纺织材料学 11 纺织材料的热学性质精品文档
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纺织材料的热光电性能
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32
纺织纤维的可燃性 纤维 棉
粘胶纤维 醋酯纤维
腈纶 羊毛 锦纶 6 锦纶 66 涤纶 丙纶
点燃温度（℃） 400 420 475 560 600 530 532 450 570
火焰最高温度（℃） 860 850 960 855 941 875 — 697 839
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33
极限氧指数（L O I）
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29
人身伤亡火灾的着火源分析
世界各国（欧、美、日）对纺织品的燃烧性能极为
重视，对纺织品的燃烧性能进行了大量研究，并制
定了许多相应的标准和精相选p关pt 条例。
30
1、点燃温度的高低。 2、能否自燃。 3、火焰传播的速度。 4、火焰的最高温度。 5、燃烧时产生烟气的性质。
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31
将常见纤维分为四类： 易燃纤维 （易点燃，燃烧速度快） 例：棉、麻、粘胶、腈纶、丙纶等 可燃纤维 （可点燃及续燃，但燃烧速度慢） 例：羊毛、蚕丝、涤纶、锦纶、维伦 难燃纤维 （接触火焰燃烧，离开火焰自熄） 例：氯纶、腈氯纶、改性腈纶等 不燃纤维 （常态环境及火源作用后短时间不燃烧） 例：石棉、玻璃纤维、金属纤维
这力学三态为：玻璃态 高弹态 粘流态
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11
非晶态材料的热机械曲线
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12
玻璃态：
外力作用时，纤维一般只发生键长、键角的运动； 链段及大分子的运动均被冻结； 具有一般固体的普弹性能。
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13
高弹态：
具有高弹性能，在外力作用下，可以发生链段的运动， 但整个大分子不发生位移；
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37
纤维和纺织品的阻燃方法主要分为两大类： 阻燃整理 和 制造难燃纤维
纺织材料的热学、光学和电学性质
机 械
高弹态、粘流态
曲
线
纺织材料的热学、光学和电学性
13
质
1、三种力学状态
（1）玻璃态 宏观力学特征：模量高，变形能力较差，强
度高，纤维坚硬，类似玻璃，显得脆。 内部结构特点：大分子的热运动能较低，整
个大分子处于“冻结”状态，运动单元只是一些小 的链节、侧基、支链。
绝大多数纤维在常温下都处于玻璃态。
2
质
常见干纺织材料的比热（测定温度20℃）
材料
比热值 （J/g·℃）
材料
比热值 （J/g·℃）
材料
比热值 （J/g·℃）
棉 1.21～1.34 粘胶纤维 1.26～1.36 静止空气
1.01
羊毛
1.36
桑蚕丝 亚麻 大麻
1.38～1.39 1.34 1.35
锦纶6
锦纶66 涤纶 腈纶
芳香聚酰胺
1.84
非热塑性纤维：在较高温度时不出现熔融而直 接发生分解、炭化的纤维，如棉、羊毛、蚕丝等。
纺织材料的热学、光学和电学性
12
质
（一）两种转变和三种力学状态
热塑性纤维在不同的温度下，其伸长变形和弹 性模量随温度变化的曲线－－热机械曲线。如图。
两个转变区：玻璃化转变
热 塑
区、粘弹态转变区
纤
维
的 热
三种力学状态：玻璃态、
吸湿微分热：纤维在给定回潮率下吸着1g水放 出的热量。 吸湿积分热：1g干燥纤维从某一回潮率吸湿达 到完全润湿，所放出的总热量。
⑶ 静止空气层的厚度越大，保暖性越好。
纺织材料的热学、光学和电学性
8
质
导热系数λ
两端压差大
两端无压差 静止空气
第十一章纺织纤维的热学
第十一章纺织纤维的热学第十一章纺织纤维的热学, 电学和光学性质一. 名词解释1. 热学性质2. 热转变点3. 玻璃化温度4. 粘流温度5. 软化温度6. 熔点7. 分解点8. 阻燃性9. 极限氧指数10. 抗熔性11. 合成纤维的热收缩12. 沸水收缩率13. 热空气收缩率14. 饱和蒸汽收缩率15. 热塑性16. 热定型17. 表面比电阻18. 体积比电阻19. 质量比电阻20. 电荷半衰期21. 光学性质22. 光致发光23. 荧光颜色24. 玻璃态25. 高弹态26. 强迫高弹态27. 粘流态28. 耐热性29. 热稳定性30. 色泽31. 镜面反射32. 漫反射33. 层次结构34. 正反射光35. 内部反射光36. 耐光性二. 填空题:1. 导热小的材料, 保暖性________。
