纺织物理第3章

第一章纤维的分类及发展2、棉，麻，丝，毛纤维的主要特性是什么？试述理由及应该进行的评价。

棉纤维的主要特性：细长柔软，吸湿性好（多层状带中腔结构，有天然扭转），耐强碱，耐有机溶剂，耐漂白剂以及隔热耐热（带有果胶和蜡质，分布于表皮初生层）；弹性和弹性恢复性较差，不耐强无机酸，易发霉，易燃。

麻纤维的主要特性：麻纤维比棉纤维粗硬，吸湿性好，强度高，变形能力好，纤维以挺爽为特征，麻的细度和均匀性是其特性的主要指标。

（结构成分和棉相似单细胞物质。

）丝纤维的特性：具有高强伸度，纤维细而柔软，平滑有弹性，吸湿性好，织物有光泽，有独特“丝鸣”感，不耐酸碱（主要成分为蛋白质）毛纤维的特性：高弹性（有天然卷曲），吸湿性好，易染色，不易沾污，耐酸不耐碱（角蛋白分子侧基多样性），有毡化性（表面鳞片排列的方向性和纤维有高弹性）。

3、试述再生纤维与天然纤维和与合成纤维的区别，其在结构和性能上有何异同？在命名上如何区分？答：一、命名再生纤维：“原料名称+浆+纤维”或“原料名称+黏胶”。

天然纤维：直接根据纤维来源命名，丝纤维是根据“植物名+蚕丝”构成。

合成纤维：以化学组成为主，并形成学名及缩写代码，商用名为辅，形成商品名或俗称名。

二、区别再生纤维：已天然高聚物为原材料制成浆液，其化学组成基本不变并高纯净化后的纤维。

天然纤维：天然纤维是取自植物、动物、矿物中的纤维。

其中植物纤维主要组成物质为纤维素，并含有少量木质素、半纤维素等。

动物纤维主要组成物质为蛋白质，但蛋白质的化学组成由较大差异。

矿物纤维有SiO2 、Al2O3、Fe2O3、MgO。

合成纤维：以石油、煤、天然气及一些农副产品为原料制成单体，经化学合成为高聚物，纺制的纤维7、试述高性能纤维与功能纤维的区别依据及给出理由。

高性能纤维（HPF）主要指高强、高模、耐高温和耐化学作用纤维，是高承载能力和高耐久性的功能纤维。

功能纤维是满足某种特殊要求和用途的纤维，即纤维具有某特定的物理和化学性质。

第一章纤维的结构概述1．纤维结构：纤维的固有特征和本质属性，决定纤维性质；涵盖微观到分子组成，宏观到纤维形貌；结构多样性与结构层次有多种划分。

2．结构层次的模糊，纤维的微细结构（fine structure）：可以追溯到19世纪。

但卓有成效的研究和结构理论的提出与验证是在20世纪的上半叶，近五十年又在许多纤维结构理论和分析方法上有新的突破。

3．纤维微细结构的研究，通常采用的研究方法有：※光学显微术（optical microscopy）和电子显微术（electron microscopy）：扫描电子显微镜SEM 和透射电子显微镜TEM※X 射线和电子衍射法（X－ray ＆Electron diffraction）※红外（infra-red）、紫外（ultraviolet）、荧光（fluorescence）和喇曼光谱法（Raman spectrum）※核磁共振法（nuclear magnetic resonance）※表面分析法（surface analysis）※原子力显微镜AFM（atomic force microscope）或扫描隧道显微镜STM（scanning tunneling microscope）等方法※热分析法（thermal analysis）※动态和断裂力学法※质谱分析法（mass spectrometry）4.纤维结构的研究和发展、问题、未知性和不确定：※基本形式：对纤维微细结构作文字或简单模型图来描述。

