第九章 纺织材料的热学性质

第二节 热转变温度
一热力学三态
纤维的热机械性能曲线 ： ——高聚物受力变形或初始模量等随温度变化而变化的曲线。

（1）三种力学状态
玻璃态：分子链段运动被冻结，显现脆性
高弹态：分子链段运动加剧，出现高弹变形
粘流态：链段的协同运动使大分子开始变形
（2）两个转变区：
玻璃化转变区，粘弹态转变区
涤纶、锦纶的导热系数比棉、粘、羊毛大。
3改善织物抗熔性的方法：

合纤与天然纤维混纺；

制造包芯纱（芯用锦纶、涤纶，外层用棉）
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。
（3）纤维的排列方向
纤维沿轴向的导热系数大于径向 ，接触面积越大，导热性越好
（4）纤维的细度和横截面形状
细度细，中空，导热系数小
两个概念：吸湿微分热，吸湿积分热

可改善纱线结构。
长丝或合纤纱热收缩率不同，产生易吊经、吊纬、裙子皱。
使用时也要注意热收缩问题。
二 熔孔性
1定义 ——当纤维及其制品上为热体所溅时被熔成孔洞的性能。
2抗熔性：抵抗熔孔现象的性能。
合成纤维易产生熔孔现象的原因 涤纶、锦纶熔融所需的热量较少；
阻燃——指降低材料在火焰中的可燃性，减慢火焰蔓延速度， 当火焰移 去后能很快自熄。
3.提高纤维制品难燃性的途径
(1)制造难燃纤维 ：在纺丝原液中加入防火剂或用合成的难燃聚合物 纺丝
(2)阻燃整理

阻燃剂处理
(3)通过与难燃纤维混纺，以提高纤维的难燃性。
第四节 热变形性
.一热收缩

T↑→材料保温效果越好
（2）保暖率
（3)克罗值：温度为20℃，相对湿度不超过20%，空气流速不超 过10cm/s的环境中，一个人静坐并感觉舒适时衣服具有的热阻。
4.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λ低的纤维； （4）加入陶瓷粉末等材料。
（2）热定型——就是利用合纤的热塑性，将织物在一定张力下加热处 理， 使之固定于新的状态的工艺过程。 （如：蒸纱、熨烫）
（3）影响合纤织物热定型效果的因素
（a）温度（最主要因素）

一定要在玻璃化温度以上，温度愈高，定型效果愈显著，但T不能太
高，否则会使织物手感 粗糙，甚至引起纤维损伤。
（b）时间
用后短时间
硼纤维、玻璃纤维及PBO、
不燃烧
PBI、PPS纤维
26~34
接触火焰燃烧，离 芳纶、氟纶、氯纶、改性腈纶、
火自熄
改性涤纶、改性丙纶等
可燃
20~26
可点燃，能续燃， 但燃烧速度 慢
涤纶、锦纶、维纶、羊毛、蚕丝、 醋酯纤维等
易燃
≤20
易点燃，燃烧速度 丙纶、腈纶、棉、麻、粘胶纤维
快
等
2阻燃机理

高聚物的Tm >低分子的Tm。
d.分解点温度Td
——高聚物大分子主链产生断裂的温度。
在实际使用中，

大部分纤维处于玻璃态，橡胶处于高弹态，胶合剂处于粘流态。

二 纤维的耐热性与热稳定性
一般规律是：T↑→断裂强力↓；断裂伸长率↑；

初始模量↓；纤维变得柔软。
1.定义：
耐热性——纤维耐短时间高温的性能。
吸湿微分热：纤维在各种回潮率时吸着1g水放出的热量，称为吸
湿微
分热。
吸湿积分热：干重1g的纤维从一定W开始吸湿到完全润湿时所放 出的热量。
3 纤维保暖性的指标
（1）绝热率T

T=[(Q1-Q2）/Q1]*100%
式中：Q1——包覆试样前保持热体恒温所需热量；

Q2——包覆试样后保持热体恒温所需热量。
第九章 纺织材料的热学 性质
导热性质 热力学三态的转变
阻燃性 热变形性
第一节 导热性质
1纺织纤维的导热系数
(1)导热系数λ ——材料厚度为1m，两表面之间温差为1℃，每小时通过1m2材料所 传
导的热量。
单位：Kcal/m·℃·h； W·m/m2·℃

λ↑→导热性越好，保温性越差 。
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。
4影响因素：

温度——T↑，热收缩率↑

介质——水、空气、蒸汽
（3）四个温度
a.玻璃化温度Tg
——非晶态高聚物大分子链段开始运动的最低温度

或由玻璃态向高弹态转变的温度。
b.粘流温度Tf
——非晶态高聚物大分子链相互滑动的温度，
或由高弹态向粘流态转变的温度。
c.熔点温度Tm
——高聚物结晶全部熔化时的温度，

或晶态高聚物大分子链相互滑动的温度。
1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。 2指标： 热收缩率——加热后纤维缩短的长度占原来长度的百分率。 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（如
热稳定性——纤维耐长时间高温的性能。 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。
涤纶的耐热性与热稳定性均较好； 锦纶的耐热性较好，但热稳定 性差。
三热定型
1热定型
（1）热塑性——将合成纤维或制品加热到Tg以上温度，并加一定外力强迫 其变形，然后冷却并去除外力，这种变形就可固 定下来，以后遇到 T<Tg时，则纤维或制品的形状就不 会有大的变化。这种特性称之为热 塑性。

λ水＝0.697 ＞ λ纤维 ＞ λ空气＝0.026
2．影响纤维导热系数的因素
（1）温度与回潮率的影响

T↑λ↑

（∵T↑，分子的振动频率加大，使热量能籍此得到更好的传递之故）。

水分越多，λ越大，保暖性越差
（在同样温湿度条件下，吸湿能力比较好的纤维，导热性比较好）。
（2）.纤维集合体的体积重量
第三节 阻燃性
分类
纤维材料抵抗燃烧的性能称为阻燃性
不燃
1 极限氧指数 LOI（Limit Oxygen Index）
——纤维点燃后，在氧、氮大气里维持 燃烧所需要的最低含氧量体积百分数。

LOI越大，说明材料难燃。
难燃
LOI(%)
燃烧状态
纤维品种
≥35
常态环境及火源作 多数金属纤维、碳纤维、石棉、

时温等效。

温度高，定型时间可短些；温度低，定型时间可长些。
（c）张力

薄而要求滑爽挺括的织物，张力可大些；

厚而要求柔软的织物，张力可小些。
（d）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。
（ e）定型介质

涤纶用蒸发定型（拒水，用水作介质效果不好）

锦纶用湿态和蒸气定型。