2. 水的热导率大约为普通纤维的_________倍。
3. 静止空气的热导率约为普通纤维的________。
4. 如果希望纤维聚合体热导率小, 就要求其中的空隙___________。
5. 玻璃态特性, 是在受力作用时, 一般只发生键长, 键角或基团的运动。
键段及大分子的运动均_______________。
6. 高弹态的特性, 是在受力作用时, 高聚物可以发生__________运动, 而整个分子不发生___________。
7. 粘流态的特性, 是受力作用下, 通过链段的______________, 可实现整个大分子的位移。
8. 当温度升到玻璃化温度时, 纺织纤维的很多特理性质都发生___________。
9. 腈纶因为是准晶结构, 只有低序区和高序区之分, 所以它有______ 个玻璃化温度。
10. 热定型温度一般应比玻璃化温度________。
11. 根据纤维在空气中燃烧的难易程度, 可以分为__________、_________、_________、__________。
12. 目前, 提高纺织材料阻燃性的方法有两类, 一是________________________________; 另一类是_____________________________________________。
纺织材料学纺织材料热学性质
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。 T↑→材料保温效果越好
比热C-质量为一克的纺织材料，温度变化1℃所
吸收或放出的热量。单位：焦尔/克·度。 纤维的比热值是随环境条件的变化而变
化，不是一个定值。同时，又是纤维材料、 空气、水分的混合体的综合值。
• 热膨胀 • 一部分纤维在加热的情况下有轻微的膨胀
现象。
• 原因是纤维分子受热后发生较强的热振动
而获得了更多的空间所致。
• 几种纤维的热膨胀系数
继续
几种纤维的热膨胀系数
纤维 膨胀 纤维 膨胀系
种类 系数 种类 数（10-
（1）湿度(或定形液)：降低Tg （2）热：加热到Tg以上， Tf以下方可定形 （3）力：施加外力达到我们所需的外观形态 （4）时间：大分子间的联结只能逐步 拆开，达到比较完全的应力松弛，需
要时间。重建分子间的联结也需要时
间
几种纺织纤维的热转变点
纤维种类 玻璃化温度
软化点
熔点
棉 羊毛 桑蚕丝 粘胶纤维 醋酯纤维 涤纶 锦纶6 锦纶66
163～175 200
分解点
150 130 150 150 -----
280--300
--
---
洗涤最高温 度
90～100 30～40 30～40
--70～100 80～85 8～85
40～45
--
-30--40
• 纤维的耐热性与热稳定性
1.定义： 耐热性——指纤维经过短时间的高温作用， 回到常温时，其机械性能的变化程度耐短 时间高温的性能。
若材料的结晶度高，晶体比较完整，则熔程变窄，熔点也 随之而提高，同样结晶度条件下，晶粒大，Tm升高。
比热C-质量为一克的纺织材料，温度变化1℃所
吸收或放出的热量。单位：焦尔/克·度。 纤维的比热值是随环境条件的变化而变
化，不是一个定值。同时，又是纤维材料、 空气、水分的混合体的综合值。
• 热膨胀 • 一部分纤维在加热的情况下有轻微的膨胀
现象。
• 原因是纤维分子受热后发生较强的热振动
而获得了更多的空间所致。
• 几种纤维的热膨胀系数
继续
几种纤维的热膨胀系数
纤维 膨胀 纤维 膨胀系
种类 系数 种类 数（10-
（1）湿度(或定形液)：降低Tg （2）热：加热到Tg以上， Tf以下方可定形 （3）力：施加外力达到我们所需的外观形态 （4）时间：大分子间的联结只能逐步 拆开，达到比较完全的应力松弛，需
要时间。重建分子间的联结也需要时
间
几种纺织纤维的热转变点
纤维种类 玻璃化温度
软化点
熔点
棉 羊毛 桑蚕丝 粘胶纤维 醋酯纤维 涤纶 锦纶6 锦纶66
163～175 200
分解点
150 130 150 150 -----
280--300
--
---
洗涤最高温 度
90～100 30～40 30～40
--70～100 80～85 8～85
40～45
--
-30--40
• 纤维的耐热性与热稳定性
1.定义： 耐热性——指纤维经过短时间的高温作用， 回到常温时，其机械性能的变化程度耐短 时间高温的性能。
若材料的结晶度高，晶体比较完整，则熔程变窄，熔点也 随之而提高，同样结晶度条件下，晶粒大，Tm升高。
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。
