化學(xué)纖維的主要品質(zhì)指標(biāo)及其檢測(cè)方法

1、第四節(jié)化學(xué)纖維的主要品質(zhì)指標(biāo)及其檢測(cè) 方法纖維的品質(zhì)是指對(duì)纖維制品的使用價(jià)值有決定意義的許多指標(biāo)的總體而言。反映纖維品質(zhì)的主要指標(biāo)有物理性能指標(biāo)，包括纖維的長(zhǎng)度、細(xì)度、比重、光澤、吸濕性、熱性能、電性能等；機(jī)械性能指標(biāo)，包括斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)、初始模量、回彈性、耐多次變形性等；穩(wěn)定性能指標(biāo)， 包括對(duì)高溫和低溫的穩(wěn)定性、對(duì)光大氣的穩(wěn)定性、對(duì)化學(xué)試劑的穩(wěn)定性及對(duì)微生物 作用的穩(wěn)定性等；加工性能指標(biāo)包括纖維的抱合性，起靜電性和染色性等；短纖維的附加品質(zhì)指標(biāo)包括纖維長(zhǎng)度、卷曲度、纖維疵點(diǎn)等1。一、細(xì)度細(xì)度是纖維粗細(xì)的程度。分直接指標(biāo)和間接指標(biāo)兩種。直接指標(biāo)一般用纖維的直徑和截面積表示， 由于纖維截面積

2、不規(guī)則，且不易測(cè)量， 通常用直接指標(biāo)表示其粗細(xì)的時(shí)候并不多，故常采用間接指標(biāo)表示。間接指標(biāo)是以纖維質(zhì)量或長(zhǎng)度確定，即定長(zhǎng)或定重時(shí)纖維所具有的質(zhì)量（定長(zhǎng)制）或長(zhǎng)度（定重制），在化學(xué)纖維工業(yè)中通常以單位長(zhǎng)度的纖維質(zhì)量，即線密度（ linear density ）（舊稱纖度）表示，常用的有以下三種表示方法。（一）表示方法1特（ tex ）或分特（ dtex ） 特或分特是國(guó)際單位制（法定計(jì)量單位）。1000 米長(zhǎng)的纖維的重量克數(shù)稱為特；其十分之一為分特。由于纖維細(xì)度較細(xì)，用特?cái)?shù)表示細(xì)度時(shí)數(shù)值較小，故通常以分特表示纖維的細(xì)度。對(duì)同一種纖維來(lái)講（即纖維的比重一定時(shí)），特?cái)?shù)越小，單纖維越細(xì)，手感越柔軟，光

3、澤柔和且易變形加工2。2旦（ denier ）9000 米長(zhǎng)的纖維的重量克數(shù)稱為旦，對(duì)同一種纖維來(lái)講（即纖維的比重一定時(shí)），旦數(shù)越小，單纖維越細(xì)。旦為線密度的非法定計(jì)量單位。1 旦=9 特。3公制支數(shù) 公制支數(shù)簡(jiǎn)稱公支，指單位質(zhì)量（g）的纖維所具有的長(zhǎng)度（m）。對(duì)同一種纖維而言，支數(shù)越高，表示纖維越細(xì)。公制支數(shù)為線密度的非法定計(jì)量單位。特或分特、旦數(shù)和支數(shù)的數(shù)值可相互換算，關(guān)系如下：旦數(shù) 支數(shù) =9000 特?cái)?shù) 支數(shù) =1000 旦數(shù) =9特?cái)?shù)分特?cái)?shù) =10特?cái)?shù)（二） 測(cè)定 方法化學(xué)纖維細(xì)度的測(cè)定方法有直接和間接法兩種。直接法用得最廣的是中段切取稱重法。間接法利用振動(dòng)儀或氣流儀測(cè)定纖維的細(xì)度3

4、。國(guó)際上推薦采用振動(dòng)法來(lái)測(cè)量單根化學(xué)纖維的線密度。由于振動(dòng)法是在單根纖維上施加規(guī)定張力使其伸直的情況下測(cè)量其線密度的，故測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確，特別是卷曲較大的纖維以及需要測(cè)試單纖維相對(duì)強(qiáng)度時(shí)，采用振動(dòng)法更具優(yōu)越性。在化纖生產(chǎn)中， 因原材料、 設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和工藝條件的波動(dòng)都會(huì)使未拉伸絲、拉伸絲的條干不均勻。 因此， 測(cè)定纖維沿長(zhǎng)度方向的條干均勻度是衡量纖維質(zhì)量變化的重要指標(biāo)，它影響纖維的物理機(jī)械性能與染色性能，還影響纖維的紡織加工性能及織物外觀4 。一般采用烏斯特 （uster ） 條干均勻度儀進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果以平均差系數(shù)u%、 均方差系數(shù)cv% 、極差系數(shù) r 表示。二、吸濕性吸濕性（ mois

5、ture absorption）是纖維的物理性能指標(biāo)之一，通常把纖維材料從氣態(tài)環(huán)境中吸收水分的能力稱為吸濕性。（一）吸濕性指標(biāo)1回潮率與含水率纖維材料中的水分含量，即吸附水的含量， 通常用回潮率 （moisture regain ）或含水率（moisture content）表達(dá)。前者是指纖維所含水分的質(zhì)量與干燥纖維質(zhì)量的百分比， 后者是指纖維所含水分質(zhì)量與纖維實(shí)際質(zhì)量的百分比?；w行業(yè)一般用回潮率來(lái)表示纖維吸濕性的強(qiáng)弱。2標(biāo)準(zhǔn) 狀態(tài)下的回潮率與公定回潮率各種纖維的實(shí)際回潮率隨環(huán)境溫濕度而變，為了比較各種纖維材料的吸濕能力，將其放在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下（20、 65 相對(duì)濕度）一定時(shí)間后，使它