※基本原因：结构的复杂和多样性、表征方法的局限性、人们的认识。

第一节纤维结构理论一、缨状微胞理论1．历史Nägeli理论；Meyer和Mark的微胞学；Spearkman模型。

30年代的争论：※纤维素及其他聚合物分子的长度的问题。

※关于纤维究竟是由分离的晶体所组成，还是由连续的均匀的分子所组成的问题。

Meyer认为分子是相当短的，其聚合度约为200。

而Staudinger则认为，在天然纤维素中，聚合度在2000以上。

第一章织造工艺流程第一节织物的形成一、织物的形成织物是由纱线或者纤维制成的产品，主要包括机织物、针织物和非织造布。

由两组相互垂直的纱（线）在织机上交织而成的织物称为机织物，简称织物。

沿织物长度方向排列的纱线称为经纱。

沿织物宽度方向排列的纱线称为纬纱。

▲织物形成过程的五大运动⑴开口：按照经纬纱交织规律，把经纱分成上下两层，形成梭口的运动；⑵引纬：把纬纱引入梭口的运动；⑶打纬：把引入梭口的纬纱推向织口的运动；⑷卷取：把织物引离织物形成区的运动；⑸送经：把经纱从织轴上放出输入工作区的运动。

织物形成示意图（如图1-1）二、织机工作圆图图1-2为织机各主要机构的运动，都是在主轴回转一周的时间里循序完成的，各运动之间应有严格的时间协调关系，必须合理配合，才能使织机正常运转。

由于织机各主要机构的运动都是主轴传动的。

因此，各机构的作用时间，常以主轴回转角度来表示，即形成织机的工作圆图，并以此来分析和调整织机各运动的相互关系，达到各机构协调运动的目的。

三、织机的生产效率织机生产率的高低，常用以下几个指标来衡量：⑴理论产量：P L=6N/P W m/台h⑵实际产量：P实=P理η m/台h⑶入纬率： L=N×B m/min第二节织造的工艺流程工艺流程简图1、络筒：将容量小的管纱卷绕成密度适宜、成形良好的容量大得多的筒子纱，同时清除纱线上的疵点和杂质。

2、整经：根据工艺设计要求，把一定数量的筒子纱，按规定的长度、排列顺序、幅宽等均匀平行地卷绕在经轴或织轴上，供浆纱或穿经工序使用。

3、浆纱：浆纱工序的任务是在浆纱机上进行经纱上浆，并按整幅织物所需的总经纱根数，合并若干个经轴的经纱，把上浆后的经纱卷绕成织轴。

其目的是使纱线毛羽贴伏，提高纱线强力和耐磨性，尽量保持纱线的弹性伸长，改善经纱织造性能。

4、穿结经与纬纱准备：根据织物工艺设计的要求，把织轴上的全部经纱按一定的规律穿入停经片、综丝眼和筘齿，以便织造时形成梭口，织成所需要的织物，并在经纱断头时能及时停车而不致造成织疵。

第一章思考题
1.简述纤维结构的基本概念和主要内容。

2.纤维结构研究的主要方法及其所表征的基本内容。

3.何谓微细结构(fine structure)？其主要表达哪些结构内容？与高分子材料中的“多次
结构”存在何种联系？
4.试述片晶和球晶的结构特征以及相互间关系。

5.试述纤维弱节（weak-link）结构与常规结构的区别，并讨论弱节对纤维性质的影响
和纤维弱节表征的基本方法。

6.试推导依据密度得出的体积结晶度XV和质量结晶度XW表达式，并指出如何获得
式中的三种密度值。

7.了解取向度的表征方法和各自测量原理与一般区别。

8.讨论分子量Mz ≥Mw ≥Mη≥Mn的理论依据。

9.试述棉纤维和羊毛纤维微细结构的同异及结构层次特征。

10.试述人造纤维素纤维的类别及其各自的结构特征（Rayon, modal, polynosic, lyocell,
acetate fiber等）。

11.普通合成纤维（涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶）的结构特征及其与性质的
关系，并讨论其各自与相应差别化纤维的区别。