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。
纤维热学性质
Q0 − Q1 T= ×100(%) Q0 W0 − W1 ×100(%) 2 保暖率 = W0 1 3 热阻 Rh = (m2∙K∙s)/J
λ
克罗值: 在温度为20℃,相对温度不超过50%, 20℃,相对温度不超过50%,空气流 克罗值: 在温度为20℃,相对温度不超过50%,空气流 速不超过10cm/s的环境中, 10cm/s的环境中 速不超过10cm/s的环境中,一个人在静坐并感觉 舒适时衣服所具有的热阻值
100
Weight percentage (%)
80
60
40
20
0 200
250
300
350
400
450
Temperature(°C)
• (2) 结构的稳定性
• • • • • 纤维样品 Kevlar129-未处理 未处理 Kevlar129-200°C ° Kevlar129-300°C ° Kevlar129-400°C ° 结晶度(%) 双折射值 结晶度 67.8 0.736 67.6 0.734 67.3 0.731 67.2 0.729
d Q ? T1 (T2 >T1) S
T2
（二）导热性质的方向性 高取纤维λ轴向 > λ径向 二、纤维集合体的导热系数 主要取决于纤维中保持的静止空气及水分的量 影响因素 1. 环境温湿度 两端压差大 2. 体积质量 3. 纤维排列方向 两端无压 4. 纤维形态 静止空气 5. 其它
导热系数λ 0 0.05 0.1 0.15 0.2 体积重量(δ)
120 110 100
PBO
性能保持率 性能保持率(%)
90 80 70 60 50 0
T ena city E xten sion to b rea k M o dulu s
λ
克罗值: 在温度为20℃,相对温度不超过50%, 20℃,相对温度不超过50%,空气流 克罗值: 在温度为20℃,相对温度不超过50%,空气流 速不超过10cm/s的环境中, 10cm/s的环境中 速不超过10cm/s的环境中,一个人在静坐并感觉 舒适时衣服所具有的热阻值
100
Weight percentage (%)
80
60
40
20
0 200
250
300
350
400
450
Temperature(°C)
• (2) 结构的稳定性
• • • • • 纤维样品 Kevlar129-未处理 未处理 Kevlar129-200°C ° Kevlar129-300°C ° Kevlar129-400°C ° 结晶度(%) 双折射值 结晶度 67.8 0.736 67.6 0.734 67.3 0.731 67.2 0.729
d Q ? T1 (T2 >T1) S
T2
（二）导热性质的方向性 高取纤维λ轴向 > λ径向 二、纤维集合体的导热系数 主要取决于纤维中保持的静止空气及水分的量 影响因素 1. 环境温湿度 两端压差大 2. 体积质量 3. 纤维排列方向 两端无压 4. 纤维形态 静止空气 5. 其它
导热系数λ 0 0.05 0.1 0.15 0.2 体积重量(δ)
120 110 100
PBO
性能保持率 性能保持率(%)
90 80 70 60 50 0
T ena city E xten sion to b rea k M o dulu s
纺织材料与检测课件——纺织纤维的热学、电学和光学性质
二、纺织材料的热力学性质（热转变点）
无定形区的力学三态
玻璃态 高弹态
1、玻璃化温度Tg 2、粘流化温度Tf
粘流态
三.热定形
1、概念 2、影响因素：温度和时间 四.耐热性与热稳定性
短时间高温作用下抵抗热破坏的性能（强力、分解、颜色） 一定温度，随时间的增加抵抗恶化的能力
涤纶、锦纶、腈纶较好 羊毛、氯纶较差
×100%
第二节 光学性质
一、耐光性与光防护
光泽
（一）耐光性：抵抗日光照射破坏的性能
颜色
强度
优良：腈纶---- —CN
较好：羊毛、麻、粘胶、涤纶、棉
较差：蚕丝、锦纶、丙纶
（一）光防护：防护日光照射破坏的性能
日光：紫外光（400nm以下）、 可见光（380~780nm）、红外光（780 nm以上）
UV— A
第八章 纺织纤维的热学、电学和光学性质
第一节 纺织纤维的热学性质
一、常用热学指标 ➢比热：重1g，面积为1m2 温差Δt=1℃，纤维吸性或放出热量的焦耳数
释放
贮存
缓冲
➢导热系数：厚1m，面积为1m2 温差Δt=1℃，1S内通过的热量焦耳数
保暖性
1m2
Δt=1℃
1m
➢克罗值clo：t=21℃，R.H. ≤50%,v ≤ 10cm/s,穿着服装感觉舒适，所具 有的热阻，为1 clo。
aviolet Rays
causes your skin to turn darker
防护性指标
