紡織材料學(xué)課程概況

1、紡織材料學(xué)課程概況紡織材料學(xué)課程概況主體框架：(教材目錄1-13）纖維結(jié)構(gòu)基本知識纖維結(jié)構(gòu)基本知識纖維的改性與改形利用纖維的改性與改形利用 纖維的力學(xué)性質(zhì)纖維的力學(xué)性質(zhì)纖維的物理性能纖維的物理性能 天然長絲纖維天然長絲纖維 天然短纖維天然短纖維 再生纖維再生纖維有機(jī)合成纖維有機(jī)合成纖維 無機(jī)纖維無機(jī)纖維差別化纖維差別化纖維紗線結(jié)構(gòu)與性能（成型與結(jié)構(gòu)；形態(tài)特征表述；力學(xué)性質(zhì)；二次加工紗線結(jié)構(gòu)與性能（成型與結(jié)構(gòu)；形態(tài)特征表述；力學(xué)性質(zhì)；二次加工紗線的成形與結(jié)構(gòu)）紗線的成形與結(jié)構(gòu)）織物結(jié)構(gòu)與性能（織物織物結(jié)構(gòu)與性能（織物成形與結(jié)構(gòu)，服用性能，織物風(fēng)格）成形與結(jié)構(gòu)，服用性能，織物風(fēng)格）纖維材料的復(fù)合化

2、技術(shù)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用纖維材料的復(fù)合化技術(shù)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用成績：作業(yè)+考勤與筆記筆記+中期考試（30%）；實(shí)驗(yàn)20；期末考試?yán)w維材料的發(fā)展經(jīng)歷獸皮和樹葉御寒遮體最早的服裝材料。自然界中很多天然纖維原料棉、毛、絲、麻等。用麻織布大約開始于公元前5000年的埃及；棉花的使用則開始于公元前3000年的印度；我國是著名的絲綢發(fā)源地，據(jù)詩經(jīng)禮儀等古書記載，早在商周時(shí)代就已有了綾、羅等絲織物。大約在2300年前“制絲”技術(shù)已日趨成熟， “絲綢之路”。同時(shí)出現(xiàn)了織物染色，呂氏春秋中言“墨子見染素絲者而嘆曰：染于蒼則蒼，染于黃則黃，所入者變其色亦變”。當(dāng)時(shí)染色工匠和染坊已有一定水平。纖維材料的發(fā)展經(jīng)歷fibertextil

3、eindustrialdomesticapparelIndustrial Development8000 B.C.flax was used by the Swiss Lake DwellersFlax fabric of 4000 B.C. HuNan Province Before 4000 B.C. Silk was used in China.Silk fabric of 2700 B.C.Zhejiang ProvinceBetween 3500 to 3000 B.C. Cotton fiber and fabrics were used in India and Peru.A c

4、otton blanket used in Song Dynasty, Zhejiang ProvinceAbout 2000 B.C. Domesticated sheep were raised in Mesopotamia.Manufactured by handbefore 500 B.C. in ChinaMachine done by handbefore the 18th century of the Industrial RevolutionIntensive industrializationafter Industrial Revolution(1770-1850)Flyi

5、ng shuttle 1733 John kaySpinning jenny 1767 James HargreavesWater-powered spinning machine 1772 Richard ArkwrightSpinning mule 1779 Samuel Crompton Power loom 1780 Edmund CartwrigtNoImagen中國傳統(tǒng)紡織NoImageNoImagen史前時(shí)代NoImagen西漢素紗蟬衣NoImagen春秋戰(zhàn)國 漢晉NoImagen甘肅河西走廊 敦煌NoImagen宋袍 元華蓋 NoImagen清代 清乾隆朝服NoImagen現(xiàn)代

6、絲綢織物NoImagen中國布票5 0多 年 1 0 0 多 年 天 然 纖 維 榜 樣 動(dòng) 物 （ 毛 發(fā) 、 分 泌 液 ） 礦 物（ 巖 石 類 ） 植 物 （ 種 籽 、 韌 皮 、 莖 、 葉 、 果 殼 ） 再 生 合 成 纖 維 再 生 纖 維 素 、再 生 蛋 白 質(zhì) 尼 龍 、 滌 綸 等6 大 類 開 發(fā) 利 用 升 級 利 用 麻 、 竹 類 蜘 蛛 絲 溶 解 粉 末 化 基 因 技 術(shù) 改 性 類 拉 伸 細(xì) 化 劈 裂 分 離 高 濕 模 量 強(qiáng) 力 粘 膠 L y o c e ll ( T e n c e l) 甲 殼 素 聚 乳 酸 ( 玉 米 ) 其 它 組