6、們的回潮率在“ 吸濕過(guò)程 ” 中達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)值，這時(shí)的回潮率為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回潮率。在貿(mào)易和成本計(jì)算中，纖維材料往往并不處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，為了方便計(jì)重和核價(jià)的需要，必須對(duì)各種纖維材料的回潮率做出人為統(tǒng)一規(guī)定，稱之為公定回潮率。各種纖維在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回潮率和我國(guó)所規(guī)定的公定回潮率（fficial regain ）如表 1-4 ：表 1-4 纖維在 20、 65相對(duì)濕度下的回潮率和我國(guó)所規(guī)定的公定回潮率纖維標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回潮率/公定回潮率 /纖維標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回潮率/公定回潮率/蠶絲9 11.0 維綸3.05.0 5.0 棉7 8.5 錦綸3.05.0 4.5 羊毛16 16.0 腈綸1.22.0 2.0

7、亞麻710 12.0 滌綸0.40.5 0.1 苧麻710 12.0 氯綸0 0 粘膠纖維1214 13.0 丙綸0 0 醋酯纖維67 7.0 乙綸0 0 從表中可見，天然纖維和再生纖維的回潮率較高，合成纖維的回潮率較低。（二）吸濕性的檢測(cè)方法按照吸濕性的測(cè)試特點(diǎn)，大致可分為兩類：直接測(cè)定法和間接測(cè)定法。直接測(cè)定法是直接獲取纖維中水分重量的測(cè)定方法，從而計(jì)算出含水率或回潮率。如烘箱法、紅外線輻射法、吸濕劑干燥法、真空干燥法等。其中烘箱法應(yīng)用最廣。間接法測(cè)定法是利用纖維材料中含水多少與某些物理性質(zhì)（如電阻、 電容、 水分子振動(dòng)吸收性能等）密切相關(guān)的原理，通過(guò)測(cè)量這些性質(zhì)來(lái)推測(cè)含水率或回潮率，如電

8、阻測(cè)試法、 電容測(cè)試法。這類方法測(cè)量迅速、不損傷纖維、可在線測(cè)量，但干擾因素較多，結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性受到影響。三、密度纖維的密度（ densities ），是指單位體積纖維的質(zhì)（重）量，常用單位為g/cm3 。由于物質(zhì)組成、 大分子排列堆砌以及纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，各種纖維的密度是不同的，主要化學(xué)纖維品種中，丙綸的密度最小，粘膠纖維的密度最大，主要紡織纖維的密度見表2-2 。表 1-5 主要紡織纖維的密度纖維密度 /g/cm3 纖維密度 /g/cm3 粘膠纖維1.50 1.52 氨綸1.54 滌綸1.38 棉1.32 錦綸1.14 羊毛1.32 腈綸1.14 1.17 蠶絲1.33 1.45 維

9、綸1.26 1.30 麻1.5 丙綸0.91 測(cè)定纖維密度的方法很多，有液體浮力法、比重瓶法、氣體容積法、液體溫升懸浮法和密度梯度法等。其中密度梯度法精確度較高，也較簡(jiǎn)單。四、拉伸性能纖維材料在使用中會(huì)受到拉伸、彎曲、壓縮、摩擦和扭轉(zhuǎn)作用，產(chǎn)生不同的變形。化學(xué)纖維在使用過(guò)程中主要受到的外力是張力，纖維的彎曲性能也與其拉伸性能有關(guān)，因此拉伸性能是纖維最重要的機(jī)械性能。它包括強(qiáng)力和伸長(zhǎng)兩個(gè)方面，因此又稱強(qiáng)伸性能。表示材料拉伸過(guò)程受力與變形的關(guān)系曲線，稱為拉伸曲線。 它可以用負(fù)荷伸長(zhǎng)曲線表示，也可用應(yīng)力應(yīng)變曲線（ stress- strain curve）表示。圖1-3 為幾種常見纖維的應(yīng)力應(yīng)變曲線

10、。應(yīng)力應(yīng)變曲線初始階段為彈性區(qū)域，在這區(qū)域中纖維分子鏈產(chǎn)生彈性形變，相互間沒有大的變位。超過(guò)這一范圍后為延性區(qū)域，外力克服分子間引力，使分子鏈間產(chǎn)生滑移，纖維應(yīng)力較小的增加會(huì)產(chǎn)生較大的延伸，應(yīng)力去除后發(fā)生不可回復(fù)的剩余應(yīng)變，圖1-4 中所示，（一）斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度是表征纖維品質(zhì)的主要指標(biāo)，提高纖維的斷裂強(qiáng)度可改善制品的使用性質(zhì)。纖維的斷裂強(qiáng)度，通常有以下幾種表示方法：1斷裂強(qiáng)力 亦稱絕對(duì)強(qiáng)力或斷裂負(fù)荷，簡(jiǎn)稱強(qiáng)力。即纖維材料受外界直接拉伸到斷裂時(shí)所需的力，單位為牛頓（n），衍生單位有厘牛頓(cn)、毫牛頓 (mn) 、千牛頓 (kn)等。各種強(qiáng)力機(jī)上測(cè)得的讀數(shù)都是強(qiáng)力。強(qiáng)力與纖維的粗細(xì)有關(guān)，所以

