纺织材料学课件第四章_化学纤维(化学纤维概述)
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1.纺织材料的概念与范畴
纺织材料:包括纺织加工用的各种纤维原料和以纺织纤维加工成的各种产品。
服用纺织品:衣服、鞋、帽、纱巾
家用纺织品:被、床单、桌布、坐垫
产业用纺织品:绳索、缆绳、帐篷、炮衣
复合材料:轮胎、飞机壳体、风力发电设备的桨叶、土工布、防弹衣、火箭整流罩和喷火喉管、海水淡化滤材
2.纺织材料的分类
(1)纺织纤维 textile fibers
概念:截面呈圆形或各种异形的、横向尺寸较细、长度比细度大许多倍的、具有一定强度和韧性的(可挠曲的)细长物体。
按材料类别分为:有机、无机纤维
按材料来源分为:天然纤维和化学纤维
天然纤维:自然界生长或形成的,适用于纺织用的纤维 。
化学纤维: 是指用天然的或合成的高聚物为原料,经过化学和机械方法加工制造出来的纤维。化学纤维又可分为再生纤维、合成纤维、无机纤维。
再生纤维:以天然高分子化合物为原料,经化学处理和机械加工而再生制成的纤维。
合成纤维:由低分子物质经化学合成的高分子聚合物,再经纺丝加工而成的纤维。
二、聚集态结构
1.对于纤维聚集态的形式,20世纪40年代出现了“两相结构”模型,即认为纤维中存在明显边界的晶区与非晶区,大分子可以穿越几个晶区与非晶区,晶区的尺寸很小,为10nm数量级,分子链在晶区规则排列,在非晶区完全无序堆砌。这种模型成为缨状微胞模型。
从晶区到非晶区是否存在逐步转化的过渡区,尚有不同解释
2.Hearle教授提出的缨状原纤结构模型,对此作了很好的解释,并与纤维的原纤结构形成很好的对应。
3.Kellel等人提出了著名的折叠链片晶假说,并认为,线性高分子链可达几百到几千纳米,具很大表面能,极易在一定条件下自发折叠,形成片状晶体。
4.依照片晶理论及事实,人们认为片晶就如同缨状微胞结构中的微胞,伸出的分子就像缨状分子,再进入其他片晶的为“缚结分子”,是纤维产生强度的主机制。
1、结晶态结构 (1)结晶态:纤维大分子有规律地整齐排列的状态。
纺织纤维是结晶态和非结晶态的混合物,从整根纤维来看,表示出两方面的特征:第一是大分子摆列标的目的和纤维标的目的的关系。大分子摆列标的目的与纤维轴向符合的程度叫“取向度〞。第二是纺织纤维中结晶区的比例用“结晶度〞来表达。结晶度一般是指结晶区的体积占纤维总体积的百分数。
纺织纤维的辨别:是按照 纤维内部布局、外不雅形态、化学与物理性能的差别来进行的。辨别步调是先判断纤维的大类再具体阐发出品种,然后作最后验证。常规的辨别方法有:
手感目测法:手感目测法是辨别纤维最简单的方法。它是按照 纤维的外不雅形态、色泽、手感及拉伸等特征来区分天然纤维棉、麻、毛、丝及化学纤维,适用于呈散纤维状态的纺织原料。天然纤维中,棉、麻、毛属于短纤维,它们的纤维长短差别很大,长度整齐度差,蚕丝是长丝,长而纤细,具有光泽。化学纤维中,粘胶纤维的干、湿强力差别很大,而其他化学纤维,因其外不雅特征在必然程度上可报酬控制,所以无法用手感目测法来区别。下面两个表是常用纤维的手感目测比较如表1、2所示。
表1 天然纤维与化学纤维手感目测比较
不雅察内容/纤维类别 天然纤维 化学纤维
长度、细度 差别很大 不异品种比较均匀
含杂 附有各种杂质 几乎没有
色泽 柔和但欠均一 近似雪白,均匀,有的有金属般光泽
表2 各种天然纤维手感目测比较
不雅察内容/纤维品种 棉 苎麻 羊毛 蚕丝
手感 柔软 粗硬 弹性好,有暖感 柔软、光滑,有冷感
长度〔毫米〕 15-40离散大 60-250离散大 20-200离散大 很长
细度
〔微米〕 10-25 20-80 10-40 10-30
含杂类型 碎叶、硬籽、僵片、软籽等 麻屑、枝叶 草屑、粪尿、汗渍、油脂等 清洁、发亮
显微镜不雅察法:用生物显微镜放大300~400倍摆布,不雅察纤维的截面与纵向形态,就能把它们辨别出来。下面是纤维断面形态在显微镜下不雅察纤维的纵向和横向断面可以发现不同纤维的明显差别,如图/表3所示。表3常见纤维纵横向形态
第一章 纤维结构基础知识
名词解释
聚集态结构 链段 构象 结晶态结构 结晶度 取向度 原纤结构 纤维的形态结构
简答题
⒈纺织纤维的内部结构分为哪几级?对纤维性能有什么影响?