7、成 化 學(xué) 纖 維 如P T T P B T 氨 綸 再再 生生 化化 學(xué)學(xué)纖纖 維維 等 差 別 化纖 維 高 收 縮 、 彈 性 可 染 色 、 可 吸 濕 異 形 、 復(fù) 合 、 超 細(xì) 異 形 復(fù) 合與 組 合 更 微 細(xì) 至納 米 收 縮 組 合 高 吸 濕 常 溫 可 染多 色 譜 色 彩 艷 異 粗 細(xì) 異 截 面 仿 生 改 性 表 面 改 性 多 孔 共 聚 共 混 改 性 芳 綸 、 碳 纖 維 、玻 璃 纖 維 、 高強(qiáng)滌、錦、維 綸 高 性 能 纖 維 牛 奶 大 豆 蛋 白 角 蛋 白 U H M P E P B O P E E K 陶 瓷 功 能 化 智 能 化 導(dǎo)

8、 光 導(dǎo) 電 吸 水 過 濾 分 離 相 變 記 憶 變 色 等 高 性 能 復(fù) 合 功 能 智 能 化 纖 維 形 、 性 、 能 的 可 控 與 可 變 ， 纖 維 高 性 能 化 和 纖 維 自 適 應(yīng) 行 為 的 實(shí) 現(xiàn) 人 類 應(yīng) 該 承 認(rèn) 自 然 界 天 然 纖 維 的 作 用 就 如 同 母 親 孕 育 了 兒 女 人 類 有 能 力 、 但 還 稚 嫩 ， 會(huì) 犯 錯(cuò) 誤 ， 應(yīng) 該 自 律 5 0 0 0 年 ？ 5 0 年 纖維的發(fā)展及天然纖維的作用 NoImagen現(xiàn)代紡織設(shè)備NoImagen纖維材料應(yīng)用服裝裝飾產(chǎn)業(yè)用布 造價(jià)300萬元的航天服NoImagen安全氣囊

9、裝飾材料NoImagen家居材料NoImageNoImagen產(chǎn)業(yè)用布n土工材料NoImageWhich kind of fabric they are?nPORTS 1961 材料材料?具有一定性能具有一定性能，可用來制作可用來制作器件、構(gòu)件、工具、器件、構(gòu)件、工具、裝置等裝置等物品物品的物質(zhì)。的物質(zhì)。人類文明、社會(huì)進(jìn)步、科技發(fā)展的人類文明、社會(huì)進(jìn)步、科技發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)先導(dǎo)。技術(shù)先導(dǎo)。n當(dāng)代文明的三大支柱當(dāng)代文明的三大支柱材料、能源、信息材料、能源、信息n 全球新技術(shù)革命的全球新技術(shù)革命的四大標(biāo)志：四大標(biāo)志： 新材料、新能源、信息、新材料、新能源、信息、 生物技術(shù)。生物技術(shù)。

10、光纖 n零維材料零維材料即超微粒子，大小即超微粒子，大小1100nm的納米微的納米微粒。粒。n一維材料一維材料細(xì)絲。細(xì)絲。n二維材料（薄膜）二維材料（薄膜）用于環(huán)?；虮砻娓男缘谋Ｗo(hù)膜。用于環(huán)?；虮砻娓男缘谋Ｗo(hù)膜。n三維材料三維材料即塊狀材料。即塊狀材料。 硼氮化合物 材料按材料的尺寸可分為材料按材料的尺寸可分為n纖維纖維的彈性模量較大，約的彈性模量較大，約1091010Pa。n纖維大分子沿軸向作規(guī)則排列，長徑比較大。纖維大分子沿軸向作規(guī)則排列，長徑比較大。n常用合成纖維有尼龍、滌綸、腈綸和維尼綸等。常用合成纖維有尼龍、滌綸、腈綸和維尼綸等。硅表面隧道掃描 超導(dǎo) 氮化硅 合成與加工、組成與結(jié)構(gòu)、