11、對(duì)不同粗細(xì)的纖維，強(qiáng)力沒有可比性。2相對(duì)強(qiáng)度 拉斷單位細(xì)度纖維所需要的強(qiáng)力稱為相對(duì)強(qiáng)度，即纖維的斷裂強(qiáng)力與線密度之比，用以比較不同粗細(xì)的纖維拉伸斷裂性質(zhì)的指標(biāo)，單位為n/tex 。3強(qiáng)度極限 纖維單位截面積上能承受的最大強(qiáng)力，單位為帕斯卡（pa）。4斷裂長(zhǎng)度 以自身重量拉斷纖維所具有的長(zhǎng)度，單位為千米（km）。纖維的斷裂強(qiáng)度通常用強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)測(cè)定。斷裂強(qiáng)度高，纖維在加工過(guò)程中不易斷頭、繞輥，最終制成的紗線和織物的牢度也高；但斷裂強(qiáng)度太高，纖維的剛性增加，手感變硬。（二）斷裂伸長(zhǎng)纖維拉伸時(shí)產(chǎn)生的伸長(zhǎng)占原來(lái)長(zhǎng)度的百分率稱為伸長(zhǎng)率。纖維拉伸至斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)率稱為斷裂伸長(zhǎng)率（ elongation at

12、break），它表示纖維承受拉伸變形的能力。斷裂伸長(zhǎng)率大的纖維手感比較柔軟，在紡織加工時(shí)， 可以緩沖所受到的力，毛絲、 斷頭較少；但斷裂伸長(zhǎng)率也不宜過(guò)大，否則織物容易變形。普通紡織纖維的斷裂伸長(zhǎng)率在10% 30%范圍內(nèi)比較合適。但對(duì)于工業(yè)用強(qiáng)力絲，則一般要求斷裂強(qiáng)度高、斷裂伸長(zhǎng)率低，使其產(chǎn)品不易變形。（三）初始模量初始模量（ initial modulus ）亦稱彈性模量或楊氏（young s ）模量，為纖維受拉伸而當(dāng)伸長(zhǎng)為原長(zhǎng)的1% 時(shí)所受的應(yīng)力，即應(yīng)力應(yīng)變曲線（或稱負(fù)荷伸長(zhǎng)曲線）起始一段直線部分的斜率， 單位為n/tex ，如圖 1-5 中直線oy 的斜率。 初始模量表示試樣在小負(fù)荷下變形

13、的難易程度，反映了材料的剛性。纖維的初始模量取決于高聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及分子間相互作用力的大小。大分子柔性越強(qiáng)，纖維的初始模量就越小，也就容易發(fā)生形變。對(duì)于由同一種高聚物制得的纖維，若分子間的作用力愈大，取向度或結(jié)晶度越高，則纖維的初始模量就越大。在主要的化學(xué)纖維品種中，以滌綸的初始模量最大，錦綸則較小，因而滌綸織物挺括，不易起皺；而錦綸則易起皺，保形性差。（四）屈服應(yīng)力與屈服應(yīng)變?cè)诶烨€上， 圖線的坡度由較大轉(zhuǎn)向較小時(shí)，表示材料對(duì)于變形的抵抗能力逐漸減弱，這一轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為屈服點(diǎn)（yield point ），如圖 1-5 種的 p 點(diǎn)。屈服點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力和伸長(zhǎng)就是它的屈服應(yīng)力和屈服應(yīng)變。屈服點(diǎn)

14、是纖維開始明顯產(chǎn)生塑性變形的轉(zhuǎn)變點(diǎn)。一般而言， 屈服點(diǎn)高的纖維，不易產(chǎn)生塑性變形，拉伸彈性較好，其制品的抗皺性較好。（五）斷裂功、斷裂比功和功系數(shù)斷裂功（ work of rupture）是指拉斷纖維時(shí)外力所作的功，也就是纖維受拉伸到斷裂時(shí)所吸收的能量。如圖1-6 可知，斷裂功就是曲線下所包含的面積（陰影部分）。目前的電子強(qiáng)力儀已經(jīng)根據(jù)上述積分原理計(jì)算出了斷裂功。斷裂功的大小與試樣的粗細(xì)和長(zhǎng)度有關(guān)，所以對(duì)不同粗細(xì)和長(zhǎng)度的纖維，沒有可比性。為了能相互比較，常采用斷裂比功。斷裂比功（ specific work of rupture）是指拉斷單位線密度、單位長(zhǎng)度纖維材料所需的能量，單位常用 n/t

15、ex 來(lái)表示。負(fù)荷伸長(zhǎng)曲線下面積與斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)乘積之比稱為功系數(shù)。功系數(shù)越大， 外力拉伸纖維所做的功越多，表明這種材料抵抗拉伸斷裂的能力越強(qiáng)，其制品的使用壽命也就越長(zhǎng)。各種纖維的功系數(shù)大致在0.36 0.65 之間。斷裂功、斷裂比功和功系數(shù)反映纖維的韌性，可用來(lái)表征纖維及其制品耐沖擊和耐磨的能力。其他條件不變時(shí)， 斷裂功或斷裂比功愈大，纖維的韌性及其制品的耐磨和耐沖擊的能力愈好。當(dāng)斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)相同時(shí)，功系數(shù)大表示拉斷時(shí)外力做功大，纖維堅(jiān)韌。幾種常見化學(xué)纖維的拉伸指標(biāo)見表1-6。表 1-6? 幾種常見化學(xué)纖維的拉伸指標(biāo)纖維品種斷裂強(qiáng)度 /n/tex 鉤接強(qiáng)度/n/tex 斷裂伸長(zhǎng)率

