纤维的分类及发展

1、第一章 纤维的分类及发展，耐强碱，耐；弹性和弹性恢2、棉，麻，丝，毛纤维的主要特性是什么？试述理由及应该进行的评价。 棉纤维的主要特性： 细长柔软，吸湿性好（多层状带中腔结构，有天然扭转） 有机溶剂，耐漂白剂以及隔热耐热（带有果胶和蜡质，分布于表皮初生层） 复性较差，不耐强无机酸，易发霉，易燃。麻纤维的主要特性：麻纤维比棉纤维粗硬，吸湿性好，强度高，变形能力好，纤维以挺爽为 特征，麻的细度和均匀性是其特性的主要指标。 （结构成分和棉相似单细胞物质。 ） 丝纤维的特性：具有高 强 伸度，纤维细而柔软，平滑有弹性，吸湿性好，织物有光泽，有 独特 “丝鸣 ”感， 不耐酸碱（主要成分为蛋白质） 毛纤维

2、的特性：高弹性（有天然卷曲） ，吸湿性好，易染色，不易沾污，耐酸不耐碱（角蛋 白分子侧基多样性） ，有毡化性（表面鳞片排列的方向性和纤维有高弹性）“原料名称 +浆+纤维” 或 “ 原料名称 +黏胶”。 直接根据纤维来源命名，丝纤维是根据“植物名+蚕丝”构成。以化学组成为主，并形成学名及缩写代码，商用名为辅，形成商品名或俗 称名。3、试述再生纤维与天然纤维和与合成纤维的区别，其在结构和性能上有何异同？在命名上 如何区分？ 答： 一、命名再生纤维：天然纤维：合成纤维：二、区别 再生纤维：已天然高聚物为原材料制成浆液，其化学组成基本不变并高纯净化后 的纤维。天然纤维：天然纤维是取自植物、动物、矿物中

3、的纤维。其中植物纤维主要组成物质 为纤维素，并含有少量木质素、半纤维素等。动物纤维主要组成物质为蛋 白质，但蛋白质的化学组成由较大差异。 矿物纤维有 SiO2 、Al2O3、Fe2O3、 MgO 。合成纤维： 物，纺制的纤维以石油、煤、天然气及一些农副产品为原料制成单体，经化学合成为高聚7、试述高性能纤维与功能纤维的区别依据及给出理由。高性能纤维（HPF）主要指高强、高模、耐高温和耐化学作用纤维，是高承载能力和高 耐久性的功能纤维。功能纤维是满足某种特殊要求和用途的纤维，即纤维具有某特定的物理和化学性质。 其中功能纤维有抗静电和导电纤维、 蓄热纤维、 远红外纤维、 防紫外线纤维、 阻燃纤维、

4、光导纤维、弹性纤维、抗菌防臭纤维、变色纤维、香味纤维、变色纤维等，均具有相应的特 殊用途。高性能化纤维有对位间位芳纶、PBOf维、P EEK千维、聚四氟乙烯纤维、碳纤维等，具有高强、高模、耐高温和耐化学作用等性质。功能化纤维是以高感知性、 高吸湿性、 高防水性、 高透湿行、 发光、 发电、 导电、 导光、 生物相容性、高吸波、高分离、高吸附、产生负离子、能量转换、自适应和自行修复等功能 实现为目的，而高性能化纤维则以从高强、高模、耐高温发展为超高强、超高模量、超耐高 温、耐化学作用为目的。9、你所认为的纤维未来应如何发展？你所感觉的纤维发展及未来最主要的问题是什么？1. 在天然纤维方面。积极寻

5、求和开发新的和可持续发展的天然纤维资源是极为重要的。2. 在再生纤维方面。依靠天然生长的纤维在纤维长度、细度、和性能上较难控制，有时无法用于纺纱。而且天然纤维素、蛋白质物质，并非能直接满足纺用纤维的要求， 加上废弃的纤维及其制品，人们极有必要解决这些物质的再生利用。3. 在合成纤维方面。仿生化、功能化、高性能化纤维将是今后的发展方向。最主要的问题：由于人口膨胀、环境的污染和恶化，自然资源与能源的匮乏， 人类对物质量的需求提高，人类穿、用消耗的资源-纤维将成为未来发展中必须直面的问题。在纤维未来的发展中，人类应该更多的关注已有纤维的使用和再生利用，可持续天然纤维的开发利用，低能耗、清洁化纤维的加

6、工，即特别关注大宗类纺织品用纤维资源的可持续性。工艺纤维，马海毛，山羊绒，马克隆值第二章纤维的结构特征3.天然纤维素纤维有哪些主要结构特征？棉纤维的结构与特征（1）分子构成及分子间结构分子式为（C6H10O5）棉纤维大分子的聚合度为 600015000，分子量为12.43百万. 其氧六环结构是固定的，但六环之间夹角可以改变，所以分子在无外力作用的非晶区中，可呈自由弯曲状态。2-9。（20。30° ）的影响，故纤维中约2/3为结晶部分，结晶晶格是单斜晶系，见图 棉纤维大分子取向度较高，主要是次生层原纤排列的螺旋角在 纤维强度较麻纤维低，但伸长较大。CH3OHH OH0nhlH 0H（2