11、性質(zhì)、使用性能合成與加工、組成與結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、使用性能確定了材料學(xué)研究的基本內(nèi)容。確定了材料學(xué)研究的基本內(nèi)容。合成與制備過程合成與制備過程使用性能使用性能性質(zhì)性質(zhì)組組成成與與結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)（化學(xué)）（化學(xué)）（工程）（工程）（物理學(xué)）（物理學(xué)）記憶合金 n(一) 結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系n1. 結(jié)構(gòu)：纖維：內(nèi)部大分子排列形態(tài)，外觀形態(tài)紗線：纖維在紗中配置和空間形態(tài)織物：紗線在織物中排列及本身屈曲2. 性能：性能是結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，結(jié)構(gòu)決定性能性能是結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，結(jié)構(gòu)決定性能工藝長度、細(xì)度、卷曲物理熱、光、電、吸濕化學(xué)耐腐蝕（酸堿）機(jī)械拉、彎、磨、壓服用起毛起球、折皺、縮水(二) 性能與工藝的關(guān)系原料性能是制定工藝的依據(jù)，

12、工藝是產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的手段。 可根據(jù)原料性能，采用不同工藝，開發(fā)新用途開發(fā)新用途，也可根據(jù)用途要求，選取不同原料，或制造新原料制造新原料。立體花 紡織工業(yè)紡織工業(yè) 產(chǎn)品制造的一般過程產(chǎn)品制造的一般過程紡織制造過程是纖維的集合過程。由纖維集合而成的長度可以無限的一維集合體紗線紗線再集合成為面積遠(yuǎn)大于厚度的二維集合體織物，集合成形織布。紡織包括：（1）織品功能、風(fēng)格（2）成形為三維（3）纖維直接集合成為織物 第一章纖維結(jié)構(gòu)基本知識一、紡織纖維的特征特征n分子組成分子組成：一般是線形高分子化合物線形高分子化合物n長度：長度：10毫米以上； 短纖維：棉 2545 毫米 毛 50150 毫米 中等長度纖維：

13、蠶絲 8105毫米 長絲：滌綸 模仿天然纖維，有不同的長度和細(xì)度，有長絲和短纖維之分 n細(xì)度：細(xì)度： 棉 1825 微米 毛 1860 微米 纖維的基本知識直徑數(shù)微米數(shù)十微米（或略粗）， L長度 D直徑紡織纖維: 強(qiáng)度 可彎曲 可相互抱合 服用性能滌綸第一章第一章 纖維結(jié)構(gòu)基本知識纖維結(jié)構(gòu)基本知識第一節(jié) 纖維結(jié)構(gòu)的層次概念（p8)紡織面料面料由一種或幾種紗線紗線編織而成，紗線由不同的纖維紡制而成，“織物的基本結(jié)構(gòu)單元是紗線，紗線的基本結(jié)構(gòu)單元是纖維”。纖維由成纖高聚物所構(gòu)成。一、紡織纖維的結(jié)構(gòu)層次纖維的鏈結(jié)構(gòu)或分子結(jié)構(gòu)：纖維的鏈結(jié)構(gòu)或分子結(jié)構(gòu)：成纖高聚物均有不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)及長鏈分子長鏈

14、分子，有不同的空間排列位置空間排列位置。纖維的聚集態(tài)：纖維的聚集態(tài)：結(jié)構(gòu)處于平衡態(tài)時(shí)，大分子鏈相互間的幾何鏈相互間的幾何排列及結(jié)構(gòu)形態(tài)排列及結(jié)構(gòu)形態(tài)。纖維的鏈結(jié)構(gòu)纖維的鏈結(jié)構(gòu):長鏈分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)、化學(xué)異構(gòu)與立體的異構(gòu)、鏈的長度及構(gòu)像（鏈的形態(tài)）。鏈結(jié)構(gòu)決定纖維各種理化性能決定纖維各種理化性能如吸濕性、對溫度的穩(wěn)定性、對化學(xué)試劑的穩(wěn)定性、對日光一大氣的穩(wěn)定性等。 成纖高聚物的結(jié)構(gòu)要求:p9一定的長度和細(xì)度，較高的長徑比;分子排列有一定的取向度或各向異性，有形成部分結(jié)晶結(jié)構(gòu)的能力；線型長鏈分子，支鏈較短，側(cè)基要小第二節(jié) 纖維的分子鏈結(jié)構(gòu) 鏈節(jié)：鏈節(jié)：長鏈分子中化學(xué)組成的最小重結(jié)構(gòu)單元。聚合度聚合度