16、/% 初始模量/n/tex 定伸長(zhǎng)回彈率 /% （伸長(zhǎng)3%）干態(tài)濕態(tài)干態(tài)濕態(tài)滌綸高強(qiáng)低伸型0.53 0.62 0.53 0.62 0.35 0.44 1828 1828 6.17 7.94 97 普通型0.42 0.52 0.42 0.52 0.35 0.44 3045 3045 4.41 6.17 錦綸 6 0.32 0.62 0.33 0.53 0.31 0.49 2555 2758 0.71 2.65 100 腈綸0.25 0.40 0.22 0.35 0.16 0.22 2550 2560 2.65 5.29 8995 維綸0.44 0.51 0.35 0.43 0.28 0.35 1

17、520 1723 2.21 4.41 7080 丙綸0.40 0.62 0.40 0.62 0.35 0.62 3060 3060 1.76 4.85 96100 氯綸0.22 0.35 0.22 0.35 0.16 0.22 2040 2040 1.32 2.21 7085 粘膠纖維0.18 0.26 0.11 0.16 0.06 0.13 1622 2129 3.53 5.29 5580 富強(qiáng)纖維0.31 0.40 0.25 0.29 0.05 0.06 910 1113 7.06 7.94 6085 醋酯纖維0.11 0.14 0.07 0.09 0.09 0.12 2535 3550

18、2.21 3.53 7090 （六）回彈性材料在外力作用下（拉伸或壓縮）產(chǎn)生的形變，在外力除去后，恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)的能力稱為回彈性（ elastic recovery）。纖維在負(fù)荷作用下，所發(fā)生的形變包括三部分：普彈形變、高彈形變和塑性形變。 這三種形變， 不是逐個(gè)依次出現(xiàn)而是同時(shí)發(fā)展的，只是各自的速度不同。因此，當(dāng)外力撤除后， 可回復(fù)的普彈形變和松弛時(shí)間較短的那一部分高彈形變（急回彈形變）將很快回縮，并留下一部分形變，即剩余形變，其中包括松弛時(shí)間長(zhǎng)的高彈形變（緩回彈形變）和不可復(fù)的塑性形變。剩余形變值越小，纖維的回彈性越好。表征纖維回彈性的方法一般有兩種：1一次負(fù)荷回彈性質(zhì) 回彈率和彈性功測(cè)定的

19、方法是先施加一定的負(fù)荷（或使產(chǎn)生一定的伸長(zhǎng)），然后撤去負(fù)荷，經(jīng)松弛一定時(shí)間（30s 或 60s，視測(cè)定儀器和方法而定）后，測(cè)定剩余伸長(zhǎng)。則回彈率可表示如下式及見圖1-7 。式中： 可回復(fù)的彈性伸長(zhǎng)； 不能回復(fù)的塑性伸長(zhǎng)或剩余伸長(zhǎng)； 總伸長(zhǎng)。彈性功可表示如下：回彈率又有兩種不同的測(cè)定方法：一種叫定負(fù)荷回彈率，另一種叫定伸長(zhǎng)回彈率。2多次循環(huán)負(fù)荷回彈性質(zhì)纖維在實(shí)際使用中不會(huì)只受一次拉伸而斷裂，而是經(jīng)受反復(fù)多次微弱而方向和頻率經(jīng)常變化的負(fù)荷作用，因此需要相應(yīng)的纖維耐多次循環(huán)負(fù)荷的測(cè)定方法，才能夠正確地反映使用過(guò)程中的性能。在測(cè)定負(fù)荷延伸性質(zhì)時(shí)，如果在達(dá)到斷裂負(fù)荷以前就停止增加負(fù)荷，并逐漸減小， 以致

20、完全撤去負(fù)荷，這種增加和撤去負(fù)荷的過(guò)程可以循環(huán)重復(fù)很多次，就得到多次循環(huán)負(fù)荷延伸曲線，見圖1-8。纖維的回彈性與其制品的尺寸穩(wěn)定性和折皺性有密切關(guān)系?；貜椥愿叩睦w維 （例如滌綸） 制成的服裝不易起皺，具有挺括等特性。五、耐疲勞性耐疲勞性通常是指纖維在反復(fù)負(fù)荷作用下，或在靜負(fù)荷的長(zhǎng)時(shí)間作用下引起的損傷或破壞。疲勞破壞的機(jī)理從能量學(xué)角度，可以認(rèn)為是外界作用所消耗的功達(dá)到了材料內(nèi)部的結(jié)合能（斷裂功） 使材料發(fā)生疲勞； 也可以從形變學(xué)角度認(rèn)為是外力作用產(chǎn)生的變形和塑性變形的積累達(dá)到了材料的斷裂伸長(zhǎng)，使材料發(fā)生疲勞。疲勞破壞有兩種形式。一種是纖維材料在一不大的恒定拉伸力作用下，開始纖維迅速拉長(zhǎng)，然后逐步

21、緩行， 最后趨于不明顯，到達(dá)一定時(shí)間后，纖維在最薄弱的地方發(fā)生斷裂，稱為靜態(tài)疲勞。另一種是纖維經(jīng)受多次加、減負(fù)荷的反復(fù)作用，塑性變形的逐漸積累，纖維內(nèi)部逐漸形成裂痕，最后被破壞的現(xiàn)象，叫動(dòng)態(tài)疲勞?？刹捎脝卫w維強(qiáng)力儀來(lái)測(cè)定耐疲勞性。一般說(shuō)來(lái)，回彈性較好的纖維，其耐疲勞性就高，如錦綸的回彈性較好， 它的耐疲勞性最好， 在最大應(yīng)力84.7 10-3n/tex 時(shí)的循環(huán)次數(shù)大于5000次。六、耐磨性所謂磨損， 一般指材料由于機(jī)械作用從固體表面不斷失去少量物質(zhì)的現(xiàn)象，即兩個(gè)固體表面接觸作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，伴隨著摩擦引起的減量過(guò)程。影響纖維耐磨損性能的因素非常復(fù)雜。首先是纖維的分子結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)。一般情況下， 分