7、）细胞形态与构成610 个/mm ;封闭，尾端稍细为截断开口状，是棉纤维是细长的，有天然转曲，纤维转曲数一般为 截面呈腰圆形带中腔；为扁平管状纤维，头端变细、 单细胞纤维。棉纤维的形态结构如图 2-10所示，最外层是表皮和初生层，中心是瘪了的中腔， 纤维的主要构成是沉积生长增厚的次生层（S层）。中腔Ss2(r3(rSi2(r 35”初生胞壁果胶區 “ A蜡川质儿表皮层(3)各层次结构表皮层是初生层外的一层薄薄的外皮，由蜡质、脂肪与果胶的混合物组成，具有润滑、 防水作用。表皮层有细丝状皱纹，是纤维干燥收缩形成的，一般与次生层的原纤方向一 致。皱纹深度和间距约为0.2，长度可达以上。初生层在表皮层

8、内侧，是纤维的初生胞壁，由网状原纤组成。初生胞壁厚度仅为0.1重量占纤维重量的 2.5%2.7%，网状原纤结构，与纤维轴呈70°90°倾角，梢部的倾角比基部大，形成对纤维整体的形态约束和保护，是纤维吸湿膨胀复圆后，直径或周 长不变的主机制。初生层不是结构均一的物质，分为三层：外层基本是由果胶物质和蜡 状物质组成，第二、第三层纤维素呈绕纤维轴旋转的网状结构。次生层在初生层里， 是由纤维素在初生胞壁内沉积而成的原组织，占纤维总质量的90%以上。次生层分为三个基本层，S1、S2、S3依次向内。最外薄层为次生胞壁S1，厚度小于，由平行排列的原纤组成，原纤与纤维轴呈20°3

9、5°螺旋状排列，较为致密。S1层的里层是次生层 S2,厚约1，是棉纤维主体，全部为纤维素，原纤与纤维轴的螺旋 角约为25°,螺旋的方向周期性地换向，在一根纤维中换向可达50次以上。S2层由原纤呈平行螺旋状相互堆砌而成，微原纤间形成空隙，使棉纤维具有多孔性。在S2次生胞壁的里面是第三层次生胞壁S3,厚度小于。S2中的原纤螺旋排列所致。原纤螺旋方向大多与转曲 这是因为原纤的换向频率远高于纤维的转曲频率。棉纤维中原 除去纤维天然转曲的影响后，大体都在20°23°。次生层有明显的 日轮”结构，共有2540层，每层厚0.1。相邻的S1、S2、S3层间 的螺旋方向往

10、往是相反的。棉纤维的天然转曲是由于次生层 方向一致，但也有例外， 纤的螺旋角因品种而异，棉纤维的中腔又称胞腔,腔壁存在原生质残渣，为蛋白质、矿物盐和色素等。胞腔的复圆截面积约为棉纤维截面积的1/10。其颜色确定了棉纤维的颜色。中腔是纤维内最大的空隙，是棉纤维染色和化学处理的重要通道。麻纤维的结构特征由于麻的种类很多，虽有相关单纤维结构的研究，但较为专门化及各不相同，此处不作 详述，仅在纤维鉴别中给出一般形态结构。作为非单纤维纺纱应用的麻纤维，还多了一 个结构层次，即单纤维加胶质的复合结构。虽然连续相的胶质含量少，约为10%16%的截面积，但与单细胞麻纤维的作用因构成复杂而变得复杂。4. 试讨论

11、羊毛和与蚕丝的不同层次结构及特征，并举例说明其异同点，及对其性质的影响。答：羊毛纤维是多细胞结构体。有两类细胞：鳞片细胞和皮质细胞。鳞片细胞是表皮细胞， 由细胞间质CMC粘接组合成羊毛表面的连接覆盖层。皮质细胞有正皮层和副皮层之分，纺 锤形的正，副皮层细胞也有细胞间质CMC粘接组合成连续的羊毛纤维芯层，有些羊毛中还有仲皮层细胞。较粗的羊毛在皮质层中心还有髓腔，成为髓质层。卷曲？保暖？摩擦毡化?羊毛的正皮质细胞原纤化结构明显， 层次分明。基本组合方式是：基原纤7微原纤7巨 原纤7细胞。羊毛的副皮质细胞也是原纤化结构， 但无明显的巨原纤结构， 即:基原纤7微 原纤+细胞核残留物7细胞。羊毛纤维的结

