第五章_化学纤维(3-4)

第一章：纤维的结构1.大分子中的单基结构会影响纤维的哪些的性能（ABCD）A.耐酸性B.染色性C.吸湿性D.耐光性2.初生纤维的断裂强度可以通过拉伸工序提高，这是由于结晶度得到提高。

×（拉伸工序是取向度的提高。

）3.羊毛纤维是多细胞纤维，所以不存在原纤结构。

×（只要是纤维基本具备原纤结构，但具备完整的原纤结构的只有棉、毛纤维，合成纤维都不具有完整的原纤结构）4.（识记）纺织纤维的结晶度越高，纤维力学性能越好。

×（结晶度越高，纤维力学性能是越好，但是如果过高就会力学性能变差，就会成为脆性纤维，所以不是结晶度越高越好。

）第二章：纺织纤维的形态及基本性质5.其他条件不变，纤维越细，细纱强度（）DA.没有规律B.越低C.不变D.越强6.纤维越长，纱线中的毛羽（）CA.越多B.没有规律C.越少D.没有关系（在保证纺纱具有一定强度下，纤维越长，整齐度高，则可纺纱线性好，细纱条干均匀度好，纱面表面光洁，毛羽较少。

）7.纤维和纱线的特数越高，（）AA.细度越粗B.长度越短C.细度越细D.长度越长（线密度、纤度是正相关，公制支数是负相关。

）8.纺纱工艺设计时使用主体长度。

×（纺纱工艺设计使用品质长度作为参考参数。

）第三章：植物纤维9.（1）棉纤维的长度仅取决于纤维品种。

×（纤维的化学组成、物理性质和长度大小主要取决于生长的部位和本身结构）（2）棉纤维长度较长，即使有较多短绒，也不影响纱线条干均匀度。

（只要短绒的存在就会影响条干均匀度）（3）棉纤维越细，所纺纱线越细，条干均匀度越好，但纱线强力不好。

（纤维越细，所纺纱线越细，条干均匀度越好，纱线强力也会越好，因为细纤维间抱合力大，增加纱线的断裂强力）（4）（识记）棉纤维的成熟系数大小仅与次生层厚度有关。

√（5）正常成熟时，长绒棉成熟度系数比细绒棉的成熟度系数低。

×（两种不同品种的纤维成熟度没有可比性）（6）棉纤维成熟度系数越高，纤维强力越高，有利于成纱条干均匀度。

第五章 纤维的力学性质
• 常见纺织纤维拉伸曲线
比应力
亚 麻 苎麻 棉
涤纶
锦纶 锦纶 蚕丝
腈纶
粘胶 醋酯
醋酯 羊毛
应变 (%)
图5-3 不同纤维的应力-应变曲线
第五章 纤维的力学性质
• 拉伸曲线可分为三类： （1）强力高，伸长率很小的拉伸曲线（棉、麻等
纤维素纤维）——拉伸曲线近似直线，斜率较大 （主要是纤维的取向度、结晶度、聚合度都较高 的缘故）； （2）强力不高，伸长率很大的拉伸曲线（羊毛、醋 酯纤维等）——表现为模量较小，屈服点低和强 力不高； （3）初始模量介于1.2之间的拉伸曲线（涤纶、锦 纶、蚕丝等纤维）。
最单纯的形变形式有两种：理想弹性变形 （虎克变形）；纯粘性流动（牛顿变形）。
第五章 纤维的力学性质
这两种基本变形的应力应变关系如下： 虎克变形：
；σ -应力，E-模量，ε -应变
牛顿变形：
η—粘滞系数，t-时间
第五章 纤维的力学性质
对以高分子为主要组成物质的纤维来讲，它 不仅具有弹性，而且也具有粘性，这种粘性与弹 性的组合即为粘弹性，具有粘弹性的物体即为粘 弹体，从应力应变的变化特性方面看，可以将 “材料在外力作用下，应力～应变的关系随时间 而变的性能”叫做粘弹性。
第五章 纤维的力学性质
• 多数纤维随相对湿度的提 高，纤维中所含水分增 多，分子间结合力越弱，结晶区越松散，因此纤 维的强度降低，伸长增大、初始模量下降。但天 然纤维素棉、麻的断裂强度和断裂伸长却随相 对 湿度的提高而上升。化学纤维中，涤纶、丙纶基 本不吸湿，它们的强度和伸长率几乎不受相对湿 度的影响。相对湿度对纤维强度与伸长度的影响， 视各自吸湿性能 的强弱而不同，吸湿能力越大的， 影响较显著，吸湿能力小的，影响不大。