12.功能和智能纤维的一般特征与区别。

第二章纤维的吸湿性质五要素：纤维；条件；吸湿；变化；表征纺织纤维一般都具有较好的吸湿性质，尤其是天然纤维、人造纤维素纤维和部分差别化纤维。

纤维的吸湿性质取决于纤维的结构、组成和所处的环境条件，并会使纤维的吸湿性能存在很大的差异。

这不仅发生在不同纤维间，而且可能发生在同一纤维间。

然而，纤维吸湿后其形状和性质均会发生变化，影响纤维的加工和使用性质。

这种影响可以是积极有利的，亦可能是消极不利的。

因此，纤维吸湿性的认识、描述、表征是极为重要的。

本章我们着重介绍：纤维吸湿发生的机制与现象，定性和定量地描述纤维吸湿的理论与结果，纤维吸湿对纤维性质的影响，以及纤维吸湿放湿过程和含湿量（回潮率）的表征方法。

本章分五节对纤维吸湿特征进行讨论：§1. 纤维的吸湿机理与理论§2. 纤维吸湿与大气条件§3. 纤维吸放湿过程与滞后性§4. 纤维吸湿对其性质的影响§5. 纤维吸湿量的表示与测量第一节纤维吸湿机理与理论一、吸湿机理与条件1．定义：纺织用纤维的吸湿本质是水分子在纤维上的吸附、逗留或存留、固着和传递或流动。

纤维材料的结构和组成不同是导致纤维吸湿性不同的内在原因。

2．吸湿的分类：1）按可吸收水分量（回潮率）的大小大致可分为三类强吸湿性材料，如棉、毛、丝、麻、粘胶、维纶，以及一些高吸湿性的改性纤维。

弱吸湿性纤维材料，如醋酸、锦纶、腈纶等纤维。

不吸湿纤维，如丙纶、乙纶、涤纶等常用纤维。

这些不吸湿纤维最多只是在表面吸附一些附着水。

2）按纤维的吸湿形式可分为三类为何纤维的吸湿性质有如此大的差异？人们对纤维材料的吸湿特征和机制进行的研究，给出了纤维吸湿的内在原因。

这一研究可以追溯到上世纪初，至今已有近百年的历史了。

众多研究结果认为纤维的吸湿形式可以为几种：a)固相吸湿：其是指纤维中分子基团对水分子的化学吸附，水汽分子进入纤维体内，或称纤维分子间后，与纤维大分子上的活性官能团发生化学键接作用，而形成的稳定的侧基的吸附。

纺织物理知识点1、毛纺织品产生静电的原因2、羊毛产生静电现象的原因3、羊毛打滚不会毡化和缩绒4、蚕丝为什么具有优雅的光泽？答案解析：1. 毛纺织品产生静电的原因（5点）（1）混入毛织物中的涤纶纤维比例越高，静电现象必然严重。

（2）纯毛纺织品的标准回潮率虽高达14%（20°C，相对湿度65%），但在相对湿度小于40%条件下也会有静电现象。

（3）纯毛纺织品在进行防毡缩整理，机可洗整理时，一般先进形氯化或氧化处理（俗称“减法”处理），接着为了改善手感及进一步改善毡缩性，需进行柔软光滑整理（俗称“加法”处理），如果采用有机硅类及聚氨酯类整理剂，就会产生静电现象。

（4）对毛线及毛针织品，以前大多采用土耳其红油进行柔软与蓬松处理。

由于土耳其红油带负电荷，不会产生静电问题。

然而，现企业大量的采用柔软效果更好的有机硅类整理剂进行处理，造成静电现象十分严重。

（5）浙江嘉兴地区羊毛衫市场上的纯羊毛衫大量使用有机硅类整理剂，其总用量甚至高达10%以上（对纤维重），造成了严重的静电现象。

2. 羊毛产生静电现象的原因（1）羊毛纤维内部是毛干，由20种α氨基酸所构成的蛋白质高分子组成，因亲水性好，是不会产生静电现象的。

（2）羊毛纤维的外部由鳞片层构成，其结构比较特殊。

由于鳞片层中胱氨酸含量高，其网状结构程度远远高于毛干部分，使得鳞片层的亲水性明显的变差。

（3）鳞片表层网状架构的稳定性比整个鳞片层网状结构的稳定性好的多，相应的鳞片表层的亲水性就更差些。

（4）鳞片表层的外层就是完全由脂肪长链构成的，称为类脂层，脂肪长链整齐地排列在外层中，相当于在羊毛纤维的外表涂上了一层油蜡，因此鳞片表层具有典型的疏水性。

（5）这一结构的特点正是羊毛纤维静电现象的结构基础和起因。

3. 羊毛打滚不会毡化和缩绒（1）鳞片在生长过程中，前缘向着纤维顶端，形成突出台阶。

脱离羊体的羊毛，在机械、水分、热、化学等的促进作用，会产生羊毛几何体的毡化现象，现在的羊毛是活羊毛。