1、透射率 有试样时的透射辐照度/无试样时的透射辐照度×100% 2、防护系数UPF 无织物时产生红斑所需的最小辐照度/有试样时相应的透射辐照度
第三节 电学性质
第十一章：纺织材料的热学性质
第二节、导热系数
• 1．导热的概念与导热系数
• 导热主要通过热传导、对流和热辐射三种 方式来实现。单纤维的热传递性是极困难 的，一般采用纤维集合体的方式。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。而且纤 维大多是吸湿材料，还存在水份的吸收与 释放的潜热形式。
• 为表达的简化与方便，将纤维集合体（即无规排列的纤维
2.2 2
1.8 1.6 1.4 1.2
1 0.8 0.6 0.4
0
淬火 P系ET 列1
退火 P系ET 列2
40 80 120 160 200 240
温度(℃)
图7-3 两种涤纶丝的比热随温度的变化规律
• 4．比热对纤维加工和使用的影响
• 纺织纤维比热大小及其变化规律对其使用性能和 加工工艺有着重要的意义。如锦纶纤维具有较大 的比热值，反映其不易随温度变化，采用锦纶丝 织造的面料在夏季穿着时，皮肤触觉有明显的 “冷感”。
0
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
体积重量(δ)
图7-5 纤维层体积重量和导热系数间的关系
• 如图7-5所示，同样的纤维填充密度δ，当两端气 压越大时，空隙中的气体流动性增大，导热系数 增大。而填充密度变化，导热数λ先大后小，再增 大。其原因是δ小时，虽空隙大，但对流传导性增 大；δ大时，虽对流传导因孔隙的变小而减少，但 纤维的热传导作用增大。因此，纤维在纤维集合 体的δ为0.03～0.06g/cm3导热系数λ为最小。
• 对涉及到快速热加工的纺织工艺，纤维的比热对 制订工艺参数意义更为重要，因为提供的热量太 多会产生过冲，导致纤维材料的解体破坏；提供 热量不足又会使温度不够，无法实现热定形。
• 具有较大比热的纤维可用于那些需要抵御温度骤 变的场合。采用高绝热纤维材料与在特定温度时 比热值较大的固—固相变材料复合，不仅可以自 适应地热防护，而且可以阻止红外辐射与探测。
第十一章：纺织材料的热学性质
• 纤维的结晶形式和结晶度也对比热值产生影响。如果对热 塑性涤纶纤维进行热处理，经快速冷却淬火的PET熔体会 获得完全无定形涤纶丝；经缓慢冷却退火可得到已经充分 结晶的涤纶丝，前者为波动的曲线，在两者比热随温度变 化规律有很大差异，见图7-3。
• 前者为波动的曲线，在70℃附近出现玻璃化转变， 比热增大；在接近80℃时开始结晶，到125℃时 结晶速度达到最大值，比热迅速减小；在220℃ 附近，出现第二次熔前结晶，比热稍有下降。而 后者为缓慢上升曲线，无再结晶的现象。
•
第一节、比热
• 1．比热的概念
• 单位质量的纤维，温度升高(或降低)1℃所需要吸收(或 放出)的热量，叫纤维的比热。比热的单位是焦耳/克·度 (J/g·℃)，曾用单位是卡/克·度(cal/g·℃)。
C Q
•
m T (7-1)
• 式中，C为比热，单位为J/g·℃；Q为纤维吸收(或放出) 的热量，单位为J；m为纤维的质量，单位为g；ΔT为纤 维升高(或降低)的温度，单位为℃。
• 2．常见纺织纤维的比热
• 常见干燥纺织纤维的比热如表7-1所示，可 以看出各种纤维材料的比热值不同，锦纶6 和锦纶66的比热较大，玻璃纤维和石棉的 比热较小。在自然界中，静止干空气的比 热为1.01 J/g·℃，与干燥纺织纤维比热接近； 水的比热为4.18 J/g·℃，大约为一般干燥纺 织纤维比热的2～3倍。
第二节、导热系数
表7-1 常见干燥纺织纤维的比热表（测定温度为20℃） 单位：J/g·℃
纤维种 类
比热值
纤维种类
比热值
棉 1.21～1.34 粘胶纤维 1.26～1.36
纤维种类 羽绒
比热值
羊毛
1.36
锦纶6
桑蚕丝 1.38～1.39 锦纶66
• 前者为波动的曲线，在70℃附近出现玻璃化转变， 比热增大；在接近80℃时开始结晶，到125℃时 结晶速度达到最大值，比热迅速减小；在220℃ 附近，出现第二次熔前结晶，比热稍有下降。而 后者为缓慢上升曲线，无再结晶的现象。
•
第一节、比热
• 1．比热的概念
• 单位质量的纤维，温度升高(或降低)1℃所需要吸收(或 放出)的热量，叫纤维的比热。比热的单位是焦耳/克·度 (J/g·℃)，曾用单位是卡/克·度(cal/g·℃)。
C Q
•
m T (7-1)
• 式中，C为比热，单位为J/g·℃；Q为纤维吸收(或放出) 的热量，单位为J；m为纤维的质量，单位为g；ΔT为纤 维升高(或降低)的温度，单位为℃。
• 2．常见纺织纤维的比热
• 常见干燥纺织纤维的比热如表7-1所示，可 以看出各种纤维材料的比热值不同，锦纶6 和锦纶66的比热较大，玻璃纤维和石棉的 比热较小。在自然界中，静止干空气的比 热为1.01 J/g·℃，与干燥纺织纤维比热接近； 水的比热为4.18 J/g·℃，大约为一般干燥纺 织纤维比热的2～3倍。
