纺织纤维 热学、光学和电学性质
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第七章 纤维的热学、光学和电学讲解
永久性热定形：是指纤维的Tg高于一般衣着使用温度的 热定形处理。
（3）热定形的方法
根据纤维发生收缩的程度分：张力定形和松弛定形；张 力定形可形成有伸长定形（1％）、无收缩定形、部分收 缩定形；
按照定形时所采用的热媒介质或加热方式分：干热空气
定形、接触加热定形、水蒸气湿热定形和浴液（水、甘 油）定形等。
1.34 1.35 1.36
锦纶66
涤纶 腈纶 丙纶(50℃)
2.05
1.34 1.51 1.80
醋酯纤维
玻璃纤维 石棉 木棉
1.46
0.67 1.05
静止干空气：1.01； 水：4.18
3．影响纺织纤维比热容的主要因素 （1）水分的影响
纤维的比热容随回潮率的增大而增大：
3
比热(J/g·℃)
C＝C 0
1350 1270 H=202J/g
比热(J/g·℃)
H=175J/g
2.2 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0 40 80
dH/dt (J.s-1)
淬火 PET 系
列1 系 列2 120 160 200 240
退火 PET
80
100
120 T/℃
140
160
温度(℃)
4）冷却速度 一般要求较快冷却，可使新结构快速固定，可获得较 好手感的织物。 5）定型介质
表7-5 几种纤维织物的常用热定形温度 纤维品种 热定形温度(℃) 热水定形 蒸汽定形 干热定形
涤纶
羊毛 锦纶66 腈纶
120~130
90~100 100~120 125～135
120~130
100~120 110~120 130～140
纤维的热学、光学、电学性质
h
17
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
h
18
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
h
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
h
12
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
h
13
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
第八章 纤维材料的热学、光学、电学性质
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· ℃
纺织材料学第七章07
15
• （三）热阻Ｒ和绝热率T
• 热阻Ｒ
R
1
• 绝热率T
（m·ºC /Ｗ）
T Q0 Q1 100(%) Q0
• 它们反映的是材料的隔热能力——保暖性，值 越大，说明材料越保暖。
16
• 二、纺织材料的热力学性质 • 热力学性质也叫热机械性质，是指在温度的变
化过程中，纺织材料的机械性质亦随之变化的 特性。用不同的温度点来表征力学特性。 绝大多数纤维材料的内部结构呈两相结构，即 有结晶区与非结晶区，而这两个区域对热的反 映是不一样的，对结晶区来说在热的作用过程 中，它的热力学状态有两个：一个是在热的作 用下，结晶体解体形成熔融态，另一个是结晶 不被破坏呈结晶态。对无定形区来讲，热力学 状态大致有三个：玻璃态、高弹态和粘流态， 这些状态可用以下的热力学指标来表征和区分。
纤维本身的导热系数由于纤维结构的原因也呈 现各向异性。
//
• (2) 纤维集合体密度 对于纤维集合体，也是纤维、空气、水分三者 的综合值。导热系数与集合体的体积重量的关 系呈对号规律。
11
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
7
d
S Q
λ
T1
T2 (T2 T1)
Q dT t S
dx
8
• 材料在一定的温度梯度场条件下，热能通过物 质本身扩散的速度称为导热系数 。其含义是, 当纤维材料的厚度为1m,两端间的温差为1ºC时， 1秒内通过1m2纤维材料传导的热量焦耳数。单 位：焦/米·度·时 （Ｗ/m·ºC）
Qd
T t S
C Q m T
• （三）热阻Ｒ和绝热率T
• 热阻Ｒ
R
1
• 绝热率T
（m·ºC /Ｗ）
T Q0 Q1 100(%) Q0
• 它们反映的是材料的隔热能力——保暖性，值 越大，说明材料越保暖。
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• 二、纺织材料的热力学性质 • 热力学性质也叫热机械性质，是指在温度的变
化过程中，纺织材料的机械性质亦随之变化的 特性。用不同的温度点来表征力学特性。 绝大多数纤维材料的内部结构呈两相结构，即 有结晶区与非结晶区，而这两个区域对热的反 映是不一样的，对结晶区来说在热的作用过程 中，它的热力学状态有两个：一个是在热的作 用下，结晶体解体形成熔融态，另一个是结晶 不被破坏呈结晶态。对无定形区来讲，热力学 状态大致有三个：玻璃态、高弹态和粘流态， 这些状态可用以下的热力学指标来表征和区分。
纤维本身的导热系数由于纤维结构的原因也呈 现各向异性。
//
• (2) 纤维集合体密度 对于纤维集合体，也是纤维、空气、水分三者 的综合值。导热系数与集合体的体积重量的关 系呈对号规律。