22、子主鏈鍵能強(qiáng)，分子鏈柔曲性好，聚合度好，取向高度、結(jié)晶度適當(dāng)，結(jié)晶顆粒較細(xì)較勻，纖維的玻璃化溫度在使用溫度附近時(shí)，耐磨損性能較好。從纖維性能方面看，纖維表層硬度高，拉伸急彈性恢復(fù)率高，拉伸斷裂比功大，恢復(fù)功系數(shù)高時(shí)，耐磨損性能較好。另外，溫濕度、試樣張力、磨料的種類、形狀、硬度等都對(duì)耐磨損性能有影響。纖維耐磨性的測(cè)定方法有很多，一般以纖維在耐磨試驗(yàn)儀器上所測(cè)得的斷裂強(qiáng)度的降低或質(zhì)量的損失程度來(lái)表征纖維耐磨性的好壞。七、耐熱性和熱穩(wěn)定性纖維及其制品在加工過(guò)程中要經(jīng)受高溫的作用（如染整、 烘干等）， 在使用過(guò)程中也常常要接觸到高溫 （如洗滌和熨燙），工業(yè)和技術(shù)用纖維則更要受到高溫的長(zhǎng)時(shí)間作用，因此

23、對(duì)高溫作用的穩(wěn)定性，是材料穩(wěn)定性能指標(biāo)之一。耐熱性表征纖維在升高溫度下測(cè)得的機(jī)械性能的變化，這種變化在回復(fù)至常溫時(shí)往往能夠恢復(fù)（屬于可復(fù)變化），因此亦稱物理耐熱性。熱穩(wěn)定性（ thermal stability）表征纖維受熱后，機(jī)械性能的不可復(fù)變化，這種變化是將纖維加熱并冷卻至常溫后測(cè)得的，系聚合物發(fā)生了降解或化學(xué)變化所致，因此亦稱化學(xué)耐熱性。影響纖維對(duì)高溫作用的穩(wěn)定性的因素如下：(1)高聚物分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)(2)大分子之間是否存在交聯(lián)(3)分子問(wèn)相互作用的強(qiáng)弱(4)纖維受熱時(shí)所處的介質(zhì)(是否有氧和水分存在) (5)抗氧劑和熱穩(wěn)定劑的性質(zhì)和含量高聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)是影響纖維耐熱性(包括熱穩(wěn)定性)的

24、主要因素之一。天然的纖維素纖維和再生的水化纖維素纖維耐熱性很高，這類纖維不是熱塑性的，因而在升溫下它們不會(huì)軟化或發(fā)生粘結(jié)。合成纖維在升溫下強(qiáng)度的降低程度比水化纖維索纖維為高。主要化學(xué)纖維品種中，粘膠纖維耐熱性最好，而滌綸的熱穩(wěn)定性最好。高聚物分子中形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)可以提高纖維的耐熱性，如聚乙烯醇的縮醛化。借助于加入少量抗氧劑或鏈裂解過(guò)程的阻滯劑，可使纖維的熱裂解和熱氧化裂解程度大為減小，可提高纖維熱穩(wěn)定性，但不能提高纖維的耐熱性。八、熱收縮熱收縮是纖維熱性能之一，指受熱條件下纖維形態(tài)尺寸收縮，溫度降低后不可逆5 。纖維產(chǎn)生熱收縮是由于纖維存在內(nèi)應(yīng)力，熱收縮的大小用熱收縮率（heat-shrinka

25、ge）表示，它是指加熱后纖維縮短的長(zhǎng)度占原長(zhǎng)度的百分率。根據(jù)加熱介質(zhì)不同， 有沸水收縮率、 熱空氣收縮率和飽和蒸汽收縮率等。對(duì)纖維熱收縮處理，品種不同采取的熱處理?xiàng)l件也不同，見表1-7 ：表 1-7 纖維熱收縮處理?xiàng)l件滌綸、錦綸180 干熱空氣處理 30min 腈綸沸水或 120蒸汽處理 30min 維綸沸水處理 30min 用纖維熱收縮測(cè)定儀測(cè)量纖維熱收縮率前后的長(zhǎng)度。纖維熱收縮率的大小， 與熱處理的方式、處理溫度和時(shí)間等因素有關(guān)，一般情況下，纖維的收縮在飽和蒸汽中最大，在沸水中次之，在熱空氣中最小。氯綸在100 熱氣中收縮率達(dá)50% 以上，維綸的沸水收縮率約為5%，正常加工滌綸短纖維的沸水

26、收縮率約為1%。九、阻燃性纖維燃燒是纖維物質(zhì)在遇到明火高溫時(shí)的快速熱降解和劇烈化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。阻燃性是纖維的穩(wěn)定性能指標(biāo)之一，亦稱防燃性。描述纖維燃燒性能的指標(biāo)有極限氧指數(shù)loi 、著火點(diǎn)溫度 t、燃燒時(shí)間t、火焰 溫度 tb 等指標(biāo)。其中應(yīng)用較為廣泛的為極限氧指數(shù)。表示紡織材料的可燃性，通常采用極限氧指數(shù)loi（limiting oxygen index）來(lái)定量區(qū)分纖維的燃燒性， 簡(jiǎn)稱限氧指數(shù)或氧指數(shù)。所謂極限氧指數(shù)， 是指試樣在氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚庵?，維持完全燃燒所需的最低氧氣體積分?jǐn)?shù)：式中： vo2 和 vn2 分別為氧氣或氮?dú)獾捏w積。限氧指數(shù)愈高，說(shuō)明燃燒時(shí)所需氧氣的濃度愈高，常態(tài)下纖維