12、构组成见下图：lam£-内衆叫片«!fife IV*3 Own)午to处i «离ACMC 40帚_1再曲蚕丝的各层次结构综合示意图如下:丝胶有四层包,r（或称一 大分子的 远程 大小用分子蚕丝由丝胶和丝素构成， 丝胶包裹于丝素之外。 丝素是蚕丝纤维的主体。 裹层。丝素由巨原纤7原纤7微原纤7基原纤四级结构组成。但蚕丝无细胞羊毛纤维中的皮质层细胞和蚕丝纤维中的丝素均具有明显的原纤化结构。 结构。7. 何谓纤维的分子内和分子间以及织态结构？对纤维的性能有何影响？通常将大分子结构分为 分子内（分子链）结构和分子间（超分子）结构两部分。分子链 结构是指单个分子的结构，也是

13、大分子的化学结构，简称链结构或化学结构。【链结构又分为讨论链节（单基）组成及结构的近程结构和讨论分子链空间形态的远程结 构。近程结构，即构成和构型必须经过化学键的断裂和重组实现，属一级结构 次结构）。大分子的构成是链节中原子和键的组成及序列，不涉及空间排列。 构型是指链节内各原子和基团通过化学键固定的空间排列以及链节间的排列顺序。 结构包括大分子的大小及分布、尺寸和构象。分子的远程结构属二级结构。量、聚合度来表示，分布表示大分子量或聚合度或长短的离散性。 尺寸是指分子的占有 空间，构象则是指大分子链在空间的形态， 分为微构象）和宏构象。构象表达以分子链节 间链发生内旋转造形及其可能性。】分子间

14、的结构属三级结构或称三次结构，就是前面所提的聚集态结构，而若干大 分子聚集体或不同组份大分子聚集体的相互共混、复合，组合体是更高层次的结构体， 属高次结构，或称织态结构。纤维的多重原纤结构就是典型的 织态结构。三次结构及其 以上的结构不属分子结构。显然纤维大分子的构成表示不同原料的纤维，如棉、毛、涤、锦纶纤维等；不同 构型和构象的纤维表示组成大类中不同结构特征的纤维，如等规与间规聚丙烯纤维和羊毛与蚕丝纤维；不同分子间结构的纤维则表示同种分子结构不同高次结构的纤维，如粘 胶、富纤、Modal、Lyocell 纤维。第三章纤维形态的表征3、何谓主体长度、品质长度、上四分长度、上半部长度？其间有何关

15、系？主体长度：是指一批棉样中含量最多的纤维的长度。在长度频率分布中是频率值最大的那组纤维的长度，即 dw（l）/dl=0时的I值，记为Lm。品质长度：为棉纺工艺上确定工艺参数时采用的长度指标，又称右半部平均长度。是指比主体长度长的那一部分纤维的重量加权平均长度。若已知主体长度Lm以上的纤维的含量比C,则以r(x)=C处作r(x)曲线的切线交横坐标的长度即为品质长度Lq.上四分位长度：取 0L的中点A作水平线交轮廓 LC B于Li，由L1作垂线交0B于B;取 E2 (令OB=OB/4)作竖直线交轮廓 LB于L2,再取L2B2的中点A作水平线交轮廓线 LB于Ls； 由Ls的垂线交0B轴得B。此时，

16、取0B的上四分位B4,即OB=OB/4。由B4作竖直线交LB得 L4B4，称为有效长度，也称上四分位长度。B2 B4B5B1 B3B1/2.上半部平均长度：若取r(x)=0.5处与r(x)曲线的切线，则可得上半部平均长度8、.纤维的细度不匀指哪些？纤维长度上的细度不匀和截面不匀如何测量？ 答：纤维的细度不匀主要包括两层含义：一是纤维之间的粗细不匀，二是纤维本身 沿长度方向上的粗细不匀。纤维细度不匀的测量方法有： 1称重与长度的测量 称重与长度结合的测量，简称称重法，主要解决纤维的线密度指标测量。2直径测量法（1）传统的显微镜观测法此方法又称为显微镜投影测量法， 多用于圆形或近圆形纤维直径的测量

17、， 源于近圆形羊毛纤 维的测量。棉纤维较多地采用气流仪法，其次为切断称重法；毛纤维几乎采用 OFDA 和 LaserScan 方法，其次为显微镜法和气流，仪法； 麻纤维为切断称重法，其次套用显微镜法或 OFDA 法； 丝纤维大多为绞丝称重法（类切断称重） ，其次显微镜法； 化纤短纤根据毛型、棉型分别采用各自纤维在纺织加工工艺体系中的测量方法，（2）OFDA 法 （3）激光纤维直径测量法 3气流仪法 4振动测量法 其中常见的纤维所用的细度不匀的测量方法有： 化纤长丝一般用绞丝称重，或显微镜法，其次为振动法。CCD 摄像和计算机图像处“V字形夹角等，通过形态准确定位测量，线性纤维截面不匀的测量方法