15、:重復(fù)結(jié)構(gòu)單元數(shù)。高聚物的結(jié)構(gòu)高聚物的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)層次鏈節(jié)的化學(xué)組成鏈節(jié)連接方式伸直鏈無規(guī)線團(tuán)折疊鏈螺旋鏈無規(guī)線團(tuán)圓球通心粉體纓狀膠束折疊鏈高分子晶體螺旋絞鏈其他一次結(jié)構(gòu)（高分子的鏈結(jié)構(gòu)）一次結(jié)構(gòu)（高分子的鏈結(jié)構(gòu)）二次結(jié)構(gòu)（高分子鏈的形態(tài)）二次結(jié)構(gòu)（高分子鏈的形態(tài)）三次結(jié)構(gòu)（聚集態(tài)結(jié)構(gòu)）三次結(jié)構(gòu)（聚集態(tài)結(jié)構(gòu)）鏈的幾何異構(gòu)幾何異構(gòu):p9 基團(tuán)在雙鍵兩側(cè)排列方式所形成的結(jié)構(gòu)。紡織纖維基本上由碳原子組成，線型大分子作為主鏈。如果主鏈上存在雙鍵雙鍵，組成雙鍵的兩個(gè)碳原子同時(shí)被兩個(gè)不同的兩個(gè)不同的原子或基團(tuán)取代原子或基團(tuán)取代時(shí)，那由于內(nèi)雙鍵上的基團(tuán)在雙鍵兩側(cè)排列的方式不同即可以有順式和反式順式和反式

16、構(gòu)型之分，被互稱為幾何異構(gòu)體幾何異構(gòu)體。當(dāng)由丁二烯的衍生物進(jìn)行聚合時(shí)，它可能產(chǎn)生如下三種不同的加成產(chǎn)物：1，2加成產(chǎn)物：3，4加成產(chǎn)物：1，4加成產(chǎn)物：鏈的鍵接異構(gòu)p10 ： 結(jié)構(gòu)單元在高分子鏈中的不同連接方式。單體單元的鍵合方式影響成纖高聚物的性能，尤其是化學(xué)性能。凡用作纖維的聚合物，一般都要求分子鏈中單體單元排列規(guī)整分子鏈中單體單元排列規(guī)整，以提高其結(jié)晶度和強(qiáng)度。鏈的支化異構(gòu)p10 ： 某些高分子鏈上存在的支化或交聯(lián)結(jié)構(gòu)。高分子鏈之間通過化學(xué)鍵或鏈段連接形成的是一個(gè)三維的網(wǎng)狀大分子，即為交聯(lián)高分子。交聯(lián)度用網(wǎng)鏈長度、交聯(lián)點(diǎn)的密度表征。低密度聚乙烯與高密度聚乙烯在鏈結(jié)構(gòu)方面的主要差異，就在于

17、后者因不具有支鏈。 鏈的旋光異構(gòu)P11: 凡具有不對稱碳原子的有機(jī)化合物，均可呈現(xiàn)兩種互成鏡象的不同構(gòu)型，主體結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)異構(gòu)現(xiàn)象。（五）鏈的序列結(jié)構(gòu)高聚物的長鏈分子中的兩個(gè)或兩個(gè)以上的結(jié)構(gòu)單元在長鏈中的分布不同，形成的鏈的排序。序列結(jié)構(gòu)類型： 無規(guī)共聚物 AABABBBAABA 交替共聚物 ABABABABAB 嵌段共聚物 AAABBBAAABBB 接枝共聚物 AAAAAA I I B B I I B B纖維分子鏈結(jié)構(gòu)的測量與表征P141元素分析法元素分析法對成纖高聚物的碳?xì)鋬煞N元素定量分析，判明碳?xì)浜俊?2紅外吸收光譜法紅外吸收光譜法對高聚物的官能基及各種成份吸收帶強(qiáng)度進(jìn)行定量分析。 3紫