第二节、导热系数
表7-1 常见干燥纺织纤维的比热表（测定温度为20℃） 单位：J/g·℃
纤维种 类
比热值
纤维种类
比热值
棉 1.21～1.34 粘胶纤维 1.26～1.36
纤维种类 羽绒
比热值
羊毛
1.36
锦纶6
桑蚕丝 1.38～1.39 锦纶66
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2019/9/24
第十一章 纺织材料的热学性质
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第二节 导热性质
纤维的导热系数
导热系数λ(W.m/m2. ℃)，即以当材料的厚 度为1m及表面之间的温差为1℃时，1h内通过 1 m2的材料传导的热量千卡数。λ值越小， 表示材料的导热性越差，它的绝热性或保暖 性越好。
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第十一章 纺织材料的热学性质
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二热焓
热焓它是表示物质系统能量的一个状态 函数，通常用H来表示，其数值上等于系统 的内能U加上压强P和体积V的乘积，即 H＝U＋PV。
热焓是状态函数，具有能量的量纲， 但没有确切的物理意义，它的定义是由 H=U+PV所规定下来的，不能把它误解为 是“体系中含的热量”。
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第十一章 纺织材料的热学性质
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第十一章 纺织材料的热学性质
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影响纺织纤维比热的主要因素（续）
（2）温度的影响
一般认为，温度较高时，具有一定回潮 率纤维的比热增大。
比热(J/g·℃)
2.2 2
1.8 1.6 1.4
1.2 1
0.8 0.6 0.4
0
40
80
120
淬火PET 系 退火PET 列1
系 列2 160 200 240
是指材料经点燃后在氧-氮大气里持续燃 烧所需的最低氧气浓度，一般用氧占氮-氧混 合气体的体积比（或百分比）表示。LOI值 越大，材料的耐燃性越好。
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第十一章 纺织材料的热学性质
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纺织纤维的阻燃性按其燃烧能力的不同可分为 : ⑴易燃的：燃烧迅速，如纤维素纤维、腈纶；
⑵可燃的：燃烧缓慢，如羊毛、蚕丝、锦纶、涤纶 和维纶等；
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克罗值(CLO)
在室温21摄氏度，相对湿度小于50%，气 流为10cm/s（无风）的条件下，一个人静坐 不动，能保持舒适状态，此时所穿衣服的热 阻为1克罗值。
CLO越大，则隔热保暖性越好。
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第十一章 纺织材料的热学性质
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影响纤维导热系数的因素 1 纤维的结晶与取向 2 纤维集合体密度
从高弹态向粘流态转变的温度，也就是 高聚物熔化后发生粘性流动的温度。
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第十一章 纺织材料的热学性质
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软化点 指纤维达到软化点的温度。
玻璃化转变温度 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。
脆折温度 指纤维达到玻璃点的温度。
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第十一章 纺织材料的热学性质
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热分解温度、耐热性 热分解温度是指纤维发生化学分解时的
温度。 纺织纤维的耐热性是在高温下保持自己
的物理机械性能的 能力。 热定形温度
纤维发生热定型时的温度称为热定型温度.
