纺织材料的热学、电学和光学性质教学课件PPTVIP

1、纺织材料的热学、电学和纺织材料的热学、电学和 光学性质光学性质 page 2 第一节 热学 n 比热比热 n定义：定义：质量为1g纺织材料温度变化1所吸收 （放出）的热量 n单位：单位：j/g page 3 n 导热性： 在有温度差的情况下，热量从高温向低温传递， 这种性质称为导热性。 n 保暖性：纺织材料被包覆体温度的性能称为保暖性。 1. 基本指标 (1)(1)导热系数导热系数 n定义：材料厚度为材料厚度为1m1m，两表面之间温差为，两表面之间温差为11， 每小时通过每小时通过1m1m2 2材料所传导的热量。材料所传导的热量。 n单位：kcal/mh； w/m page 4 常见纤维的导热

2、系数（在室温常见纤维的导热系数（在室温2020时测得）时测得） 纤维种类(wm/m2)纤维种类(wm/m2) 棉0.071-0.073涤纶0.084 羊毛0.052-0.055腈纶0.051 蚕丝0.050-0.055丙纶0.221-0.302 粘纤0.055-0.071氯纶0.042 醋纤0.050空气0.026 锦纶0.244-0.337水0.599 page 5 (2)(2) 绝热率绝热率t 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。 page 6 (3)(3)克罗值克罗值(clo)(clo) 在室温在室温

3、2121摄氏度，相对湿度小于摄氏度，相对湿度小于50%50%，气流为，气流为10cm/s10cm/s （无风）的条件下，一个人静坐不动，能保持舒适状（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态，此时所穿衣服的热阻为1 1克罗值。克罗值。 clo clo越大，则隔热保暖性越好。越大，则隔热保暖性越好。 page 7 2. 2. 影响纤维导热性能的因素影响纤维导热性能的因素 n 分子量的大小 在同一温度下，分子量越高。 n 温度与回潮率的影响 t 因为随温度增加，分子的振动频率加大，使 热量能籍此得到更好的传递。 水分越多，越大，保暖性越差.在同样温湿度条件 下，吸湿

4、能力比较好的纤维，导热性比较好。 page 8 3. 3. 纤维集合体的体积重量纤维集合体的体积重量 n 保暖与否主要取决于纤维层中夹持的静止空气数量。 n 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。 n 纤维层的体积重量在0.03-0.06g/cm3，最小，保暖性 最好。 page 9 4. 4. 增强服装保暖性的途径增强服装保暖性的途径 n 尽可能多的储存静止空气； （中空纤维、多衣穿着、不透水） n 降低w%； n 选用低的纤维； n 加入陶瓷粉末等材料 page 10 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

5、，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。 形变形变 温度温度 i ii iii 二二. . 纤维的热机械性能纤维的热机械性能 page 11 在区域在区域i，温度低，纤维在外力作用下的形变，温度低，纤维在外力作用下的形变 小，具有虎克弹性行为，形变在瞬间完成，当外力小，具有虎克弹性行为，形变在瞬间完成，当外力 除去后，形变又立即恢复，表现为质硬而脆，这种除去后，形变又立即恢复，表现为质硬而脆，这种 力学状态与无机玻璃相似，称为玻璃态。力学状态与无机玻璃相似，称为

6、玻璃态。 玻璃态玻璃态 温度温度 形变形变 i ii iii page 12 随着温度的升高，形变逐渐增大，当温度升高到随着温度的升高，形变逐渐增大，当温度升高到 某一程度时，形变发生突变，进入区域某一程度时，形变发生突变，进入区域ii，这时即使，这时即使 在较小的外力作用下，也能迅速产生很大的形变，在较小的外力作用下，也能迅速产生很大的形变， 并且当外力除去后，形变又可逐渐恢复。这种受力并且当外力除去后，形变又可逐渐恢复。这种受力 能产生很大的形变，除去外力后能恢复原状的性能能产生很大的形变，除去外力后能恢复原状的性能 称高弹性，相应的力学状态称高弹态。称高弹性，相应的力学状态称高弹态。 温

7、度温度 形变形变 i ii iii 玻璃态玻璃态 高弹态高弹态 page 13 当温度升到足够高时，聚合物完全变为粘性流体，当温度升到足够高时，聚合物完全变为粘性流体， 其形变不可逆，这种力学状称为粘流态。其形变不可逆，这种力学状称为粘流态。 温度温度 形变形变 i ii iii 玻璃态玻璃态 高弹态高弹态 粘流态粘流态 玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态。玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态。 page 14 形变形变 温度温度 i ii iii 玻璃态玻璃态 高弹态高弹态 玻璃化转变区玻璃化转变区 tg 粘流态粘流态 粘弹态转变区粘弹态转变区 tf page 15 纤维的热机

8、械性能纤维的热机械性能曲线的特点曲线的特点 （1 1）四个温度）四个温度 a.a.玻璃化温度玻璃化温度tg 定义：非晶态高聚物大分子链段开始运动的最低温度或由 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。玻璃态向高弹态转变的温度。 b.b.粘流温度粘流温度tf 定义：非晶态高聚物大分子链相互滑动的温度，或由高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。弹态向粘流态转变的温度。 page 16 c. c. 熔点温度熔点温度tm 定义：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。 高聚物的tm 低分子的tm。 d. d. 分

9、解点温度分解点温度td 定义：高聚物大分子主链产生断裂的温度。 page 17 （2 2）两个转变区：）两个转变区： 玻璃化转变区，粘弹态转变区 （3 3）三种力学状态）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：大分子开始变形 page 18 三三. .耐热性耐热性 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。 定义：定义： 耐热性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。 page 19 2. 2. 常用纤维耐热性：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

10、纶锦纶维纶 碳纤维、玻璃纤维相当好。 page 20 四、阻燃性 n 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 4.不燃纤维 指标： 极限氧指数loi：指点燃纺织材料后，放在氧-氮大气里维持 燃烧的最低含氧量体积百分数。 极限氧指数越大，纺织材料越难燃 page 21 五、热收缩性 （1 1）定义）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 2）指标：）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： page 22 a.a.沸水收缩率：沸水收缩率： 一般指将纤维放在100c的沸水中处理30min，晾干后 的收所缩率； b.b.热空气收缩率：热空气收缩率： 一般指用180、190c、210c热空气为介质处理一 定时间（如15min）后的收缩率； c.c.饱和蒸汽收缩率：饱和蒸汽收缩率： 一般指用125-130c饱和蒸汽为介质处理一定时间 （如3min）后的收缩率。 page 23 五、纤维的热塑性和热定型五、纤维的热塑性和热定型 1.