下载文档原格式
1、画出典型的纺织纤维负荷-拉伸曲线图，据图给出你所知道的表征纤维拉伸性能的力学指标，并说明其物理意义，据此比较苎麻与涤纶力学性能的差异。
(1)强伸性能指标强伸性能是指纤维断裂时的强力或相对强度和伸长(率)或应变。
①强力P b：又称绝对强力、断裂强力。
它是指纤维能承受的最大拉伸外力，或单根纤维受外力拉伸到断裂时所需要的力．单位为牛(N)。
纺织纤维的线密度较细，共强力单位通常用厘牛(cN)，1N＝100cN。
②断裂强度(相对强度) P b：它是考虑纤维粗细不同，表示纤维抵抗外力破坏能力的指标，可用于比较不同粗细纤维的拉伸断裂性质，简称比强度或比应力。
它是指每特(或每旦)纤维能承受的最大拉力，单位为N／tex(或N／旦)，常用cN／dex(或cN／旦)。
③断裂应力：为单位截面积上纤维能承受的最大拉力，标准单位为N／m2(即帕，Pa)，常用N／m m2(即兆帕，MPa)表示。
④断裂长度L b：以长度形式表示的相对强度指标，其物理意义是设想将纤维连续地悬挂起来,直到其因自重而断裂时的长度，即纤维重力等于其断裂强力时的纤维长度，单位为千米(km)。
⑤断裂伸长率(应变)：纤维拉伸至断裂时的伸长率(或应变)称为断裂伸长率(或断裂应变)。
(2)初始模量初始模量是指纤维拉伸曲线的起始部分直线段的应力与应变的比值，即曲线在起始段的斜率。
(3)屈服应力与屈服伸长率在纤维的拉伸曲线上伸长变形突然变得较容易时的转折点称为屈服点Y。
对应屈服点处的应力和伸长率(或应变)就是屈服应力和屈服伸长率(或应变)。
(4)断裂功指标①断裂功P：是指拉伸纤维至断裂时外力所作的功，是纤维材料抵抗外力破坏所具有的能量。
②断裂比功w：又称拉伸断裂比功。
它有两个不同的定义：一是拉断单位体积纤维所需作的功W v单位为N／mm2，即折合成同样截面积、同样试样长度时的断裂功。
另一定义为重量断裂比功W w,指拉断单位线密度与单位长度纤维材料所需做的功。
③功系数，又称“功充满系数”。
《高等纺织材料学》杜赵群（东华大学纺织学院）2013年-2014年第1学期《高等纺织材料学》第一章纤维的结构《高等纺织材料学》-第一章纤维的结构第一章纤维的结构•纤维结构为纤维固有特征，为本质属性，决定其使用特性。
•纤维结构的结构层次：•微细结构→集聚态结构→织态结构→宏观结构与形态•纤维微细结构的表征技术：•光学显微镜、电子显微镜、透射电子显微镜、X射线、红外、紫外、荧光、拉曼、原子力显微镜、核磁共振；•影响纤维理化性能的结构的表征技术：•热分析、动态和断裂力学法、质谱法等。
一、缨状微胞理论Nägeli：适宜淀粉和植物微胞+微胞间质Meyer & Mark：适宜淀粉和植物微胞+微胞间质阐述微胞中的晶体结构Spearkman：羊毛Staudinger：高聚物具有高的相对分子质量问题产生：1. 纤维素及其他聚合物分子的长度问题？2. 纤维究竟是分离的晶体组成，还是连续的均匀分子所连接而成？3. 天然纤维与化学纤维的微细结构异同？缨状微胞结构：微胞为晶区，由规整排列的长链分子构成；微胞间为非晶区，由晶区伸出的、无规则排列分子构成，为缨状须丛问题产生：1. 缨状微胞可解释基本的物理性能。
2. 但电子显微镜发现的纤维微细结构（原纤）的解释？2. 原纤内结构的假设，缨状微胞、？3. 原纤为结晶区？晶区与非晶区的交替？高度有序的无定形结构？二、缨状原纤理论晶区由连续的许多长链分子规整排列构成；大分子链从原纤中分裂出来，为缨状须丛，构成非晶区三、折叠链片晶体理论适用于合成的高分子量的化学纤维四、纤维结构的其他理论1. 准结晶状态结构四、纤维结构的其他理论2. 无定形结构3. 缺陷结晶形结构基于金属结构，无序区为结晶区中的缺陷构成四、纤维结构的其他理论3. 串晶结构五、纤维的弱节结构理论1. 弱节的定义与内涵由于结构弱节与形态弱节的差异，导致对应区域的力学性质较弱；结构弱节：纤维内部结构和外观形态的不匀或缺陷形态弱节：纤维明显的几何细颈部位、生长或加工、自然和人为造成的（1）纤维的细节：纤维均匀地由细→粗、由粗→细（2）天然生长的形态缺陷：风蚀、鳞片鼓胀、局部畸变（3）加工损伤：运输与加工过程中与机械的相互作用（4）内部结构缺陷：纤维原料的不均匀、加工与环境参数的变化一、纺织纤维结构的一般特征1.基本要求（1）分子链长度（2）线型长链、短支链、柔性（3）分子间相互作用（4）分子排列的取向、结晶，空隙或空间二、纤维结构的表征1. 聚合度及其分布凝胶色谱法、粘度法、光散射法、端基法相对分子质量的均值：Z均、重均、粘均、数均（大→小）2. 链段长度可运动的最小独立单元，公式均方末端距3.结晶度体积结晶度重量结晶度4.结晶区分布5.取向度大分子链节与纤维轴的平行程度，为平均值。
