【东华大学精品课程】纺织材料第8章 纤维材料的热学、光学、电学性质

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5.保暖率
描述织物的保暖性能
在保持热体恒温的条件下，无试样包覆时消耗 的电功率和有试样包覆时消耗的电功率之差，占 无试样包覆时消耗的电功率的百分率
数值越大，说明该织物的保暖性能越强
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第一节 热学性质
一、纺织纤维的导热与保温 二、纤维的热力学性质 三、纤维的耐热性与稳定性 四、纤维的热膨胀与热收缩 五、纤维的热塑性和热定型 六、纤维的燃烧性能 七、纤维的熔孔性
比热值
1.26～ 1.36 1.84
纤维种类 比热值
芳香聚酰 1.21 胺纤维
醋酯纤维 1.46
桑蚕 1.38～ 锦纶66
2.05
玻璃纤维 0.67
丝
1.39
亚麻
1.34
涤纶
1.34
石棉
1.05
大麻
1.35
腈纶
1.51
水
4.18
黄麻
1.36
丙纶
1.80
(50℃)
空气
1.01
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6影响比热的因素温Fra bibliotek与回潮率的影响
始向高弹态转变的温
度称为玻璃化转变温
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两端压差大
导热系数λ
两端无压差 静止空气
0
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
体 积 重 量 (δ )
纤维层体积重量和导热系数间的关系
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纤维排列方向
纤维平行于热辐射方向排列时，导热能力较强
0.275
0.25
热传导能力
导 0.225
热 系
0.2
数 0.175
热辐射 方向
αf
纤维层 方向

结构的稳定性
• 热作用下结晶解体，取向下降
形态的稳定性
• 主要指纤维的热收缩性。其本质是高牵伸形成的分 子取向与伸直，在热作用下的回缩所致。
（二）热收缩
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。
产生原因：
纺丝成形过程中，受到较大的拉伸作用， 纤维残留一定的内应力，当T＞Tg时，会发 生收缩。
αf
导 0.225 热 0.2 系 数 0.175
热传导能力
热辐射 方向 纤维层 方向
0.15 0.125 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 纤维排列方向角αf (°)
（4）纤维细度和中空度
纤维细度↓，纤维制品的热辐射穿透能力愈弱。且在同样密 度下，相对的间隙↓，静止空气的作用↑，导热系数↓。 纤维中的空腔量↑，在不压扁的状态下，所持有的静止空气 及空间越多，纤维集合体的导热系数↓。
分子量大，Tf高。交联聚合物不出现粘流态。结晶熔融温度Tm，或 Tf高于分子的裂解温度Td的纤维不存在粘弹转变和粘流态。
纺织纤维在正常使用下，一般都处于玻璃态。
纺织纤维的玻璃化温度大都高于室温，所以在室温条
件下，衣服能保持一定抗拉伸能力和硬挺度。
如氨纶的玻璃化温度为-40℃，在常温环境下具有优 良的弹性。
导热有三种形式：热传导、热对流、热辐射
由于纤维集合体是纤维与空气共同构成的复合体，因 此热传递的三种形式必然存在。
通常把热量从高温向低温传递称导热性，其特征值为 导热系数； 对热量传递的阻隔能力称保暖性，其特征值为热阻。
1、导热系数λ：
材料在一定的温度梯度场条件下，热能通过物质本身 扩散的速度。 其物理意义：当纤维材料的厚度为1m，两端温差为1℃ 时，1s内通过1m2纤维材料传导的热量焦耳数。 单位：W/m· ℃

双折射率的大小可以反映纤维大分子的取向程度，双折射率越大，说 明大分子排列越整齐，且越平行于纤维轴向。大分子的取向度越高，纤维 性能的各向异性表现就越显著。
8.2.3 耐光性和光防护
纤维材料在日光照射下，其性能逐渐恶化，其强度下降，变色，发脆， 以至丧失使用价值。纤维材料抵抗日光破坏的性能称为耐光性。日光中的 紫外线（波长400nm以下）和红外线（波长780nm以上）是造成纤维光损伤 的主要原因。
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世界触手可及
热定形的目的就是为了消除纤维材料在加工中所产生的内应力，使 其在以后的使用过程中具有良好的尺寸稳定性、形态保持性、弹性、手 感等。生活中的衣物熨烫、生产中弹力丝的加工、蒸纱、毛织物煮呢、 电压及其他整理工艺都是在运用热定形。
8.1.3 热定形
（2）影响热定形效果的因素
① 湿度(或定形介质)：目的是降低Tg ② 温度：加热到Tg以上， Tf以下。促使应力松弛完成
③ 外力：施加外力达到我们所需的外观形态 ④ 时间：大分子间的联结只能逐步拆开，达到比较完全的应力松弛 需要时间，重建分子间的联结也需要时间。
8.1.4 耐热性与热稳定性
（1）耐热性 指抵抗抗热破坏的能力。可用破坏温度来表示，或受 热时性能的恶化来评价。
（2）热稳定性 指在某温度持续作用下的抗破坏性能。常用单位时 间破坏率来表示。
(2) 影响熔孔的主要外界因素
①热体的表面温度；②热体的热容量；③接触时间；④相对湿度。
8.1.7 阻燃性
(1) 定性表达
根据纤维在火焰中，离开火焰后的燃烧状况分为： A.易燃：遇火就燃，离火仍燃，且燃烧迅速，可造成火灾。 B.可燃：遇火能燃，离火后仍蔓延，但速度慢。 C.难燃：在火焰中可燃，离开火则自熄。 D.不燃：与火接触亦不燃烧。

纺织品的热传导性能可以通过添加导热纤维或改变 纤维结构等方法进行改善。
热稳定性
纺织材料的热稳定性是指材料 在高温条件下的尺寸稳定性、 颜色稳定性和化学稳定性等方 面的表现。
天然纤维如棉、羊毛等在高温 下容易收缩、变色和分解，而 合成纤维如涤纶、锦纶等具有 较好的热稳定性。
提高纺织品的热稳定性可以通 过选择热稳定性好的纤维、改 进染整工艺和使用耐高温助剂 等方法实现。
技术挑战
实现纺织品的热光电性质调控和多功能集成面临 诸多技术挑战，如材料选择、工艺优化、性能稳 定性等。需要不断加强研发力度和技术创新，推 动纺织行业的技术进步和产业升级。
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感谢聆听
金属纤维、碳纤维等导电纤维以及导电高分子材料在纺织材料中的应用，可以显 著提高纺织品的电磁波屏蔽性能。
纺织材料的介电常数与介电损耗
介电常数是衡量材料在电场中储存电能能力的一个物理量。纺织材料的介电常数一般较低，不利于电 能的储存和传输。
介电损耗是指材料在电场作用下，由于内部偶极子的转向和离子迁移等原因而产生的能量损耗。纺织材 料的介电损耗一般较高，不利于电能的有效利用。
未来发展趋势及挑战
多功能集成
未来纺织品将向多功能集成方向发展，实现温度 调控、光响应、电热等多种功能的集成，提高纺 织品的附加值和应用范围。
绿色环保
环保意识的日益增强对纺织品的环保性能提出了 更高的要求。未来纺织品的开发将更加注重环保 、可持续发展等方面，推动绿色纺织品的研发和 应用。
智能化发展
随着人工智能和物联网技术的不断发展，纺织品 将实现智能化发展。通过集成传感器、执行器等 智能元件，纺织品可以实时监测环境变化并作出 响应，提高穿着者的舒适度和安全性。
光的折射发生在纺织材料内部， 影响其透明度和质感。