18、： 纤维截面不匀特征的测量目前只能通过切片显微镜观察进行，而 理 与分析技术的应用如内凹，多叶不对称， 回归趋势线等得到准确的表征。细度表达方式，及其相互转化。第四章 纤维的吸湿性4、 .纤维吸湿等温，等湿，变压线的条件与结果为何？ 答： 等温线条件：一定温度和压力。结果：相对湿度较小时，回潮率增加率较大；相对湿度在15%70% 范围内，纤维材料的回潮率增加较小； 当相对湿度很大时， 平衡回潮率的增加率也较大， 吸湿等温 线呈反 S 型。等温线条件：一定湿度和压力。结果：温度越高，平衡回潮率越低；高温高湿时，平衡回潮率略有增大。 等压线条件：温度，湿度基本不变。结果：近似正比线性关系，低气压易

19、使水分蒸发，故平衡回潮率较低，但气压 引起的平衡回潮率相对变化较小。标准大气压8.讨论吸放湿滞后现象的因素并给出解释。产生原因：能量获得概率的差异 在吸湿过程中，水分子是高速的自由颗粒，本身具有动能和较大的运动过程，而在放湿 过程中，水分子是被吸附的水分子，或是液态的水分子。运动能量低，活动范围小，要 脱离和蒸发必须获得能量。而这一能量的获得，取决于其他高速运动粒子的碰撞，存在 一个发生概率，或是取决于更高的温度。但放湿与吸湿的环境条件是一致的，因此存在 明显的能量与概率差异。水分子进出的差异 在纤维吸湿的过程中，纤维内的通道和位置是敞开和空着的，水分子可以很方便的从任 意通道进入空位而被吸附

20、，并且吸附可以同时，多位进行。而在放湿过程中，各通道已 经被占位的水分子和液态水堵塞，水分子的进出必须挨个进行，是单方向的，而且存在 通道变化产生的死穴而无法退出。这种进容易，出困难，进快递，出慢速，进多通道， 出单方向，是明显的滞后。纤维结构的差异 纤维结构的差异主要体现在吸湿后纤维不可逆的膨胀与微结构的变化。 由于水分子的挤 入，纤维分子间，微结构单元间的距离会被拉开，孔隙和内表面增大，这种变形往往是 塑性的。因此在无外力的作用下，不会自动回复，因而导致吸湿条件的改善，纤维能保 持更多的水，阻碍水分子的离去。同时，水分子的进入会使部分不完整的结晶体形成连 续的无序区，这种变化也是无法回复的

21、。因此，有更多的机制保留水分。水分子分布的差异 水分子在纤维吸放湿时的浓度不一致，而且浓度的分布也不是一致的。吸湿时，水气浓 度外高内低，是连续单调下降的，放湿时，水气浓度是内高外低，不仅分布不均匀，还 时有不连续特征，连续的梯度差作用，可是水分子同步地向内扩散、移动;不连续的，分布不均匀的浓度差会使部分水分子在移动外退，另一部分无梯度差而不移动，尤其是液 态水的内层。因此，存在明显的进入与退出的差别。热能作用的差异 水分子进入纤维附着或停留将释然放热能，使纤维内的温度升高，有利于分子的在运动 和调整，或使纤维分子运动和纤维膨胀而消耗此功能，后者有利于水分的在进入。但水 分子的退出需获取能量而

22、运动，这使纤维温度降低，不利于水分的运动与扩散。因此， 水分子的退出所需的主要能源形势 热能不足，即进来时的动能不可能都以热能的形式储存，已经耗散或发生其他的转变。1、2、3、4、5、12、纤维吸湿后，其力学性质如强力、模量、伸长、弹性、刚度等随之变化。 一般纤维，随着回潮率的增大，其强力、模量、弹性、刚度下降，伸长率增加。其原因是大 分子链间的相互作用减弱，分子易于构象变化和滑移，故强力、模量下降，伸长增加。 不吸湿的纤维，一般这类性质不发生变化。分子量较大的棉、 麻纤维还会吸湿而强度略微上升。 这是因为吸湿使大分子受力的不均匀性， 由于分子间作用的部分解开与调整， 得到改善。当纤维受力时，

23、承力的大分子根数增多，反 而使纤维强度增大。纤维吸湿后，纤维的脆性、硬度有所减弱，塑性变形增加，摩擦系数有 所增大。吸湿平衡率，标准（公定 ）回潮率，实际回潮率，及其公式和计算。第五章 纤维的力学性质2. 试描述典型的纤维拉伸曲线与纤维微观结构间的关系拉伸这时纤维开始受力时，其变形主要是纤维大分子链本身的拉伸，即键长、键角的变形， 曲线接近直线，基本符合虎克定律。 当外力进一步增加， 无定形区中大分子链克服分子链间次价键力而进一步伸展和取向， 一部分大分子链伸直，紧张的可能被拉断，也有可能从不规则的结晶部分中抽拔出来。次价键的断裂使非结晶区中的大分子逐渐产生错位滑移，纤维变形比较显著， 模量相