1.什么是纤维的结晶度和取向度？请论述结晶度和取向度的测定方法，并举例说明结晶度、取向度对纤维性质的影响。
①②③④①大部分分子呈规律性整齐有序排列，形成结晶结构，称为结晶区，又称晶区。
结晶区部分占整根纤维的百分比称为结晶度。
结晶度可分为重量结晶度和体积结晶度两种，重量结晶度是由重量百分比表示的，体积结晶度则用体积百分比表示。
天然纤维或化学纤维内部，大分子的排列与纤维轴向相符合的程度称为取向度。
②纤维结晶度的测试可用密度法、x射线衍射法、红热光谱法和量热分析法。
取向度可用各个大分子与纤维轴向平角的平均数来量度。
通过下式可以计算取向度f 2=-(3cos1)/2fθθ为大分子链节排列方向与纤维几何轴线的夹角，2cosθ为平均取向因子。
当大分子的排列与纤维轴平行时，00θ=，1f=，表示完全取向。
红外光谱法具体如下:（纤维测试技术P88）高聚物的红外光谱图中，各谱带对高聚物结构变化的反映不同。
随着结晶度的增加，有些谱带的强度增加，有些谱带的强度减弱，也有些不变，显示各谱带与结晶状态的关系。
若将随结晶情况变化而不变的谱带作为参考谱带，将随着结晶度的加而强度增加的作为结晶谱带，将随着结晶度的增加而强度减弱的作为非晶谱带，则可以根据各谱带的情况可判定高聚物的结晶结构及变化。
在红外光谱仪的测量光路中加入一偏振器，可得到纤维的偏振红外光谱，利用偏振红外光谱图可以分析纤维的取向度。
③粘胶纤维和棉纤维都是纤维素纤维，分子构成基本相同，但粘胶纤维的结晶度比棉低，导致吸湿性要比棉好；麻和棉都是天然纤维素纤维，但麻纤维的取向度高于棉纤维，其强度也较高；羊毛纤维的大分子为螺旋形构象，导致其取向度低，其强度在天然纤维中为很低；化纤纤维的制造过程中，可以通过拉伸工艺来提高初生丝的取向度，从而提高其强度，改善了它的后加工性能。
2 什么是纤维的玻璃化温度、熔点？请论述玻璃化温度和熔点的测定方法，并说明玻璃化温度和熔点在纤维加工和使用中的作用①玻璃化温度：指高聚物由高弹态转变为玻璃态的温度，指无定型聚合物（包括结晶型聚合物中的非结晶部分）由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的转变温度，是无定型聚合物大分子链段自由运动的最低温度，通常用Tg表示。
1、试述加捻对成纱结构、粗细均匀性及力学性能的影响和作用机理，以及分析解释加捻对短纤纱和长丝影响差异的原因。
一、加捻对纱线成纱结构的影响：主要是对股线结构的影响（1）并捻单纱根数《=5时，加捻时各根单纱受力均匀，形成空心结构，股线的结构均匀稳定，股线强度高。
（2）并捻单纱根数》=6时，其中一根或多根单纱将处在中间位置，加捻过程中，各根单纱受力不均匀，外面单纱的张力大于中间单纱的张力，内外单纱的位置会因张力的不同而发生转移，结果使股线形成不均匀的实心结构，影响股线的强度。
（3）当股线的捻向和单纱的捻向相反时，股线柔软，光泽好，捻回稳定，股线结构均匀稳定（4）当股线捻向和单纱捻向相同时，股线坚硬，单纱螺旋线明显，纤维倾斜程度大，光泽较差，捻回不稳定，股线结构不稳定，易产生扭结。
（5）纱线因加捻会引起长度的缩短（6）对纱线直径的影响：随着捻系数的增加，一方面是纱的外层纤维的向心压力增加使直径减小，另一方面是捻缩的增加，使纱的直径增大。
因此在一定的范围内，纱线直径随捻系数的增加而减小，当超出一定范围后纱的直径变化很小，有时甚至增大。
二、对性能的影响：（1）对强度的影响：纱的断裂总是发生在纱线强力最薄弱的界面上，对短纤纱来说，其过程是一部分纤维受拉伸作用伸直变形而发生断裂，部分纤维断裂后，纤维间摩擦力、抱合力减弱，导致另一部分纤维产生滑移脱散，加速纱的断裂。
加捻使纤维产生预应力，尤其是外层纤维，纤维间抱合力增大，有利于强度提高，但捻回角的增大，使纤维的承力在纱轴方向上的分离减小，影响纱线强力的有效利用，因此，存在临界捻系数，其原因是加捻增强的积极作用在低捻时占主导地位，在高捻时纤维倾斜有效分离降低因素占主导地位，因此出现强度极值及其对应的捻系数。
加捻对纱强是一个均匀化的过程，有利于纱线弱节的清除，这主要是两个方面的作用，一是加捻对较细、较松、较软的部位实施，使这些部位变得紧密并相互抱合，故可以减小弱节，另一个方面是在加捻纤维的抱合和交互作用，增强纤维断裂的同时性增强，这在低捻度、长丝纱中尤为显著。
