為玻璃態(tài) 隨著溫度的升高 形變逐漸增大 當(dāng)溫度升高到某一程度時(shí) 形變發(fā)生突變 進(jìn)入?yún)^(qū)域ii 這時(shí)即使在較小的外力作用下 也能迅速產(chǎn)生很大的形變 并且當(dāng)外力除去后 形變又可逐漸恢復(fù) 這種受力能產(chǎn)生很大的形變 除去外力后能恢復(fù)原狀的性能稱高彈性 相應(yīng)的力學(xué)狀態(tài)稱高彈態(tài) 當(dāng)溫度升到足夠高時(shí) 聚合物完全變?yōu)檎承粤黧w 其形變不可逆 這種力學(xué)狀稱為粘流態(tài) 粘流態(tài) 玻璃態(tài) 高彈態(tài)和粘流態(tài)稱為聚合物的力學(xué)三態(tài) 纖維的熱機(jī)械性能曲線的特點(diǎn) 1 四個(gè)溫度a 玻璃化溫度tg定義 非晶態(tài)高聚物大分子鏈段開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的最低溫度或由玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度 b 粘流溫度tf定義 非晶態(tài)高聚物大分子鏈相互滑動(dòng)的溫度 或由高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度 c 熔點(diǎn)溫度tm定義 高聚物結(jié)晶全部熔化時(shí)的溫度 或晶態(tài)高聚物大分子鏈相互滑動(dòng)的溫度 高聚物的tm 低分子的tm d 分解點(diǎn)溫度td定義 高聚物大分子主鏈產(chǎn)生斷裂的溫度 2 兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū) 玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū) 粘彈態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū) 3 三種力學(xué)狀態(tài) 玻璃態(tài) 分子鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié) 顯現(xiàn)脆性高彈態(tài) 分子鏈段運(yùn)動(dòng)加劇 出現(xiàn)高彈變形粘流態(tài) 大分子開(kāi)始變形 三 耐熱性一般規(guī)律是 t 斷裂強(qiáng)力 斷裂伸長(zhǎng)率 初始模量 纖維變得柔軟 定義 耐熱性 紡織材料在高溫下保持原有物理力學(xué)性能的能力成為耐熱性 2 常用纖維耐熱性 天然纖維 棉 麻 蠶絲 羊毛人造纖維 粘膠 棉合成纖維 滌綸 腈綸 錦綸 維綸碳纖維 玻璃纖維相當(dāng)好 四 阻燃性 按燃燒時(shí)引燃的難易程度 燃燒速度 自熄性等燃燒特征分 1 易燃纖維2 可燃纖維3 難燃纖維4 不燃纖維指標(biāo) 極限氧指數(shù)loi 指點(diǎn)燃紡織材料后 放在氧 氮大氣里維持燃燒的最低含氧量體積百分?jǐn)?shù) 極限氧指數(shù)越大 紡織材料越難燃 五 熱收縮性 1 定義 合成纖維受熱后發(fā)生不可逆的收縮現(xiàn)象稱之為熱收縮 2 指標(biāo) 熱收縮率 加熱后纖維縮短的長(zhǎng)度占原來(lái)長(zhǎng)度的百分率 根據(jù)介質(zhì)不同有 a 沸水收縮率 一般指將纖維放在100 c的沸水中處理30min 晾干后的收所縮率 b 熱空氣收縮率 一般指用180 190 c 210 c熱空氣為介質(zhì)處理一定時(shí)間 如15min 后的收縮率 c 飽和蒸汽收縮率 一般指用125 130 