24、应逐渐减小，纤维进入屈服区。 当错位滑移的纤维大分子链基本伸直平行时， 大分子间距就靠近， 分子链间可能形成新的次 价键。这时继续拉伸纤维， 产生的变形主要又是分子链的键长、 键角的改变和次价键的破坏， 进入 强化区， 表现为纤维模量再次提高， 直至达到纤维大分子主链和大多次价键的断裂， 致使纤 维解体。1、纤维的拉伸曲线（负荷伸长曲线）和应力应变曲线有何异同？如何由拉伸曲线转变 成应力应变曲线？在应力应变曲线上可以得到哪些纤维力学性质指标，并如何求得？3、试解释初始模量、屈服点、断裂比功、弹性回复率、粘弹性、动态力学性质的物理意义。答: （ 1）拉伸曲线是针对同种纤维来表示伸长和负荷的关系，

25、而应力应变曲线用来比较各（2） 作横坐标，（3）（4）种纤维的拉伸性能，两种曲线可用同一曲线表示，仅坐标单位标尺不同而已。如果将负荷除以试样的线密度得到应力作纵坐标，将伸长除以试样长度得到应变可得应力应变曲线。强伸性能指标:强力、断裂强度、断裂应力、断裂长度、断裂伸长率。初始模量指纤维拉伸曲线的起始部分直线段的应力与应变的比值，初始模量越大， 纤维易变形，弹性性能好；反之则纤维刚性强，弹性性能差。（5）屈服点:在纤维的拉伸曲线上伸长变形突然变得很容易时的转折点。（7）（8）（9） 特征。（6）断裂比功:一是拉断单位体积纤维所需做的功；二是拉断单位线密度与单位长度 纤维材料所需做的功。弹性回复率

26、:急弹性变形和一定时间内弹性变形占总变形的百分比。粘弹性:纤维变形的回复能力。动态力学性质:纤维在变负荷作用下的应力应变关系及由此表现出来的力学性质9. 纺织纤维弹性回复性能有哪些指标?讨论其与纺织品性能之间的关系答（1） 弹性 指针表示纤维弹性的常用指 针是弹性回复率 e£. 它是指急弹性变形 £3（£1 ）和一定时间内的 缓弹性变形£4占总变形即的百分率，即:de6=（ £,+ 印）/ 可 X 100%=一 X 100%oe还可以弹性回复率或功回复系数 ew表示纤维的弹性，即:eW晋X 100% =面积議X 100%，式中We为弹性回复功；

27、W为拉伸伸长的总功。上a）为常用的等速伸长型的拉伸述两个弹性指针值随采用拉伸的试验机的类型不同而不同（机图;（2）羊毛纤维的大分子是螺旋结构，大分子柔曲性好，又有氢键，盐式键等结合点，还有二硫键，形成网状结构，所以性能良好。棉麻，粘胶纤维等大分子刚性强，柔曲性差，分子链间的极性强，弹性很差。锦纶的大分子是平面锯齿形，大分子间结合点主要是极性基团-NH-与-CO-所形成的酰胺键, 其中-NH2-CH2-链段柔曲性好，弹性优良。涤纶的弹性也很好，而急弹性变形所占的比例 要比锦纶大，锦纶的缓弹性变形部分较高。一般弹性好的纤维制成的织物耐磨性好，耐疲劳性能良好。锦纶的综合弹性回复性最好， 锦纶的织物耐

28、磨性特别优良均与其弹性优良有关。13、试述纤维疲性能与纤维拉伸性能与弹性回复性能以及实验条件间的关系答：纤维的拉伸断裂功大，纤维的弹性回复性能好，则在反复循环的加卸负荷过程中产 生的塑性变形不易积累，因而不易很快达到纤维的断裂伸长率，或外力做功不易很快积累到纤维的断裂功，纤维疲劳寿命增加。 纤维的结构缺陷多， 易于疲劳，因为内部结构的缺陷和 表面裂痕、裂缝等是材料受力时的应力集中源，它能加速材料的疲劳破坏。纤维材料的正切内耗tgo越大，在疲劳过程中，材料易发热，易使纤维产生热老化，影响其疲劳寿命，如轮 胎帘子线、运输带等。在反复循环加减负荷过程中，如果每次加荷的值较小或每次循环伸长率较小，加负

