化学纤维主要性能指标

三、化学纤维主要性能指标

物理性能指标机械性能指标（力学性能指标）

稳定性能指标加工性能指标短纤维的附加品质指标长度细度比重光泽吸湿性热性能电性能断裂强度断裂伸长初始模量回弹性耐多次变形性高温和低温的稳定性对光－大气的稳定性化学试剂的稳定性微生物作用的稳定性抱合性起静电性染色性纤维长度卷曲度纤维疵点（一）细度直接（直径、截面积）、间接指标化学纤维工业中通常以单位长度的纤维质量，即线密度（旧称纤度）表示，常用的有以下三种表示方法：

1．表示方法（1）特（tex）或分特（dtex）

1000米长的纤维的重量克数称为特，Tt=1000×Gk/L；其十分之一为分特。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）旦（denier）

9000米长的纤维的重量克数称为旦，Td=9000×Gk/L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。（3）公制支数

公制支数简称公支，是指单位质量（g）的纤维所具有的长度（m）。Nm=L/Gk对同一种纤维而言，支数越高，表示纤维越细。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1d=9tex分特数=10×特数2.测定方法

用得最广的是中段切取称重法，Tt=1000×G/（nL）间接法利用振动仪或气流仪测定纤维的细度。国际上推荐采用振动法来测量单根化学纤维的线密度。纤维两端夹持，由仪器在纤维上施加一横向振动，使纤维产生共振

式中：N----纤维的线密度(g/cm)；

P----张力（cN）；

L----纤维的长度(cm)；

f----共振频率（Hz）

XD－1型振动式纤维细度仪原理结构图XD-1型振动式细度仪（二）吸湿性：吸湿性是纤维的物理性能指标之一，通常把纤维材料从气态环境中吸收水分的能力称为吸湿性。1.吸湿性指标（1）回潮率与含水率含水率回潮率（2）标准状态下的回潮率与公定回潮率将纤维材料放在统一的标准大气条件下（20℃、65％相对湿度）一定时间后，使它们的回潮率在“吸湿过程”中达到一个稳态值，这时的回潮率为标准状态下的回潮率。在检验贸易和成本计算中，纤维材料往往并不处于标准状态，为了方便计重和核价的需要，必须对各种纤维材料的回潮率做出人为统一规定，称之为公定回潮率。

其间相互关系为：

或

2.吸湿性的检测方法

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。通风式快速八篮烘箱

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。（三）密度：单位体积纤维的质（重）量，常用单位为g/cm3。主要化学纤维品种中，丙纶的密度最小，粘胶纤维的密度最大。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。表1主要纺织纤维的密度图1常见纤维的应力—应变曲线（四）拉伸性能图2产业用纤维的应力-应变曲线

应力—应变综合曲线屈服应变弹性线性B（屈服点）C断裂点塑性

1.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。1g/d=0.0882N/tex=8.82cN/tex=0.882cN/dtex（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）。电子纤维强力机纤维强力仪

2.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，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。3.初始模量

初始模量亦称弹性模量或杨氏（Youngs）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2-3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。断裂伸长率=×100%L-L0

L0图3纤维初始模量与屈服点的求法图4断裂功的求法在主要的化学纤维品种中，以涤纶的初始模量最大，锦纶则较小，因而涤纶织物挺括，不易起皱，而锦纶则易起皱，保形性差。4.屈服应力与屈服应变

在拉伸曲线上，图线的坡度由较大转向较小时，表示材料对于变形的抵抗能力逐渐减弱，这一转折点称为屈服点，如图3中的P点。屈服点处所对应的应力和伸长就是它的屈服应力和屈服应变。屈服点是纤维开始明显产生塑性变形的转变点。一般而言，屈服点高的纤维，不易产生塑性变形，拉伸弹性较好，其制品的抗皱性较好。W↑