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第十一章 纺织材料的热学性质
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第四节 阻燃性
纺织纤维的阻燃性
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。 极限氧指数
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第十一章 纺织材料的热学性质
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常见纺织纤维的比热
纤维种 类 棉
羊毛 桑蚕丝
亚麻 大麻 黄麻
比热值
1.21～ 1.34 1.36 1.38～ 1.39 1.34
1.35 1.36
纤维种 类
粘胶纤 维
锦纶6
锦纶66
比热值
1.26～ 1.36 1.84 2.05
涤纶 1.34
腈纶 1.51 丙纶 1.80 (50℃)
第十一章 纺织材料的热学性质
第一节 比热与热焓 第二节 导热性质 第三节 热转变温度 第四节 阻燃性
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第一节 比热与热焓
一、比热
比热的概念
单位质量的纤维，温度升高(或降低)1℃所 需要吸收(或放出)的热量，叫纤维的比热。
常见纺织纤维的比热
表11-1 常见干燥纺织纤维的比热表（测定 温度为20℃） 单位：J/g·℃
⑶难燃的：与大火焰接触时燃烧，离开火焰自行熄 灭，如氯纶；
⑷不燃的：与火焰接触也不燃烧，如石棉、玻璃纤
维、碳纤维等。
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第十一章 纺织材料的热学性质
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表示纤维极其制品燃烧性的指标有以下两个方面： ⑴可燃性指标 ⑵耐燃性指标
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第十一章 纺织材料的热学性质
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内能和焓
虽然体系的内能和焓的绝对值目前还无法知道， 但是在一定条件下我们可以从体系和环境间热量的传 递来衡量体系的内能与焓的变化值。在没有其它功的 条件下，体系在等容过程中所吸收的热量全部用以增 加内能，体系在等压过程中所吸收的热量，全部用于 使焓增加。由于一般的化学反应大都是在等压下进行 的，所以焓更有实用价值。
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。
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第十一章 纺织材料的热学性质
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形
变
I
III II
温度
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熔点 它是指高聚物内晶体完全消失时的温度，
也就是结晶融化时的温度。 粘流温度(Tf)
0.049
亚麻
0.046
0.053
蚕丝
0.046
0.052
温度与纤维导热系数间的关系
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第十一章 纺织材料的热学性质
100℃ 0.069 0.058 0.062 0.059
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导热系数对加工和使用的影响
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第十一章 纺织材料的热学性质
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纤维集合体的热导系数
纤维集合体的热阻 热阻 ：当热量在物体内部以热传导的方式传递时， 遇到的热阻称为导热热阻。热阻反映阻止热量传
两端压差大
导 热 系 λ 数
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
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3 纤维排列方向
热传导能力
0.275 0.25
导热系 0.225
数
0.2 0.175
0.15 0.125
递的能力的综合参量。
对于热流经过的截面积不变的平板 热阻＝L/(kA)。
其中L为平板的厚度，A为平板垂直于热流方向 的截面积，k为平板材料的热导率。
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第十一章 纺织材料的热学性质
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第三节 热转变温度
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）。
温度( ℃)
图7-3 两种涤纶丝的比热随温度的变化规律
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第十一章 纺织材料的热学性质
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影响纺织纤维比热的主要因素（续）
（3）纤维结构的影响 在220℃附近，出现第二次熔前结晶，比
热稍有下降。而后者为缓慢上升曲线，无再 结晶的现象 比热对纤维加工和使用的影响
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第十一章 纺织材料的热学性质
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热辐射 方向
αf
纤维层方向
10 20 30 40 50 60 70 80 90 纤维排列方向角αf (°)
纤维排列方向角αf与导热系数的关系
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4 纤维细度和中空度
5 环境温湿度
纤维
导热系数λ(W/m·℃)
0℃
30℃
棉
0.058
0.063
羊毛
0.035
纤维种类1
醋酯纤维 1.46
玻璃纤维 0.67
石棉
1.05
木棉
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第十一章 纺织材料的热学性质
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影响纺织纤维比热的主要因素
比 热 (J/g· ℃ )
(1) 水分的影响
3 2.5
2 1.5
1 0.5
0
80℃ 40℃ 20℃
0℃
10
20
30
40
回 潮 率 (%)
图7-1羊毛纤维比热与回潮率三和温度的关系