18、外與可見光譜法紫外與可見光譜法主要是在10-400nm紫外吸收光譜范圍及400800nm可見光范圍內(nèi)，測定具有不飽和鏈及不對稱電子的分子。 4核磁共振光譜法核磁共振光譜法主要是測定在外部磁場作用下，分子內(nèi)部發(fā)生化學(xué)位移的核群及吸收帶，以及相鄰核的信息。5分子量及其分布的檢測分子量及其分布的檢測對分子量分布進(jìn)行測量的方法大致有兩類：一種是采用沉淀分級法、溶解分級法、管柱法等分級測定方法；另一種是以凝膠滲透色譜法（GPC）、濁度法、超速離心法等直接測量的方法。高聚物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（根據(jù)分子排列情況不同分類）高聚物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（根據(jù)分子排列情況不同分類）單晶折疊鏈片晶球晶其他無規(guī)線團(tuán)鏈結(jié)鏈球取向態(tài)結(jié)構(gòu)織態(tài)

19、結(jié)構(gòu) 線型梳型 支鏈型蓖型高分子鏈的幾何形狀 網(wǎng)型星型 梯型 體型纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu): 纖維大分子鏈之間的作用與堆砌方式之間的作用與堆砌方式，又稱為超分子結(jié)構(gòu)或凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)。晶態(tài)結(jié)構(gòu)晶態(tài)結(jié)構(gòu)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)其他結(jié)構(gòu)其他結(jié)構(gòu)第三節(jié) 纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)P15一、纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)P15（一）成纖高聚物的結(jié)晶形態(tài)結(jié)晶結(jié)構(gòu)結(jié)晶結(jié)構(gòu): 成纖高聚物分子鏈以整齊有序的方式排列整齊有序的方式排列，分子鏈上各基團(tuán)或原子處于三維空間的某一位置或區(qū)域，形成較規(guī)則有序規(guī)則有序且相對穩(wěn)定相對穩(wěn)定的點(diǎn)陣排列點(diǎn)陣排列結(jié)構(gòu)，有較大的內(nèi)聚能密度和明顯的轉(zhuǎn)變溫度。結(jié)晶區(qū):具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域。成纖高聚物的結(jié)晶模型P17“兩相結(jié)構(gòu)” 。高

20、聚物中必同時(shí)存在同時(shí)存在著晶區(qū)和非晶區(qū)兩部份，一個(gè)高分子鏈可以貫穿幾個(gè)晶區(qū)與非晶區(qū)晶區(qū)與非晶區(qū)，晶區(qū)尺寸很?。?0nm左右），在晶晶區(qū)區(qū)，分子鏈規(guī)則排列，在非晶區(qū)非晶區(qū)，分子鏈則完全是無規(guī)堆砌。晶格：（圖晶格：（圖1-6）在分子排列規(guī)整的結(jié)晶區(qū)中，各分子上的原子、原子團(tuán)和基團(tuán)都應(yīng)該分布在一定的位置上，這些質(zhì)點(diǎn)（即上述原子、原子團(tuán)、基團(tuán)）通過這樣的整齊排列所形成的空間格子整齊排列所形成的空間格子。單胞或晶胞：單胞或晶胞：構(gòu)成這些空間格子的基本單元。n結(jié)晶結(jié)構(gòu)對纖維性能的影響P19n隨著纖維結(jié)晶度的增大，長鏈分子間的斂集密度將隨之增大，纖維的性能，如比重、斷裂強(qiáng)度、初始模量、尺寸穩(wěn)定性比重、斷裂強(qiáng)