，耐冲击性（韧性）↑

断裂比功：拉断单位细度，1cm长的纤维所需的能量5.断裂功

断裂功为材料拉伸至断裂时外力所做之功。可以从负荷伸长曲线下的面积求出。断裂功反映纤维的韧性。

6.回弹性（1）一次负荷回弹性质——回弹率和弹性功

测定的方法是先施加一定的负荷（或使产生一定的伸长），然后撤去负荷，经松弛一定时间（30s或60s，视测定仪器和方法而定）后，测定剩余伸长。

弹性功可表示如下：

回弹率又有两种不同的测定方法：一种叫定负荷回弹率，另一种叫定伸长回弹率。图5形变时纤维的弹性和塑性伸长图6纤维的多次循环负荷—延伸曲线（2）多次循环负荷回弹性质

纤维在实际使用中不会只受一次拉伸而断裂，而是经受反复多次微弱而方向和频率经常变化的负荷作用，因此需要相应的纤维耐多次循环负荷的测定方法，才能够正确地反映使用过程中的性能。在测定负荷—延伸性质时，如果在达到断裂负荷以前就停止增加负荷，并逐渐减小，以致完全撤去负荷，这种增加和撤去负荷的过程可以循环重复很多次，就得到多次循环负荷—延伸曲线，见图6。纤维的回弹性与其制品的尺寸稳定性和折皱性有密切关系。回弹性高的纤维（例如涤纶）制成的服装不易起皱，具有挺括等特性。（五）热收缩沸水收缩率：将纤维放在沸水中煮沸30min后，其收缩后的长度与原来长度之比。干热空气收缩率：经干热空气处理前后长度的差数对处理前纤维长度之比的百分率。1预加张力：0．075cN／dtex，按名义线密度计算。2热处理温度：180℃或按有关规定，允许误差±1℃。3热处理时间：30min。4热处理后平衡时间；30min。5试验次数：30次。对纤维热收缩处理，品种不同采取的热处理条件也不同，见表1：表1纤维热收缩处理条件（六）阻燃性阻燃性是纤维的稳定性能指标之一，亦称防燃性。描述纤维燃烧性能的指标有极限氧指数LOI、着火点温度T、燃烧时间t、火焰温度TB等指标。其中应用较为广泛的为极限氧指数。极限氧指数LOI（LimitingOxygenIndex）来定量区分纤维的燃烧性，简称限氧指数或氧指数，是指试样在氧气和氮气的混合气中，维持完全燃烧所需的最低氧气体积分数：（O2，21%）数值的大小，可将纤维燃烧性能分为四类，见表2。表2根据LOI值对纤维燃烧性能的分类各种化学纤维的限氧指数见下表3表3化学纤维的限氧指数自动氧指数仪垂直法织物阻燃仪（七）导电性：

在电场作用下，电荷在纤维材料中定向移动而产生电流的特征称为纤维材料的导电性质。反映纤维材料导电性质的物理量为纤维的比电阻。质量比电阻就是长度为１cm，质量为１g的材料在一定温度下所具有的电阻。越大，导电性越差。表4几种常用化学纤维的质量比电阻（八）含油率和上油率

化学纤维的含油率是指化学纤维上油剂干重占含油纤维干重的百分率上油率是指化学纤维上油剂干燥质量占脱油剂后纤维干燥质量的百分率。

测量含油率通常采用萃取法。计算公式为：含油率=（G2-G1）/G0×100%含油率低，静电；过高，黏缠现象全自动索氏萃取器)高效玻璃索氏萃取器索氏抽提器（九）短纤维的附加品质指标

1.切断长度

表示化学纤维的长度指标有平均长度、长度偏差、超长纤维率、短纤维率及倍长纤维含量等。平均长度：是指纤维长度的平均值。一般都用重量加权的平均长度长度偏差：指实测纤维平均长度和纤维名义长度的差异百分率超长纤维率：指超长纤维重量占纤维总重量的百分率。棉型超过名义长度5mm以上且小于倍长纤维；中长型超过10mm短纤维率：指短纤维重量占纤维总重量的百分率。倍长纤维含量：以100g纤维所含倍长纤维重量的毫克数表示。超过纤维名义长度2倍及以上

2.卷曲度：由于化学纤维的表面比较光滑，不象棉纤维那样有天然扭曲，也不象羊毛那样表面有鳞片，因此纤维之间的抱合力比较小，不利于纺织加工，为了改善这一性能，增加化学纤维与棉、毛混纺时的抱合力，改善纤维的柔软性，必须将纤维进行卷曲加工。化学纤维卷曲性能检验在卷曲弹性仪上进行。通常采用单位长度纤维上的卷曲数来表示卷曲度。一般供棉纺用的化学纤维要求高卷曲度（4～5.5个/cm），供精梳毛纺的化学纤维及制膨体毛条的长纤维要求中卷曲度（3.5～5个/cm），为了全面地表征化学纤维的卷曲度，可采用下列指标：（1）卷曲数Jn

卷曲数是表示卷曲多少的指标，是指单位长度（10mm或25mm）内纤维的卷曲个数，其公式如下（化纤12-14个/25mm

）

（2）卷曲率J（10-15%卷曲程度）（3）卷曲回复率Jw

（10%，卷曲