27、愈難燃燒。根據(jù)loi 數(shù)值的大小，可將纖維燃燒性能分為四類，見表1-8 。表 1-8 根據(jù) loi 值對(duì)纖維燃燒性能的分類分類loi/ 燃燒狀態(tài)纖維品種不燃 35 常態(tài)環(huán)境及火源作用后短時(shí)間不燃燒多數(shù)金屬纖維、碳纖維、石棉、硼纖維、玻璃纖維及pbo 、氟綸、 pps 纖維難燃2634 接觸火焰燃燒，離火自熄芳綸、氯綸、酚醛、改性腈綸、改性滌綸、改性丙綸等可燃2026 可點(diǎn)燃及續(xù)燃，但燃燒速度慢滌綸、錦綸、維綸、羊毛、蠶絲、醋酯纖維等易燃20易點(diǎn)燃，燃燒速度快丙綸、腈綸、棉、麻、粘膠纖維等各種化學(xué)纖維的限氧指數(shù)見下表1-9 表 1-9 化學(xué)纖維的限氧指數(shù)纖維名稱限氧指數(shù) /% 纖維名稱限氧指數(shù)

28、/% 粘膠纖維1719 氯綸3537 丙綸1920 滌綸2022 腈綸1820 氟綸95 錦綸2022 酚醛纖維32-34 測(cè)試燃燒性能常用的儀器是氧指數(shù)測(cè)試儀。要獲得阻燃纖維， 一是在紡絲原液中加入阻燃劑，混合紡絲制成； 二是由合成的難燃聚合物紡制而成。由于主要化學(xué)纖維品種都屬于易燃或可燃纖維，因此耐燃燒性能的測(cè)試與研究已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外關(guān)注的問(wèn)題。十、對(duì)化學(xué)試劑及微生物作用的穩(wěn)定性對(duì)化學(xué)作用的穩(wěn)定性是材料的穩(wěn)定性能之一，亦稱耐化學(xué)性。 它是纖維抵抗化學(xué)試劑作用的能力的量度。 對(duì)微生物作用的穩(wěn)定性是指纖維抵抗蛀蟲、霉菌作用的能力， 亦稱耐微生物性?；瘜W(xué)纖維對(duì)化學(xué)試劑作用的穩(wěn)定性主要決定于其聚合

29、物的結(jié)構(gòu)。一般碳鏈化學(xué)纖維比雜鏈化學(xué)纖維對(duì)酸堿的穩(wěn)定性好，但與側(cè)基也有關(guān)系，例如：腈綸纖維的大分子鏈上有氰基，因此不耐強(qiáng)堿。滌綸纖維化學(xué)穩(wěn)定性主要取決于分子結(jié)構(gòu)。滌綸纖維除耐堿性差以外，耐其它化學(xué)試劑性能均比較優(yōu)良。滌綸纖維耐微生物作用，不受蛀蟲、霉菌等作用。錦綸纖維耐堿性、耐還原劑作用的能力很好，但耐酸性和耐氧化劑作用性能比較差。錦綸纖維耐微生物作用的能力較好，在淤泥水或堿中，耐微生物作用的能力僅次于氯綸纖維，但有油劑或上漿劑的錦綸纖維，耐微生物作用的能力降低。腈綸纖維耐酸、堿性好，35%鹽酸、 65%硫酸、 45% 硝酸對(duì)其強(qiáng)度無(wú)影響，在50% 苛性鈉和 28% 氨水中強(qiáng)度幾乎不下降。腈綸

30、纖維耐蟲蛀，耐霉菌性能好。十一、耐光性和對(duì)大氣作用的穩(wěn)定性對(duì)日光和大氣作用的穩(wěn)定性是纖維的穩(wěn)定性指標(biāo)之一，亦稱耐候性。耐光性（ light fastness ）是指纖維受光照后其力學(xué)性能保持不變的性能，對(duì)大氣作用的穩(wěn)定性是指纖維受光照射、空氣中的氧氣、熱和水分的長(zhǎng)時(shí)間作用后，不發(fā)生降解或光氧化，不產(chǎn)生色澤變化的性能。化學(xué)纖維耐光性與纖維分子鏈節(jié)的組成、主鏈鍵和交聯(lián)鍵的形成有關(guān)；與分子的振動(dòng)能量和轉(zhuǎn)換有關(guān)；與纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān)；與光輻射強(qiáng)度、照射時(shí)間和波長(zhǎng)有關(guān)。氣候條件引起纖維性能的變化，主要是由于日光和空氣中的氧引起的，因此提高纖維的耐光性和對(duì)大氣作用的穩(wěn)定性是提高其光穩(wěn)定性和氧穩(wěn)定性。在化

31、學(xué)纖維品種中，腈綸纖維的耐光性和對(duì)大氣作用的穩(wěn)定性最好，因?yàn)樵陔婢]的大分子中有氰基，能吸收紫外線并把光能轉(zhuǎn)化為熱能， 可以有效地保持分子化學(xué)結(jié)構(gòu)的完整性和分子之間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，保護(hù)聚合物不受破壞， 因此耐候性最好。錦綸纖維的耐光性和對(duì)大氣作用的穩(wěn)定性差，其裂解過(guò)程是一個(gè)氧化反應(yīng)過(guò)程， 錦綸纖維分子上的酰胺基具有促進(jìn)氧化的作用，其裂解速度隨氧濃度的增大和溫度的升高而增大，故其耐光性差。 在錦綸纖維的分子中可以引入氰基，抑制高聚物的光化學(xué)裂解過(guò)程， 從而使纖維的耐光性顯著改善。表 1-10 是幾種常用纖維日曬后的強(qiáng)力保持率，纖維耐光性的排序大致為：腈綸 粘膠纖維 滌綸 腈綸。表 1-10 常用纖維日