为了改善涤纶的性能，必须从改变其 大分子链结构着手，一般方法有：
（1）引入有空间阻碍的基团，降低大分子的结晶度。 （2）引入第三单体，使涤纶分子结构的规整性下降，
改变其紧密堆砌的状况，使结构变得较疏松。 （3）引入可与染料分子结合的基团，以提高其对染料
的亲和力。 （4）引入一定的吸水性基团，改善其吸湿性。 （5）改变工艺条件，增加纤维中无定形区的含量。
图5-8 假捻法加工示意图
二、锦纶的结构
锦纶的形态结构与普通涤纶相似，在显微镜下观 察，纵向光滑，横截面接近圆形。
锦纶的聚集态结构也与涤纶相似，为褶叠链和伸 直链晶体共存的体系。
锦纶的大分子主链上含有酰胺键。 锦纶的结晶度为50%～60%，最高可达70%。 锦纶纤维具有皮芯结构，一般皮层较为紧密，取
合成纤维的原料来源广泛，生产不受自然条件限制，并具 有许多优良特性，如坚牢耐磨、质轻、易洗快干、不易皱 缩、不霉不蛀等，成为很好的衣着原料。
市场上销售的涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、氨纶等都属于合 成纤维。
合成纤维的分类
聚酯类纤维——聚对苯二甲酸乙二酯纤维（涤纶）、各类 改性聚酯纤维等。
聚酰胺类纤维——聚酰胺6纤维（锦纶6）、聚酰胺66纤维 （锦纶66）、聚酰胺1010纤维（锦纶1010）、芳香族聚 酰胺纤维（芳纶）等。
目前合成纤维生产中以熔融法纺丝为主，其次 是湿法纺丝，干法纺丝使用较少。根据各种高 分子聚合物的不同性质，采用熔融法纺丝生产 的有锦纶、涤纶、丙纶等；采用湿法纺丝生产 的有腈纶短纤维；采用干法纺丝生产的有腈纶 长状有圆形、三角形、五叶形、扁 平形、中空形等各种形状。
回弹性好——锦纶大分子结构中具有大量的亚甲基—CH2—，在松 弛状态下，纤维大分子易处于无规则的卷曲状态，当受外力拉伸 时，分子链被拉直，长度明显增加。外力取消后，由于氢键的作 用，被拉直的分子链重新转变为卷曲状态，表现出高伸长率和良 好的回弹性。

(2)纺丝流体从喷丝孔中的剪切流动
向纺丝线上的拉伸流动的转化
(3)流体丝条的单轴拉伸流动
(4)纤维的固化
（二）纤维成型过程中成纤聚合物的变化
(1)几何形态变化 (do (2)物理形态变化 ①宏观状态参数 T-X (温度场) Ci-X (浓度场) ②微观状态参数 取向度 结晶度 网络结构 V-X (速度场) P-X (应力场) dx)
ρxAxVx=常数
T(x)：由补偿式接 触温度计、红外线 拍照等确定 ρ(T) ① 高速摄影法 不发生 结晶时
ρx ≈ K Vx
dx： ②取样器取样法确定
③ 激光衍射法
έ(x) =
dVx dx
Test stand for temperature and velocity measurement: Infrared Camera and Laser Doppler Anemometer
(3)化学结构变化
（三）纺丝过程的基本规律
1.在纺丝线的任何一点上，聚合物的流动是稳态 和连续的.
纺丝线:熔体挤出细流和固化初生纤维的总称. 稳态： , T , Ci , P, 0
t
连续：在稳态纺丝条件下，纺程上各点
每一瞬时所流经的聚合物质量相等（流动
连续性方程) : 熔体纺丝 溶液纺丝 ρxAxVx=常数 ρxAxVxCix=常数
2.纺丝线上的主要成形区域内，占支配地位的形变是单轴拉伸
3.纺丝过程是一个状态参数连续 变化的非平 衡态动力学过程 同 一时间不同位置V 、 T 、 Ci 、 P 等连续变化.
4.纺丝动力学包括几个同时进行并相互联系的单元过程
动能传递、传热、传质、结构参数变化等.
(四)纺丝流体的可纺性