29、荷停 顿时间较短，卸负荷后停顿时间较长， 都不易使纤维产生不可回复的塑性变形，累积的功耗小，使纤维材料的耐久度提高。与其他材料一样，纤维材料也有类似的疲劳曲线。随着疲劳试验中负荷（或变形）振幅的降低，是纤维的疲劳寿命增加。当其振幅降低到一定值时，疲劳寿命在理论上可达到无限大。这一负荷幅值的相应应力称为临界应力（oc）,即外力低于临界应力时，纤维疲劳寿命味无穷大而不会疲劳损坏。第六章纤维的表面性质9讨论摩擦和浸润的各向异性。答：摩擦是指两物体间接触并发生或将要发生相对滑移是的现象。影响摩擦效果的因素有A.相对滑移速度 B.表观接触面积 C.正压力的影响 D.表面粗糙程度E.表面硬度F.纤维外观形

30、 态及表面附着物G.环境温湿度摩擦包括（1）对称与非对称摩擦a. 对称摩擦：为双变点接触摩擦，称为X ”摩擦。b. 非对称摩擦：为单变点接触摩擦，称为牛”摩擦。不同方向摩擦拉伸拉伸a.摩擦的各向异性b.差微摩擦效应F顺小A ''移动量逆鳞片 梢一T 一 R顺鳞片x弱作用,强作用，且（2）浸润；1.平衡与非平衡浸润纤维的浸润，或称纤维的润湿，是指纤维与液体发生接触 时的相互作用过程。这一过程有可以达到平衡不变的液体形状的浸润，称为平衡态浸润,又称静态浸润；气体SV固体但也有液体形态一直在变化铺展的浸润，称为非平衡态浸润，或称铺展浸润，又称动态 浸润。2. 浸润滞后性。浸润滞后性是

31、指固体表面第一次浸润和第二次浸润间存在的差异，且第 一次浸润角e1恒大于第二次浸润角 e 2.3. 伪浸润现象。伪浸润现象是指由于材料的表观形态与真实形态存在差异，或材料表面不同组份的组合使液滴的三相交汇点落在某一位置或组份中，而引起的表观接触角不能表达或不能完全表达真实浸润性的现象，前者称为形态伪浸润；后者称为组份伪浸润。10、试给出纤维摩擦中的基本现象及其产生原因和相互关系 1相对滑移速度的影响(6-3)jiS, jiD)静摩擦力Fs大于动摩擦力Fd , S D表：纤维的动、静摩擦系数（纤维1ID粘胶与粘胶0.350.26锦纶与锦纶0.470.40羊毛与顺鳞片方向0.130.11羊毛逆鳞片

32、方向0.610.38同纤维方向0.210.15羊毛与顺鳞片方向0.110.09粘胶逆鳞片方向0.390.35羊毛与顺鳞片方向0.260.21锦纶逆鳞片方向0.430.35随后人们的实验又发现，摩擦力F或摩擦系数与滑动速度 v相关图：滑动速度v与摩擦系数i的关系(2)表观接触面积的影响(6-4)式中，a为与粗糙度和材料硬度相关的常数。(3) 正压力的影响许多实验证明，两物质间的正压力N的大小与摩擦并非线性关系，即(4) 表面粗糙度的影响r与卩的关系如图所示。粗糙度rO图：摩擦系数 卩与粗糙度r的关系(5 )表面硬度的影响(6) 纤维外观形态及表面附着物的影响(7) 环境温湿度的影响2. 粘滑现象

33、纤维间相对低速滑移时，会发生时而保持不动 又相对快速滑移(滑)，这种现象称为粘-滑(粘)，纤维产生变形或同向移动；时而stick slip)现象。下移动板上滑动块(Fs,Fd)(a)图：粘一滑过程及摩擦力曲线加 旳 他力擦摩T=75g20=50g010-410-3 10-2 10-1100101 102滑移速度(m/min )图：纤维摩擦中的粘一滑现象3. 摩擦的对称性及方向性(1)对称与非对称摩擦a.对称摩擦：接触点T小，T大纤维AT大, T小(b)非对称摩擦对称摩擦图：纤维的对称和非对称摩擦示意图b.非对称摩擦：(2)不同方向摩擦a. 摩擦的各向异性:b. 差微摩擦效应：=T= R逆鳞片

34、顺鳞片逆壬顺顺、 顺 一>逆强作用，且大逆 >弱作用，=0图：羊毛差微摩擦效应回缩毎F顺小A": 移动量图：羊毛毡缩过程示意图羊毛的缩绒，优缺点？11、试讨论浸润中的各现象及其产生原因纤维的浸润与芯吸都是讨论纤维与液体(一般指水)的相互作用的。只是浸润较多地表达单纤维或纤维集合体表面或表观与水的相互作用。一、纤维浸润现象1. 平衡与非平衡浸润(1)平衡态浸润对于平衡态浸润，可以发现如图6-27的稳定状态。所谓平衡，也就是说气，液固三相交汇点b不发生移动，该点受力达到平衡。X轴向合力为0，则有：SV SL LV COS著名的Young-Dupr e方程。y I / LV气体