c飽和蒸汽為介質(zhì)處理一定時(shí)間 如3min 后的收縮率 五 纖維的熱塑性和熱定型1 基本概念熱塑性 將合成纖維或制品加熱到tg以上溫度 并加一定外力強(qiáng)迫其變形 然后冷卻并去除外力 這種變形就可固定下來(lái) 以后遇到t tg時(shí) 則纖維或制品的形狀就不會(huì)有大的變化 這種特性稱之為熱塑性 熱定型 就是利用合纖的熱塑性 將織物在一定張力下加熱處理 使之固定于新的狀態(tài)的工藝過(guò)程 如 蒸紗 熨燙 2 影響合纖織物熱定型效果的因素 1 溫度 最主要因素 溫度愈高 定型效果愈顯著 但t不能太高 否則會(huì)使織物手感粗糙 甚至引起纖維損傷 2 時(shí)間溫度高 定型時(shí)間可短些 溫度低 定型時(shí)間可長(zhǎng)些 定型時(shí)間必須保證熱在織物中的均勻擴(kuò)散及分子鏈段的重建 3 張力高張力定型適用于單絲襪子 弱張力定型用于多數(shù)的針織物和機(jī)織物 無(wú)張力定型在一般織物中用得較少 4 冷卻速度一般要求較快冷卻 可使新結(jié)構(gòu)快速固定 可獲得較好手感的織物 5 定型介質(zhì)干熱定型 濕熱定型 第二節(jié)電學(xué)性質(zhì) 一 介電性質(zhì)纖維的導(dǎo)電能力只有導(dǎo)體的10 10 10 14 是一種電絕緣材料 電介質(zhì) 定義 在電場(chǎng)中 由于介質(zhì)極化而引起相反電場(chǎng) 將使電容器的電容增加 介質(zhì)的這種性質(zhì)稱為介電性質(zhì) 二 纖維的導(dǎo)電性能1 纖維的比電阻 1 體積比電阻 v cm 定義 纖維通過(guò)長(zhǎng)1cm 截面積為1cm2材料時(shí)的電阻值 2 表面比電阻 s 定義 電流通過(guò)長(zhǎng) 寬都為1cm材料時(shí)的電阻值 3 質(zhì)量比電阻 m g cm2 定義 電流通過(guò)長(zhǎng)1cm 質(zhì)量為1g材料時(shí)的電阻值 2 影響纖維比電阻的因素 1 回潮率 回潮率增加 m降低 2 溫度 溫度增加 減少 導(dǎo)電性能增加 3 纖維上的附著物 油劑 棉蠟 油脂的存在 三 纖維的靜電1 靜電現(xiàn)象及產(chǎn)生原因纖維在加工中要受到各種機(jī)件的作用 由于纖維與機(jī)械以及纖維與纖維間的摩擦 必會(huì)聚集起許多電荷從而產(chǎn)生靜電 纖維為電的不良導(dǎo)體2 靜電的危害與應(yīng)用危害 粘接和分散 吸附飛花與塵埃 放電等 應(yīng)用 靜電植絨 靜電吸塵 粉末塑料的靜電噴涂等 4 減少或防止靜電現(xiàn)象的方法機(jī)器接地提高空氣的相對(duì)濕度改善摩擦條件導(dǎo)電纖維的應(yīng)用靜電消除器 電離空氣 加抗靜電劑 纖維油劑 織物防靜電整理 第三節(jié)光學(xué)性質(zhì) 光學(xué)性質(zhì) 纖維在光照射下表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì) 主要包括色澤 雙折射 耐光性 一 纖維的色澤1 纖維的顏色纖維的顏色取決于纖維對(duì)不同波長(zhǎng)色光的吸收和反射能力 天然纖維的顏色取決于 品種 即天然色素 生長(zhǎng)過(guò)程中的外界因素 合成纖維的顏色取決于 原料 是否含有雜質(zhì) 紡絲工藝 如溫度 加熱 時(shí)間等 2 纖維的光澤纖維的光澤取決于 光線在纖維表面的反射情況 反射量的大小 反射光量的分布 1 纖維光澤的形成 2 影響纖維光澤的因素 a 縱面形態(tài)b 截面形狀c 層狀結(jié)構(gòu)紗線的光澤還取決于紗線的結(jié)構(gòu)織物的光澤還與紗線的捻向 織物