化学纤维的主要品质指标及其检测方法

第四节化学纤维的主要品质指标及其检测方法

纤维的品质是指对纤维制品的使用价值有决定意义的许多指标的总体而言。反映纤维品质的主要指标有物理性能指标，包括纤维的长度、细度、比重、光泽、吸湿性、热性能、电性能等；机械性能指标，包括断裂强度、断裂伸长、初始模量、回弹性、耐多次变形性等；稳定性能指标，包括对高温和低温的稳定性、对光－大气的稳定性、对化学试剂的稳定性及对微生物作用的稳定性等；加工性能指标包括纤维的抱合性，起静电性和染色性等；短纤维的附加品质指标包括纤维长度、卷曲度、纤维疵点等[1]。

一、细度

细度是纤维粗细的程度。分直接指标和间接指标两种。直接指标一般用纤维的直径和截面积表示，由于纤维截面积不规则，且不易测量，通常用直接指标表示其粗细的时候并不多，故常采用间接指标表示。间接指标是以纤维质量或长度确定，即定长或定重时纤维所具有的质量（定长制）或长度（定重制），在化学纤维工业中通常以单位长度的纤维质量，即线密度（Linear density）（旧称纤度）表示，常用的有以下三种表示方法。

（一）表示方法

1．特（tex）或分特（dtex）特或分特是国际单位制（法定计量单位）。1000米长的纤维的重量克数称为特；其十分之一为分特。由于纤维细度较细，用特数表示细度时数值较小，故通常以分特表示纤维的细度。

对同一种纤维来讲（即纤维的比重一定时），特数越小，单纤维越细，手感越柔软，光泽柔和且易变形加工[2]。

2．旦（denier）9000米长的纤维的重量克数称为旦，对同一种纤维来讲（即纤维的比重一定时），旦数越小，单纤维越细。旦为线密度的非法定计量单位。1旦=9特。

3．公制支数公制支数简称公支，指单位质量（g）的纤维所具有的长度（m）。对同一种纤维而言，支数越高，表示纤维越细。公制支数为线密度的非法定计量单位。

特或分特、旦数和支数的数值可相互换算，关系如下：

旦数×支数=9000

特数×支数=1000

旦数=9×特数

分特数=10×特数

（二）测定方法

化学纤维细度的测定方法有直接和间接法两种。直接法用得最广的是中段切取称重法。间接法利用振动仪或气流仪测定纤维的细度[3]。国际上推荐采用振动法来测量单根化学纤

从表中可见，天然纤维和再生纤维的回潮率较高，合成纤维的回潮率较低。

（二）吸湿性的检测方法

按照吸湿性的测试特点，大致可分为两类：直接测定法和间接测定法。

直接测定法是直接获取纤维中水分重量的测定方法，从而计算出含水率或回潮率。如烘箱法、红外线辐射法、吸湿剂干燥法、真空干燥法等。其中烘箱法应用最广。

间接法测定法是利用纤维材料中含水多少与某些物理性质（如电阻、电容、水分子振动吸收性能等）密切相关的原理，通过测量这些性质来推测含水率或回潮率，如电阻测试法、电容测试法。这类方法测量迅速、不损伤纤维、可在线测量，但干扰因素较多，结果的稳定性和

涤纶 1.38 棉 1.32

锦纶 1.14 羊毛 1.32

腈纶 1.14～1.17 蚕丝 1.33～1.45

维纶 1.26～1.30 麻 1.5

丙纶0.91

测定纤维密度的方法很多，有液体浮力法、比重瓶法、气体容积法、液体温升悬浮法和密度梯度法等。其中密度梯度法精确度较高，也较简单。

四、拉伸性能

纤维材料在使用中会受到拉伸、弯曲、压缩、摩擦和扭转作用，产生不同的变形。化学纤维在使用过程中主要受到的外力是张力，纤维的弯曲性能也与其拉伸性能有关，因此拉伸性能是纤维最重要的机械性能。它包括强力和伸长两个方面，因此又称强伸性能。表示材料拉伸过程受力与变形的关系曲线，称为拉伸曲线。它可以用负荷－伸长曲线表示，也可用应力－应变曲线（Stress- strain curve）表示。图1-3为几种常见纤维的应力－应变曲线。

应力－应变曲线初始阶段为弹性区域，在这区域中纤维分子链产生弹性形变，相互间没有大的变位。超过这一范围后为延性区域，外力克服分子间引力，使分子链间产生滑移，纤维应力较小的增加会产生较大的延伸，应力去除后发生不可回复的剩余应变，图1-4中所示，（一）断裂强度

断裂强度是表征纤维品质的主要指标，提高纤维的断裂强度可改善制品的使用性质。纤维的断裂强度，通常有以下几种表示方法：

1．断裂强力亦称绝对强力或断裂负荷，简称强力。即纤维材料受外界直接拉伸到断裂时所需的力，单位为牛顿（N），衍生单位有厘牛顿(cN)、毫牛顿(mN)、千牛顿(kN)等。各种强力机上测得的读数都是强力。强力与纤维的粗细有关，所以对不同粗细的纤维，强力没有可比性。

2．相对强度拉断单位细度纤维所需要的强力称为相对强度，即纤维的断裂强力与线密度之比，用以比较不同粗细的纤维拉伸断裂性质的指标，单位为N/tex。

3．强度极限纤维单位截面积上能承受的最大强力，单位为帕斯卡（Pa）。

4．断裂长度以自身重量拉断纤维所具有的长度，单位为千米（km）。

纤维的断裂强度通常用强力试验机测定。断裂强度高，纤维在加工过程中不易断头、绕辊，最终制成的纱线和织物的牢度也高；但断裂强度太高，纤维的刚性增加，手感变硬。（二）断裂伸长

纤维拉伸时产生的伸长占原来长度的百分率称为伸长率。纤维拉伸至断裂时的伸长率称为断裂伸长率（Elongation at break），它表示纤维承受拉伸变形的能力。

断裂伸长率大的纤维手感比较柔软，在纺织加工时，可以缓冲所受到的力，毛丝、断头较少；但断裂伸长率也不宜过大，否则织物容易变形。普通纺织纤维的断裂伸长率在10% ～30%范围内比较合适。但对于工业用强力丝，则一般要求断裂强度高、断裂伸长率低，使其产品不易变形。

（三）初始模量

初始模量（Initial modulus）亦称弹性模量或杨氏（Young s）模量，为纤维受拉伸而当伸长为原长的1%时所受的应力，即应力－应变曲线（或称负荷—伸长曲线）起始一段直线部分的斜率，单位为N/tex，如图1-5中直线OY的斜率。初始模量表示试样在小负荷下变形的难易程度，反映了材料的刚性。