21、度、初始模量、尺寸穩(wěn)定性等都會(huì)有所提高，但纖維的染色性染色性將有所下降。n結(jié)晶度對于纖維回彈性和疲勞強(qiáng)度等的影響比較復(fù)雜。n二、纖維的非晶結(jié)構(gòu)P20n成纖高聚物中分子聚集狀態(tài)呈不規(guī)則排列的區(qū)域稱為非晶區(qū)非晶區(qū)（或稱為無定形區(qū)），其結(jié)構(gòu)為非晶結(jié)構(gòu)非晶結(jié)構(gòu)。n（一）非晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型n非晶區(qū)的結(jié)構(gòu)形式： A 無規(guī)線團(tuán)無規(guī)線團(tuán)模型：非晶態(tài)高聚物分子鏈間無規(guī)纏結(jié)； B 結(jié)晶區(qū)內(nèi)的分散性缺陷結(jié)晶區(qū)內(nèi)的分散性缺陷：纖維結(jié)構(gòu)中的無序區(qū)由結(jié)晶區(qū)的缺陷所形成，導(dǎo)致高聚物結(jié)構(gòu)的局部不規(guī)整。側(cè)序結(jié)構(gòu)側(cè)序結(jié)構(gòu)：無嚴(yán)格結(jié)晶非晶界限，分子排列有規(guī)整程度之分的結(jié)構(gòu)。非晶結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致纖維強(qiáng)度降低、變形增大但吸濕和染色性變好主要原因

22、，它也會(huì)使纖維的一些物理性能（如電學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)性能等）表現(xiàn)出有隨溫度變化而產(chǎn)生較大差異隨溫度變化而產(chǎn)生較大差異的特點(diǎn)。 n三、纖維的取向結(jié)構(gòu)P21n取向度：取向度：纖維的大分子鏈節(jié)與纖維軸的平行程度。n取向度的高低主要影響纖維的強(qiáng)度和模量主要影響纖維的強(qiáng)度和模量，取向度高的纖維，強(qiáng)度和模量均會(huì)提高，取向度高也同時(shí)有利于提高纖維的結(jié)晶度，但結(jié)晶度高的纖維不一定同時(shí)也有較高的取向。n四、纖維聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的測量與表征P22n成纖高聚物大都屬于“半晶高聚物半晶高聚物”，即具有一定結(jié)晶度的高聚物。其結(jié)晶結(jié)晶度的大小、晶區(qū)的分布、結(jié)晶形態(tài)度的大小、晶區(qū)的分布、結(jié)晶形態(tài)等對纖維的各項(xiàng)性能都有重要影響，

23、特別是力學(xué)性能、染色性能和水分的擴(kuò)散性能力學(xué)性能、染色性能和水分的擴(kuò)散性能受影響很大。n反映纖維結(jié)晶結(jié)構(gòu)的主要指標(biāo)有結(jié)晶度、晶體類型、結(jié)晶大小和形狀、晶區(qū)結(jié)晶度、晶體類型、結(jié)晶大小和形狀、晶區(qū)分布及非晶區(qū)結(jié)構(gòu)分布及非晶區(qū)結(jié)構(gòu)等。結(jié)晶度是使用得最多的指標(biāo)，它是指纖維中結(jié)晶部分占纖維整體的百分比，在01之間。n常用的結(jié)晶度測定方法有密度法、X射線衍射法、差熱分析法、紅外光譜法、核磁共振法、化學(xué)吸附法及重水交換法等。 大分子結(jié)構(gòu)對纖維性能的影響大分子結(jié)構(gòu)對纖維性質(zhì)的影響單基的化學(xué)結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)的種類大分子上親水基團(tuán)的多少和強(qiáng)弱纖維的耐酸、耐堿、耐光以及染色等化學(xué)性能。纖維的吸濕性大分子的聚合度纖維的力

24、學(xué)性質(zhì)，特別是拉伸強(qiáng)度。聚合度達(dá)到臨界聚合度時(shí)，纖維開始有強(qiáng)力。纖維強(qiáng)力隨平均聚合度的增大而增大。當(dāng)聚合度增大到一定值時(shí)，纖維強(qiáng)力不再增大。大分子的柔曲性影響纖維的彈性、柔軟性和變形能力。決定決定決定超分子結(jié)構(gòu)對纖維性能的影響結(jié)晶度的大小纖維的吸濕性、染色性、密度、力學(xué)性質(zhì)取向度纖維的強(qiáng)度和伸長。取向度高時(shí)，纖維強(qiáng)度較大，伸長能力較小。五、 纖維微觀結(jié)構(gòu)(1). 大分子，數(shù)百至數(shù)萬原子組成； 直線形長鏈； 鏈節(jié) “單基”；聚合度：一根大分子中單基數(shù)量 (2).大分子結(jié)合力種類作用距離 作用能量 J/ mol分子引力35 (又稱范德華力)2.123氫鍵2.33.25.442.7鹽式鍵0.92.7