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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
7
d
S Q
λ
T1
T2 (T2 T1)
Q dT t S
dx
8
• 材料在一定的温度梯度场条件下，热能通过物 质本身扩散的速度称为导热系数 。其含义是, 当纤维材料的厚度为1m,两端间的温差为1ºC时， 1秒内通过1m2纤维材料传导的热量焦耳数。单 位：焦/米·度·时 （Ｗ/m·ºC）
Qd
T t S
C Q m T
纺织材料的热学、光278学和电学性质
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。
THANK YOU
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。
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。
THANK YOU
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。
纺织材料的热学、光学和电学性质
合成纤维的热收缩
（三）合成纤维的热收缩和热定形
合纤受热后发生不可逆的尺寸收缩现象，称～。 原因 合纤在纺丝成形过程中经受拉伸，在纤维中残留有内应力，但受玻璃态的约束不能恢复。当纤维受热超过一定温度，分子间的约束减弱，由于内应力的作用而产生收缩。
*
弊：影响织物的服用性能 利：获得特殊的外观效果，如膨体纱
（五）熔孔性
01
02
*
落球法 烫法：热体（金属棒、纸烟等）接触试样一定时间，观察熔融状态。 天然纤维和粘胶的抗熔性好，涤纶、锦纶等的抗熔性差。
测量方法
01
与天然纤维混纺 制造包芯纱（锦纶、涤纶外包棉） 对织物进行抗熔、防熔整理
改善织物抗熔性的方法
02
纺织纤维在光照射下表现出来的性质。包括，
标准波长
波长范围
红色
700
620-780
橙色
610
595-620
黄色
580
575-595
绿色
510
480~575
蓝色
470
450~480
紫色
420
380~450
纤维的光泽 光泽是纺织材料的重要外观性质。光泽取决于对可见光的反射情况。当光线射到纺织材料的表面时，在纤维和空气的界面上同时产生反射和折射，光的一部分被反射，另一部分折射光在纤维内部进行，当达到另一界面时，再产生反射和折射。
02
3. 影响光泽的因素 （1）纤维的纵向形态：表面光滑，粗细均匀，光泽好，如丝光棉、没有卷曲的化纤长丝。 （2）截面形态 圆形截面：透光能力强，观感明亮，易形成极光，纤维绕轴心转动光泽不变； 三角形截面：可发生全反射、有闪光效应。
入射
反射1
反射3
折射2
（三）合成纤维的热收缩和热定形
合纤受热后发生不可逆的尺寸收缩现象，称～。 原因 合纤在纺丝成形过程中经受拉伸，在纤维中残留有内应力，但受玻璃态的约束不能恢复。当纤维受热超过一定温度，分子间的约束减弱，由于内应力的作用而产生收缩。
*
弊：影响织物的服用性能 利：获得特殊的外观效果，如膨体纱
（五）熔孔性
01
02
*
落球法 烫法：热体（金属棒、纸烟等）接触试样一定时间，观察熔融状态。 天然纤维和粘胶的抗熔性好，涤纶、锦纶等的抗熔性差。
测量方法
01
与天然纤维混纺 制造包芯纱（锦纶、涤纶外包棉） 对织物进行抗熔、防熔整理
改善织物抗熔性的方法
02
纺织纤维在光照射下表现出来的性质。包括，
标准波长
波长范围
红色
700
620-780
橙色
610
595-620
黄色
580
575-595
绿色
510
480~575
蓝色
470
450~480
紫色
420
380~450
纤维的光泽 光泽是纺织材料的重要外观性质。光泽取决于对可见光的反射情况。当光线射到纺织材料的表面时，在纤维和空气的界面上同时产生反射和折射，光的一部分被反射，另一部分折射光在纤维内部进行，当达到另一界面时，再产生反射和折射。
02
3. 影响光泽的因素 （1）纤维的纵向形态：表面光滑，粗细均匀，光泽好，如丝光棉、没有卷曲的化纤长丝。 （2）截面形态 圆形截面：透光能力强，观感明亮，易形成极光，纤维绕轴心转动光泽不变； 三角形截面：可发生全反射、有闪光效应。
入射
反射1
反射3
折射2
纺织材料的热学电学光学性质
量。 纤维层中夹持的空气越多，则纤维层的绝热性越好. 一旦
夹持的空气流动，保暖性将大大降低。 纤维层的体积重量在0.03-0.06g/cm3，λ最小，保暖性最好。
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3.增强服装保暖性的途径 （1）尽可能多的储存静止空气； （中空纤维、多衣穿着、不透水） （2）降低W%； （3）选用(xuǎnyòng)λ低的纤维； （4）加入陶瓷粉末等材料。
的百分率。 根据介质不同有： a.沸水收缩率：一般指将纤维放在100°C的沸水中处理 30min，晾干后的收缩率； b.热空气收缩率：一般指用180°、190°C、210°C热空气 为介质处理一定时间（如15min）后的收缩率； c.饱和蒸汽收缩率：一般指用125-130°C饱和蒸汽为介质处 理一定时间（如3min）后的收缩率。 （3）产生原因： 纺丝成形过程中，受到较大的抽伸作用，纤维残留一定的内 应力，一旦T>Tg，会发生收缩。
