纺织材料热、光、电学性质

静止空气的λ值最小，它的绝热性或保暖性最好。
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2．影响保暖性的因素 ⑴ 导热系数越小，保暖性越好。 ⑵ 纺材吸湿后，保暖性下降。 ⑶ 静止空气层的厚度越大，保暖性越好。
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 )
图8-1 纤维层体积重量和导热系数间的关系
T1
5
常见纤维的导热系数（在室温20℃时测得）
纤维种类 棉 羊毛 蚕丝 粘纤 醋纤 锦纶
λ (W·m/m2·℃) 0.071-0.073 0.052-0.055 0.050-0.055 0.055-0.071 0.050 0.244-0.337
纤维种类 涤纶 腈纶 丙纶 氯纶 ★静止空气 ★纯水
λ (W·m/m2·℃) 0.084 0.051 0.221-0.302 0.042 0.026 0.697
难燃
26~34
芳纶、氟纶、氯纶、改性 腈纶、改性涤纶、改性丙 纶等
可燃 易燃
20~26 ≤20
可点燃，能续燃， 涤纶、锦纶、维纶、羊毛、 但燃烧速度慢 蚕丝、醋酯纤维等
易点燃，燃烧速度 快
丙纶、腈纶、棉、麻、粘 胶纤维等
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3、提高纺织材料难燃性途径 1) 进行阻燃整理
2) 制造阻燃纤维：a）纺丝液中加入防火剂制成 阻燃纤维；b）用难燃得聚合物纺成阻燃纤维，如 诺麦克斯（Nomex）等
重键，获得半永久性定形。
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（3）影响合纤织物热定形效果的因素 1）温度（最主要因素） 2）时间 ：低温时间长，高温时间短 3）张力 4）冷却速度：要迅速冷却，以使新得结合点很 快“冻结” 5）定型介质
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（四）纺织材料的燃烧性能
1、极限氧指数LOI
极限氧指数LOI (Limiting Oxygen Index)：将 材料点燃在氧、氮大气中，维持材料燃烧所需要的 最低含 氧量的体积百分比。
棉（丝光）
丝（脱胶） 羊毛
淡红色
淡蓝色 淡黄色
粘胶
锦纶 维纶（有光）
白色带紫
淡蓝色 淡黄色紫阴影
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第三节 电学性质
一、介电系数ε 1. 概念 介电现象：指绝缘体材料(也叫电介质) 在外加 电场作用下，内部分子形成电极化的现象。 由于电介质的极化，材料表面出现感应电荷， 感应电荷使原电容器的电场强度减小，电容器的电 容量增加（如图）。
锦纶比热大，其不易随温度变化，夏天穿着锦纶服装， 有明显的“冷感”。
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二、导热 导热性用导热系数λ来表示。 1. 导热系数λ
材料厚度为1m，两表面之间温差为1℃，1秒钟内 通过1m2材料所传导的热量焦耳数。 法定单位：W/m· ℃。
d S
Q
λ
热 传 递 示 意 图
T2 (T2 T1)
λ值越小，导热性越 差，它的绝热性或保暖 性越好。
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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、多穿 衣服、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。
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4.绝热率T 表示纺织材料的绝热性指标。
Q0 Q1 T Q0
式中：Q0-热体不包覆试样时单位时间的散热量（J）； Q1-热体包覆试样后时单位时间的散热量（J）；
入射 反射1
2
3 4
空气 层1 层2 层3 层…
（4）纤维彼此排列的平顺程度 纱线表面的纤维沿纱轴向排列，粗细均匀，毛 羽少，光泽好。 （5）化纤中加TiO2可消光 TiO2改变光线的反射情况。
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二、折射与双折射 双折射：光线投射到纤维上时，除了在界面上 产生反射光外，进入纤维的光线被分解成两条折 射光，称之为纤维的双折射。 寻常光：遵守折射定律，折射率n⊥ 非常光：不遵守折射定律，折射率n‖ 双折射率：△n=n‖- n⊥
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第二节 光学性质
纺织纤维在光照射下表现出来的性质。包括， 色泽（颜色和光泽） 折射与双折射 耐光性 光致发光
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一、色泽 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。
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三、纤维的耐光性 1. 定义：纺织材料抵抗光照的能力。 纤维经长期光照，会发生不同程度的裂解， 使大分子断裂，强度下降（TiO2的存在会加速裂解）。 这种现象叫“老化”。可进行“大气老化实验” 或若排除风吹雨淋等影响，则为耐光性试验。 2．常用纤维耐光性 腈纶>羊毛>麻>棉>粘胶>涤纶>锦纶>蚕丝 紫外线的能力高，对纤维的损失大，而－CN吸 收紫外线的能量后转化为热能释放出来，保护分 子不断裂，故腈纶耐光性好。
V氧 LOI 100% V氧 V氮
LOI越大，材料越难燃。
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2、分类 按燃烧性能不同分：易燃、可燃、难燃、不燃。
燃烧性能的分类
分类 不燃 LOI(%) ≥35 燃烧状态 常态环境及火源作 用后短时间不燃烧 接触火焰燃烧，离 火自熄 纤维品种 多数金属纤维、碳纤维、 石棉、硼纤维、玻璃纤维 及PBO、PBI、PPS纤维