35、! f、SV 內 SL、XrnfWyx固体iai图6-27 平衡浸润模型根据 角的大小，可以将浸润分成表6-4的五种情况。Wsi表示。表6-4平衡浸润的几种形式e可否浸润cos e状态e = 0 °完全浸润1或称铺展0 < e <90可浸润0正浸润e =90无浸润0零浸润90 e 180不可浸润0负浸润e =180完全不浸润1随遇稳态产生原因：液体对固体的浸润，是固体对液体的吸附能所致，用粘着功Wsi = iv sv si根据Wsi的大小可以得出平衡态浸润的五种情况(2)铺展浸润，也叫非平衡过程必要条件是Wsi > Wii ,恒成立.2. 浸润的滞后性指固体表面第一

36、次浸润和第二次浸润间存在的差异,且第一次浸润角1大于2,即被称为滞后角.,或材原因：浸润的滞后性是由浸润的表面清洁作用 ，或残留和固结水分子的亲和作用 料浸润后的表面结构变化的作用引起的 ，解释较多，是一值得探讨和测量的问题3. 伪浸润现象所谓伪浸润现象是指由于材料的表观形态与真实形态存在差异，或材料表面不同组份的组合使液滴的三相交汇点落在某一位置或组份中，而引起的表观接触角不能表达或不能完全表达真实浸润性的现象。原因(1)形态的影响图6-28粗糙表面浸润模型图(2)组份的影响图6-29不同组份表面的浸润模型13、说明纤维集合体芯吸和拒水的基本条件和控制参数？答：纤维集合体芯吸基本条件和控制参

37、数纤维几何体的浸润有毛细吸水的现象称为芯吸。芯吸作用，除了单纤维的浸润作用外，还有孔隙形状因子的影响。假如纤维和液体都固定，而只是孔隙尺寸的变化，芯吸的程度就不同。2 iv.cosP =典型的毛细光压力 P方程为:式中：r为毛细管的等效半径,r仅为形状参数。当r增大，纤维间隙增大，芯吸压力P下降，浸润作用减弱，当r变小,即纤维间空隙变小,芯吸压力上升，毛细浸润作用加强。事实上，在毛细管垂直状态下，当r值大于液体表面月牙弧的曲率半径时，芯吸便停止。即毛细管垂直状态时，因重力作用存在极限值。当r 时：P=0,水平状态下，当r大到一只要水源定程度时，一种是液体分离，回到浸润的平衡或铺展状态，一种是如

38、平常的水管, 足够，将不停地流动。毛细管.2r图 6-38无毛细作用时液体的状态纤维集合体拒水基本条件和控制参数根据力学平衡原则，液面垂直方向作用力之和应该为零。即：cos ()* d 工 h g4式中：为液体表面张力；d为孔隙的等效直径;为液体的密度；h为液柱高度；g为重力加速度的值。图（a）中织物的拒水高度为：hp-4cos (一d g2织物能够拒水的必要条件是越大,hp越大时：，2织物拒水的第二条件才是孔隙等效直径d。在织物不可侵润的条件下，与成反比，d愈小,织物愈拒水。图6-39纤维正、负浸润时的芯吸模型图15、摩擦和浸润作用对材料的粘结有何贡献？如何提高浸润性和摩擦性？答：(1)在纤

39、维成纱过程中，纤维是靠其相互间的摩擦作用成网，成条，滑移变细，纠缠结合成纱的，并具有一定的力学性能。 在织物成形过程中， 也是靠纱线间的相互作用，使其以 交织点或编结固定，形成形状稳定，具有力学强度，又多孔通透，柔软舒适的织物。对于非 织造布的成形，更是靠纤维表面的摩擦性能，使纤维可以在无任何粘结剂的帮助下，仅靠纤维间的纠缠和摩擦使其成形并具有很好的力学强度。即使对于添加粘结剂的非织造布，摩擦作用仍起着作用，只是对象变成纤维与粘结剂，而不是纤维与纤维。纤维的浸润是一种纤维与液体发生接触时的相互作用过程，其中液体对固体的浸润，是固体对液体的吸附能所致，表示一种材料间的粘结作用，用粘着功表示。当粘

40、着功等于零时， 则清楚地反映出纤维与液体间无任何粘着或吸附作用。(2)影响纤维摩擦性能的因素非常多。首先是纤维的分子结构和微观结构。一般说来，分子主链键能强，分子链柔曲性好，聚合度好，取向度高，结晶度适当，结晶颗粒较细较匀， 纤维的玻璃化温度在使用温度附近时，耐摩擦性能较好。同时，从纤维性能方面看，纤维表层硬度高，拉伸急弹性恢复率高，拉伸断裂比功大，恢复功系数高时，耐磨擦性能较好。适 当改造纤维分子的微观结构，增大聚合度，增大取向度等都会提高纤维的摩擦性。纤维集合体的浸润有毛细吸水的现象称作芯吸，芯吸作用，除了单纤维的浸润作用 外还有孔隙形状因子的影响。当纤维孔隙增大，浸润作用减弱；纤维孔隙减