25、126209.3化學(xué)鍵0.91.9209.3837.36(3)大分子的結(jié)晶態(tài)和非結(jié)晶態(tài)結(jié)晶態(tài)結(jié)晶態(tài): 整齊有規(guī)律的點(diǎn)陣排列結(jié)構(gòu)非結(jié)晶態(tài)非結(jié)晶態(tài): 排列紊亂，堆砌疏松，無定形取向度取向度：大分子排列排列方向與纖維軸向軸向的復(fù)合程度結(jié)晶度結(jié)晶度： 結(jié)晶區(qū)的體積占纖維總體積的百分?jǐn)?shù) (4) 原纖的層次結(jié)構(gòu)P244.1.單分子：單分子：直線鏈狀4.2. 基原纖基原纖（proto-fibril或elementary fibril） 原纖中最小的結(jié)構(gòu)單元。由幾根或十幾根長鏈分子、相平行地，按一定距離、一定相位、比較穩(wěn)定地結(jié)合在一起組成的大分子束，直徑為13nm（1030），具有一定的柔曲性。 微原纖微原纖

26、(microfibril): 若干根基原纖平行排列組合形成的大分子束。微原纖內(nèi)，基原纖間亦可存在縫隙和空洞，天然纖維還可能摻填一些其他成分的化合物。微原纖的形成，一方面依賴于基原纖間分子間力，另一方面借助于貫穿兩個(gè)以上基原纖之間的大分子鏈的縱向連接。 原纖原纖(fibric): 若干根微原纖大致平行組合形成更為粗大的大分子束。原纖中存在著更大的縫隙和空洞，還有序態(tài)較差的非晶態(tài)部分。和微原纖一樣，也是依賴于分子間力和大分子鏈的縱向連接。 原纖結(jié)構(gòu)中會(huì)出現(xiàn)一些晶區(qū)和非晶區(qū)不規(guī)則交替的狀態(tài)，它的尺度已接近于光學(xué)顯微鏡可分辨的極限。 巨原纖巨原纖(macrofibril) 由多個(gè)原纖堆砌在一起組成的更

27、大分子束。原纖之間的聯(lián)結(jié)主要靠穿越非晶區(qū)的大分子主鏈和一些其他的物質(zhì)。巨原纖的橫向尺寸一般為0.11.5（10001500），普通光學(xué)顯微鏡可看到。纖維纖維: （P24） 在每根纖維中，存在著多重微纖維狀的結(jié)構(gòu)單元，它們尺寸大小、排列狀態(tài)不盡相同，巨原纖之間的聯(lián)結(jié)應(yīng)較為疏松，同時(shí)也必然包含更多更大的縫隙和空洞。纖維性質(zhì)的描述：(1)纖維形態(tài)：纖維形態(tài)：截面及長軸方向形狀、纖度、長度、卷曲數(shù)。(2)物理性質(zhì)物理性質(zhì)：比重、吸濕性、透氣性、導(dǎo)熱性、回潮率、融點(diǎn)、熱反應(yīng)、熱收縮率、光學(xué)性、耐候性等。(3)纖維力學(xué)性質(zhì)（機(jī)械性質(zhì)）纖維力學(xué)性質(zhì)（機(jī)械性質(zhì)）: 強(qiáng)度、延伸性、彈性、拉伸抵抗性等。(4) 纖