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二、热对纺织材料的影响 纺织材料受热时，性状会发生变化。根据受热 时的变化现象，纺织纤维可分两类。
热塑性纤维：在较高温度时会发生软化、熔融 的纤维，如涤纶、锦纶、醋酸纤维等。 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。
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（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 转变区、粘弹态转变区 三种力学状态：玻璃 态、高弹态、粘流态
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常见干纺织材料的比热（测定温度20℃）
材料 棉 羊毛 桑蚕丝 亚麻 大麻 黄麻 比热值 （J/g·℃） 1.21～1.34 1.36 1.38～1.39 1.34 1.35 1.36 材料 粘胶纤维 锦纶6 锦纶66 涤纶 腈纶 丙纶(50℃) 比热值 （J/g·℃） 1.26～1.36 1.84 2.05 1.34 1.51 1.80 材料 羽绒 芳香聚酰胺纤 维 醋酯纤维 玻璃纤维 石棉 木棉 1.21 1.46 0.67 1.05 比热值 （J/g·℃）
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（2）热定型的机理 合成纤维（热塑性）：纤维处于高弹态，分子链 段移动，在新的位置重新建立新的结合，冷却后新 结构得以固化。（针对无定形区）
棉、麻：结晶度高，类似合成纤维的定形机制不存
在或太少，无法进行（类似合成纤维的），定形获得暂 时性定形。
羊毛：湿热和力的作用打开二硫键，并在新的位置
第八章 纺织材料的热学、 光学和电学性质
本章主要内容： 第一节 第二节 第三节 热学性质 光学性质 电学性质
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第一节
热学性质
与温度相关联的物理性质，称为热学性质。 一、比热（容） 质量为1g的纺织材料，温度升高（或降低） 1℃所吸收（或放出）的热量。单位，J/g· ℃。 比热值的大小，直接反映了材料温度变化的难 易程度。
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常用纤维的耐热性： 天然纤维：纤维素纤维比蛋白质纤维好 合成纤维：涤纶>腈纶>锦纶>维纶； 碳纤维、玻璃纤维相当好 常用纤维的热稳定性： 天然纤维：蚕丝、棉较差； 化纤：粘胶、锦纶、腈纶较差；
耐热性好的纤维，热稳定性并不一定好。锦纶、 腈纶的耐热性较好，但热稳定性差； 涤纶的耐热性与热稳定性均较好。
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（三）合成纤维的热收缩和热定形 1、合成纤维的热收缩 合纤受热后发生不可逆的尺寸收缩现象，称～。 （1）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。
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（2）指标 热收缩率＝收缩量/原长×100％ 根据加热介质的不同有：沸水收缩率、热空气 收缩率、饱和蒸汽收缩率。 （3）利弊 弊：影响织物的服用性能 利：获得特殊的外观效果，如膨体纱
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2、热定形 （1）基本概念 热塑性：将合成纤维或制品加热到玻璃化温度以 上，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，只要以后不超过 这一处理温度，形状基本上不会发生变化。这种 性质称之为热塑性。 热定形：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。
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3. 影响光泽的因素 （1）纤维的纵向形态：表明光滑，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，光泽也较强、有闪光效应。
入射 反射3 折射3 反射1
折射1
反射2
折射2
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（3）纤维层状结构 使纤维光泽强而不耀眼。
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2、两个转变区 （1）玻璃化转变区 对温度十分敏感，物理性质，如比热、模量等 均发生突变。 玻璃化温度Tg：玻璃态向高弹态转变的温度 （二级转变温度），实际是个温度范围。
（2）粘弹转变区 对温度十分敏感，纤 ：高弹态向粘流态转变的温度（一 级转变 温度），也是一个范围。
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3. 熔点 晶体发生熔化时的温度。 4. 分解点 高聚物发生分解时的温度。
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（二）耐热性与热稳定性
耐热性：
纺织材料高温作用后，保持其物理机械性能的 性质。 用不同温度作用一定时间后力学性能的保持率， 或材料随温度升高而强度降低的程度来表示。 热稳定性： 指材料对热裂解的稳定性，或热作用下的结构形 态和组成的稳定性。 用一定温度下，强度随时间而降低的程度表示。
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（五）熔孔性 1、概念 熔孔性：涤纶和锦纶等合成纤维织物，接触到火 星等热体时，在织物上形成孔洞的性能。 抗熔性：抵抗熔孔破坏的性能，称～。 2、影响熔孔性的因素 （1）热体的温度 （2）热体的作用时间、热体的热量 （3）纤维熔点、分解点、分解所需的热量、比热、 回潮率大小等