回到常温时，其机械性能的变化程度耐短时 间高温的性能。
• 随着温度的升高而强度(qiángdù)降低的程
度表示。
• 热稳定性——纤维耐长时间高温的性能。
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• 2.常用(chánɡ yònɡ)纤维耐热性： • 天然纤维：棉>麻>蚕丝>羊毛； • 人造纤维：粘胶>棉； • 合成纤维：涤纶>腈纶>锦纶>维纶；
第六章 纺织(fǎngzhī)材料的热学、电学、 光学性质
第一节 纤维的热学性质 一.纺织纤维的导热与保温(bǎowēn) 二.纤维的热机械性能曲线 三.纤维的耐热性与热稳定性 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
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• 1.指标 • (1)导热系数λ • 定义：材料厚度(hòudù)为1m，两表面之间
夹持的空气流动，保暖性将大大降低。 纤维层的体积重量在0.03-0.06g/cm3，λ最小，保暖性最好。
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3.增强服装保暖性的途径 （1）尽可能多的储存静止空气； （中空纤维、多衣穿着、不透水） （2）降低W%； （3）选用(xuǎnyòng)λ低的纤维； （4）加入陶瓷粉末等材料。
的百分率。 根据介质不同有： a.沸水收缩率：一般指将纤维放在100°C的沸水中处理 30min，晾干后的收缩率； b.热空气收缩率：一般指用180°、190°C、210°C热空气 为介质处理一定时间（如15min）后的收缩率； c.饱和蒸汽收缩率：一般指用125-130°C饱和蒸汽为介质处 理一定时间（如3min）后的收缩率。 （3）产生原因： 纺丝成形过程中，受到较大的抽伸作用，纤维残留一定的内 应力，一旦T>Tg，会发生收缩。
回到常温时，其机械性能的变化程度耐短时 间高温的性能。
• 随着温度的升高而强度(qiángdù)降低的程
度表示。
• 热稳定性——纤维耐长时间高温的性能。
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• 2.常用(chánɡ yònɡ)纤维耐热性： • 天然纤维：棉>麻>蚕丝>羊毛； • 人造纤维：粘胶>棉； • 合成纤维：涤纶>腈纶>锦纶>维纶；
第六章 纺织(fǎngzhī)材料的热学、电学、 光学性质
第一节 纤维的热学性质 一.纺织纤维的导热与保温(bǎowēn) 二.纤维的热机械性能曲线 三.纤维的耐热性与热稳定性 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
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• 1.指标 • (1)导热系数λ • 定义：材料厚度(hòudù)为1m，两表面之间
纺织材料的热学、电学和光学性质
尽可能多的储存静止空气；
（中空纤维、多衣穿着、不透水） 降低W%； 选用λ低的纤维； 加入陶瓷粉末等材料
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二. 纤维的热机械性能
若对某一纤维施加一恒定外力，观察其在等 速升温过程中发生的形变与温度的关系，便得到该 纤维的温度--形变曲线（或称热机械曲线）。
纤维典型的热机械曲线如下图，存在两个斜率 突变区，这两个突变区把热机械曲线分为三个区域， 分别对应于三种不同的力学状态。
定义： 耐热性——纺织材料在高温下保持原有物理力学性能的
能力成为耐热性。
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2. 常用纤维耐热性：
天然纤维：棉>麻>蚕丝>羊毛
人造纤维：粘胶>棉 合成纤维：涤纶>腈纶>锦纶>维纶 碳纤维、玻璃纤维相当好。
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四、阻燃性
按燃烧时引燃的难易程度、燃烧速度、自熄性等燃烧特征 分： 1. 易燃纤维 2. 可燃纤维 3. 难燃纤维
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a.沸水收缩率：
一般指将纤维放在100°C的沸水中处理30min，晾干后 的收所缩率；
b.热空气收缩率：
一般指用180°、190°C、210°C热空气为介质处理一 定时间（如15min）后的收缩率；
c.饱和蒸汽收缩率：
一般指用125-130°C饱和蒸汽为介质处理一定时间 （如3min）后的收缩率。
1.静电现象及产生原因 纤维在加工中要受到各种机件的作用，由于纤 维与机械以及纤维与纤维间的摩擦，必会聚集起 许多电荷从而产生静电。纤维为电的不良导体 2.静电的危害与应用 危害：粘接和分散、吸附飞花与尘埃、放电等； 应用：静电植绒、静电吸尘、粉末塑料的静电喷 涂等。
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