28、維的熱性質(zhì): 阻燃(5)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)：聚合度、分子量、含雜量、染色性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐化學(xué)藥品性及燃燒性等。(6)耐生物性質(zhì)耐生物性質(zhì)： 耐蟲蛀、菌侵蝕等。硅膠遠(yuǎn)紅外發(fā)熱線、加熱線硅膠遠(yuǎn)紅外發(fā)熱線、加熱線 纖維成形概述一、天然有機(jī)纖維的成形 天然有機(jī)纖維主要是棉、麻、絲、毛，它們幾乎占有機(jī)纖維總量的一半以上，這四種纖維都是生物體的產(chǎn)出物，均為可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)資源。1棉纖維 由胚珠（即成熟棉籽）的表皮細(xì)胞，經(jīng)過生長中的伸長加厚胚珠（即成熟棉籽）的表皮細(xì)胞，經(jīng)過生長中的伸長加厚而形成的，每一根棉纖維是一個(gè)植物單細(xì)胞。屬于種子纖維。2麻纖維 由植物的韌皮細(xì)胞和葉細(xì)胞生長形成。亞麻纖維的每根單纖維就

29、是一個(gè)單細(xì)胞，2030根這樣的單纖維（單細(xì)胞）組合成一組亞麻纖維束，在麻莖的四周均勻布置，2040個(gè)這樣的纖維束，形成一個(gè)環(huán)狀的纖維層。3毛纖維 生成在動(dòng)物皮膚表面下成梨狀的毛乳頭中，這也稱為毛囊。毛纖維隨細(xì)胞分裂而不斷生長，并逐漸角質(zhì)化角質(zhì)化，到伸出皮膚表面時(shí)，已完全角質(zhì)化為一根纖維。4蠶絲纖維 主要依靠絹絲腺的紡絲器官完成。絹絲腺的后部絲腺的整個(gè)細(xì)胞質(zhì)中充滿著和絲素纖維的合成及分泌有關(guān)的細(xì)胞器，成為“紡絲液”，或稱“液狀絹”。液態(tài)絲素被從蠶體中吐出后，隨腺體給予的切變速度及蠶兒頭部的牽引，以及脫水、凝固被細(xì)化成長絲纖維。是一個(gè)液晶紡絲成形過程。二、再生有機(jī)纖維的成形二、再生有機(jī)纖維的成形

30、是指無紡織纖維功能的天然有機(jī)物通過改形生成的紡織纖維。改形可以是物理或化學(xué)過程，改后仍然是和天然有機(jī)物有相同化學(xué)結(jié)構(gòu)的有機(jī)物，所改變的是纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)與聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。1再生纖維素纖維再生纖維素纖維 以天然纖維素物質(zhì)為原料再生形成的紡織纖維。原料可以是已有纖維形態(tài)的，如棉短絨，和沒有纖維形態(tài)的，如木材、竹材、蘆葦?shù)壤w維素物質(zhì)，它們的基本化學(xué)組成都是葡萄糖。 改形方法：固態(tài)的天然纖維素轉(zhuǎn)換為液態(tài)的紡絲液，采用溶解的方法，主要的溶劑是堿和有機(jī)溶劑，然后通過化學(xué)反應(yīng)再將溶劑析去，還原成為原來的天然纖維素物質(zhì)，再凝固拉細(xì)成為紡織纖維。 常用的再生纖維素纖維有粘膠纖維、銅氨纖維、綠塞纖維。這種纖維因?yàn)槿匀皇翘烊晃镔|(zhì)的結(jié)構(gòu)，所以服用性能比較優(yōu)良，價(jià)格也較低。2再生蛋白質(zhì)纖維 以天然蛋白質(zhì)物質(zhì)為原料。原料可以是已有纖維形態(tài)的，如廢蠶絲、廢毛，和沒有纖維形態(tài)的，如酪朊蛋白、蛹蛋白、大豆蛋白等蛋白質(zhì)物質(zhì)，它們的基本化學(xué)組成都是氨基酸。 目前，這種纖維幾乎都沒有工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模，主要原因是天然蛋白質(zhì)價(jià)格很高，紡織品很難承受再生后纖維的性價(jià)比，而價(jià)格較低的天然蛋白質(zhì)大多成纖能力不行，不能用做紡織纖維。 天然蛋白質(zhì)物質(zhì)和人體同屬一種基本化學(xué)組成，通過改形再生形成生物醫(yī)用材料的應(yīng)用，正在得到拓展，如用作填補(bǔ)材料、支架材料，這個(gè)領(lǐng)域可以承受研究性的生產(chǎn)規(guī)模和