⒉结晶度与取向度分别与纤维性能有何关系?
⒊什么是大分子的柔曲性?影响纤维大分子柔曲性的因素有哪些?柔曲性与纤维性能有何关系?
第二章 纤维的形态性质
名词解释:
⒈纤维的主体长度 ⒉纤维的品质长度
⒊纤维的重量加权长度 ⒋手扯长度
⒌吸湿性平衡回潮率 ⒍吸湿等温线 ⒎吸湿滞后性
⒏直接吸着水 ⒐吸湿积分热 ⒑预调湿
⒒断裂长度 ⒓初始模量
问答:
⒈什么是纤维的长度分布?累积分布与频率密度分布的关系?频率密度分布与概率密度分布的关系?
⒉简述短纤维含量和跨距长度对纺纱加工意义。
⒊简述纤维卷曲对加工和使用的影响
⒋纤维的细度不匀的含义是什么?
⒌异形纤维的截面形态有哪些表征方法?其特征值有何意义?
⒍影响纺织纤维吸湿的自身因素有哪些?
⒎影响纤维吸湿的外界因素主要有哪些?
⒏纤维吸湿膨胀的特征如何?与纤维分子结构有何关系?
⒐纤维吸湿等温线的特征如何?试用吸湿机理说明之。
⒑纤维吸湿后其重量、几何尺寸、密度、机械性质的变化的一般规律如何?
⒒纤维为何会产生吸湿滞后现象?举例说明在生活或生产中人们如何利用吸湿滞后规律?
⒓纤维拉伸基本指标有哪些?
计算题 :
1、有一批纺织纤维,它们的细度及测得的平均单纤维强度值如下:棉6000公支、5.6cN;毛21μm、4.2cN;苎麻200公支、26.88 cN;粘胶纤维2.78dtex(2.5D)、7.5 cN;锦纶3.33dtex(3D)、17cN;涤纶2.78dtex、16.8cN;腈纶6.67dtex(6D)、22.2cN。计算并列出断裂长度、相对强度和断裂应力三种指标的大小和顺序。
2、用中段切断称重法测等长化纤,已测得中段切取长度为20mm,中段重量为15.8mg,两端重量为43.6mg,中段根数为2634根,求该纤维的平均长度和平均细度,并说明该纤维是属于毛型、棉型还是中长型?
纺织材料学重点难点(理论部分)
提示帮助:重点是学生必须掌握的基础知识与基本技能,是基本概念、 基本规律及由内容所反映的思想方法。重点是教学的核心知识。难点是 指学生不易理解的知识,或不易掌握的技能技巧。难点不一定是重点, 也有些内容既是难点又是重点。难点是相对学生的实际水平来定的,同 样一个问题在不同班级里不同学生中,就不一定都是难点。
绪论
重点:厘清纺织材料概念与分类;集合体概念;形材料概念;纺织材料 产品;材料分类;纺织工业发展,产业结构。
难点:形材料概念,纤维集合体概念,纺织纤维材料的种类。
第一章纤维结构基础知识
重点:一维线性、柔性、各向异性;结构性能关系;纤维结构基础知识; 大分子间的作用力;纤维的凝聚态结构;结构测试方法。
难点:一维线性、柔性、各向异性,大分子结构、大分子链的柔性;纤 维的凝聚态结构;纤维的非晶态结构结构;显微镜原理,荧光显微镜; 热分析技术;红外光谱的作用。
第二章纺织纤维的形态及基本性质 重点:纤维的细度;纤维的长度;卷曲和转曲与工艺关联;吸湿性与回 潮性;拉伸断裂性能的基本指标。
难点:细度的测量方法;异性纤维的特征和指标;纤维的长度分布和指 标;纤维的吸湿指标,吸湿滞后现象,纤维的结构与吸湿关系这些不同 知识内容;应力-应变曲线。
第三章植物纤维
重点:棉纤维的分类和形态结构,棉纤维的主要性能指标;韧皮纤维种 类;苎麻、亚麻。
难点:木棉产品的优势性能;汉麻;维管束纤维,竹纤维。
第四章动物纤维
重点:毛纤维形态结构和品质特征;毛纤维防缩绒处理;蚕丝的构造; 蜘蛛丝的分类和形态。
难点:改性羊毛;丝素粉体对血管力学的影响;蜘蛛丝的人工生产,天 然蜘蛛丝金属元素仿生。
第五章化学纤维
重点:化学纤维定义;类别;黏胶纤维种类和用途;再生动物毛蛋白复 合纤维;功能性纤维,高性能纤维。 难点:海藻纤维;半合成纤维;高收缩纤维;聚乳酸纤维及应用;聚氯 乙烯纤维,芳纶14,熔融纺工艺流程。