32、曬后強(qiáng)力損失程度纖維名稱日曬時(shí)間 /h 強(qiáng)力損失 /粘膠纖維900 50 腈綸800 10 25 錦綸200 36 滌綸600 60 十二、染色性纖維的染色性與三方面的因素有關(guān)：染色親和力、染色速度及纖維著色劑的性質(zhì)。染料與纖維的結(jié)合可通過(guò)離子鍵、氫鍵、 偶極的相互作用，對(duì)于活性染料的染色還有共價(jià)鍵的相互作用。 纖維的分子結(jié)構(gòu)和超分子結(jié)構(gòu)對(duì)纖維與染料的親合力有很大影響，采用適當(dāng)?shù)墓簿邸⒐不斓雀男苑椒筛倪M(jìn)染色性，即增大了無(wú)序程度和可及性，可以引入親染料的基團(tuán)。染料從溶液中進(jìn)入纖維是一個(gè)打散過(guò)程，它取決于染浴中的染料向纖維表面擴(kuò)散、染料被纖維表面吸附以及染料從纖維表面向纖維內(nèi)部擴(kuò)散。纖維染料復(fù)合

33、體的穩(wěn)定性是決定染色堅(jiān)牢度的結(jié)構(gòu)因素，各種染色牢度主要與纖維染料復(fù)合體的性質(zhì)有關(guān)，而不僅僅取決于染料本身的性質(zhì)。染色均勻性反映纖維結(jié)構(gòu)的均勻性，它與纖維生產(chǎn)的工藝條件密切相關(guān)。染色均勻性是化學(xué)纖維長(zhǎng)絲的重要質(zhì)量指標(biāo)之一。十三、導(dǎo)電性在電場(chǎng)作用下， 電荷在纖維材料中定向移動(dòng)而產(chǎn)生電流的特征稱為纖維材料的導(dǎo)電性質(zhì)。反映纖維材料導(dǎo)電性質(zhì)的物理量為纖維的比電阻。質(zhì)量比電阻就是長(zhǎng)度為cm ，質(zhì)量為 g的材料在一定溫度下所具有的電阻。對(duì)于纖維材料來(lái)說(shuō)，由于截面的面積不易測(cè)量，用體積比電阻就不如用質(zhì)量比電阻方便，所以在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常用質(zhì)量比電阻來(lái)表征纖維材料的導(dǎo)電性能，其數(shù)值越大，纖維的導(dǎo)電性能越差。以下是

34、幾種常用化學(xué)纖維的質(zhì)量比電阻。纖維比電阻值通常用yg321 型纖維比電阻儀測(cè)定。表 1-11 幾種常用化學(xué)纖維的質(zhì)量比電阻纖維種類質(zhì)量比電阻 /g/cm2粘膠纖維107 錦綸、滌綸（去油）1013 1014 腈綸（去油）1012 1013 影響纖維比電阻的因素較多。纖維吸濕后比電阻迅速下降，環(huán)境溫度升高其比電阻也下降，如果化學(xué)纖維上有化纖油劑都會(huì)降低纖維比電阻。十四、導(dǎo)熱性化學(xué)纖維的導(dǎo)熱性是紡織纖維的熱學(xué)性質(zhì)之一，與紡織染整加工和服用性能有密切關(guān)系。纖維材料的導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)來(lái)表示，法定單位為w/m 。 值越小，表示材料的導(dǎo)熱性越低，它的絕熱性或保暖性越高。以下是各種紡織材料的導(dǎo)熱性系數(shù)，如表

35、1-12 所示表 1-12 紡織材料的導(dǎo)熱系數(shù)（室溫20測(cè)量）材料/w/m材料/w/m棉0.071 0.073 滌綸0.084 羊毛0.052 0.055 腈綸0.051 蠶絲0.05 0.055 丙綸0.221 0.302 粘膠纖維0.055 0.071 氯綸0.042 醋脂0.05 空氣0.026 錦綸0.244 0.337 水0.697 由表中可以看出，靜止空氣的導(dǎo)熱系數(shù)是最小的，也是最好的熱絕緣體。因此，紡織材料的保暖性取決于纖維層中夾持的空氣的數(shù)量和狀態(tài)。在空氣不流動(dòng)的前提下，纖維層中夾持的空氣越多， 纖維層的絕熱性越好，而一旦空氣發(fā)生流動(dòng)，纖維層的保暖性就大大下降。水的導(dǎo)熱系數(shù)是較

36、大的，約為紡織材料導(dǎo)熱系數(shù)的十倍左右。因此，隨著回潮率的提高，紡織材料的導(dǎo)熱系數(shù)將增大，保暖性將下降。此外，紡織材料的溫度不同，導(dǎo)熱系數(shù)也不同，溫度高時(shí)， 導(dǎo)熱系數(shù)稍大。纖維實(shí)際上是纖維、空氣和水的混合物，故纖維的導(dǎo)熱系數(shù)受纖維的結(jié)構(gòu)與排列、 空隙或空氣的含量及空氣流動(dòng)性水分含量等的影響。從制造化學(xué)纖維的角度看，提高化學(xué)纖維保暖性的方法之一，就是制造空心纖維，使每根纖維內(nèi)部夾有較的靜止空氣。十五、光澤與橫截面光澤是化學(xué)纖維的重要外觀性質(zhì)。纖維的光澤與正反射光、表面漫射光、 來(lái)自內(nèi)部的散射光和透射光密切相關(guān)。光澤的主體是正反射光，但表面的漫反射光和來(lái)自內(nèi)部的散射光也是不容忽略的，因此纖維的光澤取