41、小，芯吸压力上 升，毛细浸润作用加强。第七章 纤维的热学、光学和电学性质1试讨论纤维的比热容 C和导热系数入对纤维制品的隔热性和触摸冷暖的影响？比热容的大小直接反映了温度变化的难易程度，而入的大小决定了纤维传递热量的快慢程度。一种纤维 C大，则升高1摄氏度需要更多的温度，如果入小的话，则吸收热量会需 要很长的时间，这样有助于纤维的隔热，并且触摸时可以保持长时间的凉爽，若入大，则会很快吸收热量，使纤维温度升高，不利于隔热；反之，纤维的C小，道理一致。4. 、纤维受热时，力学状态发生变化或转变的基本机理及解释答:纤维受热时性状会发生变化，热塑性纺织纤维其内部存在结晶区和无定形区，纤维的宏 观热性状

42、与结晶度有关。 当结晶度较低时，纤维的性质接近非晶态高聚物所具有的力学三态 及其转变特征。(1) 玻璃态：低温时，由于分子热运动能低，链段的热运动能不足以克服内旋转的 势垒，链段处于被“冻结”状态，只有侧基、链节和短小的支链等小运动单元 的局部振动及键长、键角的变化。因此，纤维的弹性模量很高，变形能力很小， 具有虎克体行为，纤维坚硬，类是玻璃，故称玻璃态。玻璃化转变区：在该转变区内，由于温度升高，分子链段开始解冻，其热运动 可以克服主链的内旋转位垒绕主链轴旋转，使分子的构象发生变化。高弹态：高弹态是指大分子链可以运动的状态，但没有分子链的滑移。温度升 高，并达到一定的状态后( Tg<T&

43、lt;Tf )，分子链可以通过主链上单键的内旋转来 改变构象，但整个分子链虽仍处于被冻结状态。当纤维受到外力拉伸时，分子 链可以通过主链上单键的内旋转和连段运动来改变构象，以适应外力作用，分 子链被拉直。解除外力后，被拉直的分子链又可以通过内旋转和链段的移动回 复到原来的就卷曲状态。因此纤维呈现出较高的弹性，故称高弹态。粘性转变区：由于温度增高，链段热运动逐渐加剧，链段沿作用力方向协同运 动。这不仅使分子链的构象改变，而且导致大分子链段在长范围内甚至整体位 移，纤维表现流动性，模量迅速下降，形变迅速增加。粘流态：当温度高于 Tf 后，纤维大分子链段运动剧烈，各大分子链间可以发生 相对位移，从而

44、产生不可逆变型，纤维呈现出粘性液体状。6 热定形与热变形加工的主要依据及控制参数为何？试述交联型与线型分子纤维热定形的 区别。答：通过热作用的变形加工主要是对热塑性类纤维， 在原理上和作用上与热定形基本一 致，只是热变形加工的速度更快，变形的温度更高，张力较大。其不仅利用 T 温度的构想 转变，还可利用 T 的结晶变化。如假捻法，刀变法，都是在张力和热作用下实现纤维在不 同部位的结构变化， 而形成新的空间造型。 这种结构的变化具有三个不同的特征： 1 局部性， 双边，外层或某段， 2 聚集态结构的变化，结晶和取向度改变，不同于原结构， 3 由空间形 态，弯曲，螺旋，起圈，甚至还有截面形态的改变

45、。需要控制的参数有温度，张力等。对于 羊毛类维的热定性， 因为其无序区间存在交联型， 及 S-S 键，故其主要采用热湿和张力作用 打开部分二硫键， 并在新的位置重建二硫键， 达到分子间结构的稳定。 丝类纤维属高结构纤 维，能通过热湿作用打开氢键，进行无序区分子的构想调整，但作用甚微，与棉麻一样。8、纤维的可燃性和燃烧性针对性评价指标为何？并给出理由。答：描述纤维燃烧性的指标有极限氧指数LOI，着火点温度 Ti，燃烧时间t,火焰温度Tb等指标。极限氧指数 LOI 表示纺织材料的可燃性,来定量区分纤维的燃烧性。极限氧指数LOI是指在氧气和氮气的混合气中, 维持完全燃烧状态所需的最低氧气体积分数。 LOI 数值越大, 说明燃烧时所需氧气的浓度越高,常态下越难燃烧。根据LOI 数值的大小,可将纤维纤维燃烧性能分为四类即：不燃,难燃,可燃,易燃。点燃温度 T