37、決于它的縱向表面形態(tài)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和橫截面形狀等。纖維縱向表面形態(tài)主要看纖維沿縱向表面的凸凹情況和表面粗糙程。如縱向光滑， 粗細(xì)均勻，則漫反射少， 鏡面反射高， 表現(xiàn)出較強(qiáng)的光澤。化學(xué)纖維中添加的消光劑不但造成纖維表面的不平整，使漫反射增強(qiáng)，而且這些小顆粒的消光劑也增加了纖維吸收光線的能力。纖維橫截面的形狀很多，它們的光澤效應(yīng)差異很大，其中有典型意義的是圓形和三角形。以相同的入射光量比較，三角形截面纖維存在部分全反射現(xiàn)象，光澤較強(qiáng)， 同時(shí)進(jìn)入纖維內(nèi)部的光線也會(huì)在纖維的內(nèi)表面產(chǎn)生鏡面反射和平行的透射。像棱柱晶體一樣轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)或不同視角觀察時(shí)，會(huì)產(chǎn)生光澤明暗相同的現(xiàn)象，稱為“ 閃光 ” 效應(yīng)。而三角棱鏡的

38、色散作用，還會(huì)產(chǎn)生不同的色彩效應(yīng)。常用的閃光絲，就是一種具有三角形截面的合纖長(zhǎng)絲。近年來(lái)， 在化纖生產(chǎn)中， 由兩種或兩種以上的聚合物制成的雙組分纖維和多層結(jié)構(gòu)纖維等復(fù)合纖維， 以及利用特殊形狀的噴絲孔生產(chǎn)的各種斷面的異形纖維，得到迅速發(fā)展。 簡(jiǎn)單的異形纖維，如三角形、星形、多葉形、y 形纖維等，都可獲得特殊的光澤效應(yīng)。十六、含油率和上油率化學(xué)纖維的含油率是指化學(xué)纖維上油劑干重占含油纖維干重的百分率。上油率是指化學(xué)纖維上油劑干重占脫油劑后纖維干燥質(zhì)量的百分率。含油率的高低與纖維的可紡性能關(guān)系密切，含油率低的纖維容易產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，含油率過(guò)高則容易產(chǎn)生粘纏現(xiàn)象，都會(huì)影響紡織生產(chǎn)加工的正常進(jìn)行?；瘜W(xué)纖

39、維的油劑分為紡絲油劑和紡織油劑， 施加紡絲油劑僅僅是為了紡絲工藝的需要，在后道工序中將被洗掉，再加上紡織油劑， 使紡織工藝能勝利進(jìn)行。紡織油劑因纖維品種及紡織加工工序要求而異，各種油劑的成份和配方并不相同?；瘜W(xué)纖維油劑的含量一般掌握在滿足抗靜電性和平滑性等要求的情況下，含油劑以少為好。目前棉型化纖的含油率為：滌綸、丙綸0.1 0.2、維綸 0.15 0.25、腈綸 0.30.5、錦綸0.3 0.4、毛型化纖的含油率要稍高些，如毛型滌綸的含油率以0.2 0.3為宜。長(zhǎng)絲一般掌握為0.8 1.2。測(cè)量含油率通常采用萃取法。十七、短纖維的附加品質(zhì)指標(biāo)在評(píng)定短纖維的品質(zhì)時(shí)，除與長(zhǎng)絲共有的各項(xiàng)指標(biāo)外，還

40、有一些特有指標(biāo)，其中主要是纖維長(zhǎng)度分布圖所表現(xiàn)的纖維長(zhǎng)度的均勻性，纖維的卷曲度和卷曲穩(wěn)定性，以及纖維中瑕疵點(diǎn)的多少等。（一）切斷長(zhǎng)度纖維長(zhǎng)度是指纖維伸直但沒伸長(zhǎng)時(shí)兩端間的距離?；瘜W(xué)纖維的長(zhǎng)度是根據(jù)需要而定的，可以切斷成等長(zhǎng)纖維， 也可以牽切成不等長(zhǎng)纖維，決定化纖切斷長(zhǎng)度的依據(jù)是紡織加工設(shè)備型式和混紡纖維的長(zhǎng)度，主要有棉型、毛型和中長(zhǎng)型三種。棉型化纖的長(zhǎng)度為3040mm ，毛型化纖 70150mm ，中長(zhǎng)型化纖長(zhǎng)度為5165mm 。超長(zhǎng)纖維是長(zhǎng)度超過(guò)一定界限的短纖維。棉型纖維超過(guò)名義長(zhǎng)度5mm 并小于名義長(zhǎng)度的2倍者， 中長(zhǎng)型及毛型纖維超過(guò)名義長(zhǎng)度10mm 并小于名義長(zhǎng)度2 倍者稱為超長(zhǎng)纖維。纖維長(zhǎng)度超過(guò)名義長(zhǎng)度2 倍及以上者（包括牽切纖維）稱為倍長(zhǎng)纖維。表示化學(xué)纖維的長(zhǎng)度指標(biāo)有平均長(zhǎng)度、長(zhǎng)度偏差、 超長(zhǎng)纖維率、 短纖維率及倍長(zhǎng)纖維含量等。平均長(zhǎng)度：指纖維長(zhǎng)度的平均值。一般都用重量加權(quán)的平均長(zhǎng)度。長(zhǎng)度偏差：指實(shí)測(cè)纖維平均長(zhǎng)