纺织材料 第四章

纺织材料第四章第一页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系2内容提要：

成纤高聚物特征和化学纤维制造概述。化学纤维的分类、性质及检测；

常用化纤的特性；纤维鉴别的方法简介。

重点难点：

本章是纤维部分特性介绍的最后一章，在性能介绍中注意与前面章节的对比，突出特点的介绍，难点在于综合性。

解决方法：

采用对比、归纳教学法，突出重点，如长度、细度、强度、形态特征等内容到此建立完整的体系，使学生的理解和思维方法进一步得到提升。

第二页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系3第一节：化纤概况第二节：化纤性能检验第三节：常见化纤特性简述（普通纤维）

第四节：纺织纤维的鉴别

第三页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系4一、化学纤维的诞生与应用化学纤维的问世，结束了人类几千年来只将天然纤维作为唯一纺织原料的历史。为纺织工业提供了一个稳定的，持续发展的原料来源。使人类的穿衣状况得到了非常巨大的改善。

由于是人工产品，所以其性能不象天然纤维那样性能是天生的，有限的，而是可以人为改变和控制的，可以制得各种不同性能的纤维，因而在民用、工农业、交通运输，国防，医疗及尖端科学领域等方面具有广阔的用途。

第一节：化纤概况第四页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系5民用：大家很熟悉，强度高，比重轻，耐磨损，不霉蛀，易洗快干等。

工农业：包装材料，传送带，渔网，绳索等。

交通运输：轮胎帘子线。

医疗：人造器管，缝合线，消毒纱布，卫生用品

国防：炮衣，降落伞，军用帐蓬，各种防护服

宇航：耐辐射，耐高低温纤维，飞行服，宇宙飞船减速器。

第五页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系6长久以来，为了满足人类穿着日益增长的需要，人们一直在寻找更多的纤维材料来源。蚕丝是自然界唯一可供利用的长丝，而且它的形成独具一格——由液体状变成固体状。我国早在南宋，就有记载，周去非的《》一书记述，广西某县枫树上有“食叶之虫”称做“丝虫”，它的外形“似蚕而呈赤黑色”，每当五月（农历）间“虫腹如蚕之熟”，当地人就捉回用醋浸渍，然后剖开虫腹取出丝素，在醋中牵引成丝，一虫可得丝长6-7尺，这种从野蚕身上抽丝的方法，堪称是人类人工制丝技术最早的事实。

第六页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系7到十八世纪人们想到蚕吃了桑叶能吐出丝，那为什么不能用人工方法，把桑叶制成跟蚕丝相似的纤维呢？后来人们测定了蚕丝和桑叶的组成，发现：桑叶中大量含有碳、氢、氧三元素，而蚕丝中除含有上述元素外，还含有氮。这一发现，启发人们用硝酸来处理纤维素来增加氮的部分。1884年在法国制得硝酸纤维。但因其容易燃烧，加上成本贵，又没多少纺用价值，所以问世不久便停产了，但它毕竟是人类历史上第一次人工制造的纤维。

第七页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系81891年在英国有人将纤维素黄酸酯溶于稀碱中制成很粘的液体纺丝，因其很粘，故称为粘胶，制成的纤维称为粘胶纤维。它在1905年实现工业化生产。从此以后人造纤维开始走上了成功之路，发展到目前这种现状。可以说人造纤维的制造成功是仿生学的应用的成功。

第八页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系9二、种类和分子组成

（一）人造纤维

1、粘胶纤维：以木材，棉短绒，芦苇，甘蔗渣等植物纤维素为原料制成。

（简介最近发展的几个新品：Modal，T，竹子纤维）

2、人造蛋白质纤维：大豆纤维（不是纯蛋白）。

第九页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系10（二）合成纤维

（按教材第170页表3-1，了解制造化纤的主要原料）

1、普通合成纤维（按教材第173页表3-2介绍类名，具体纤维名，组成单体，结构学名，商品常用名，时间约10分钟）

2、特种纤维

（1）氨纶（莱卡）。弹性纤维。

（2）芳纶。耐高温、高绝缘、高强度

（3）氟纶。耐腐蚀纤维

（4）导电纤维。金属的，复合的。

（5）碳纤维。复合材料的骨架增强材料

第十页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系11（三）改性纤维：合成纤维可按我们的需要来生产，它可制成作一般用途的普通纤维，也可制成具有特殊性能的特种纤维，普通纤维制造简单方便，价格也低廉，但他们往往在吸湿性，染色性，抗静电性，抗污性及抗起毛起球等性能比较差，需要加以改善。

第十一页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系12改性方法：

1、化学改性：（1）接枝，（2）共聚，（3）纤维化学处理。改善纤维的吸湿，染色性，抗静电性，难燃性等。

2、物理改性：

（1）改变喷丝孔的形状——异形纤维

（2）改变纤维伸直为卷曲——变形纤维

（3）不同聚合物从同一喷丝孔喷出→复合纤维

改善：膨松性，伸缩弹性，光泽，抗污等，增强特性或功能。

第十二页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系13三、化学纤维的制造

大体分为：纺丝液的制备，纺丝成形，后加工三个过程。

（一）纺丝液的制备

要将成纤高聚加工成纤维，则必须首先把它制成一种粘稠的液体——纺丝液，但不是所有的高聚物都可加工成纤维。成纤高聚物要满足三个条件：

（1）线性分子结构；（2）适当的分子量；（3）凝固后的纤维中，大分子间应该具有足够的结合能。

第十三页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系14纺丝液的制备方法：目前最主要的有熔体法和溶液法两种。

为了使纺丝液具有均匀和良好的纺丝性能，纺丝液还必须进行混合，过滤，脱泡等工序，然后送去纺丝。在纺丝液中加入不同量的消光剂（二氧化钛），可生产不同光泽的纤维：有光，半光，无光。加入颜料，可生产色牢度很好的有色纤维。

第十四页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系15下面的照片是不同光泽度的纤维，清晰可见消光剂。

第十五页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系16（二）纺丝成形：

按纺丝液制备方法不同，分熔体纺丝法和深液纺丝法。

1、熔体纺丝：（画示意图）

2、溶液纺丝：

（1）湿法纺丝

（2）干法纺丝

第十六页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系17除了上述三种最常用，最基本的方法以外还有一些新的纺丝方法。

热压法：（加热温度低于熔点，使软化，用高压使其从孔中喷出，冷却成形，用于熔化即分解，而暂行找不到适当溶剂的那些高分子物）。

裂膜成纤法：高分子物熔融挤压为薄膜，用切刀或针刺使之破裂成条，如丙纶扁丝。

第十七页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系18喷射纺丝：纺丝液从喷丝孔压出后，受周围高速气流喷吹，并进行高倍拉伸，使纤维直径小于0.5-3μm，成超细纤维。

复合纺丝：由两种或两种以上纺丝液，按一定比例，复合喷丝，形成多组分复合纤维。

异形纺丝：改变喷丝孔形状，得各种异性纤维。

高速纺丝：POY丝

第十八页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系19（三）后加工

经过纺丝工序，高聚物已初具纤维形态，称它“初生丝”。它必须经过一系列后处理加工（后加工）才能得结构稳定，性能优良，可以进行纺织加工的纤维。

第十九页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系20以短纤维后加工路线为例来说明。

①集束→②拉伸（关键工序，产生不同力学类型纤维）→③上油（介绍目的作用）→④卷曲（解释为什么要加卷曲）→⑤干燥热定形（这是第一次接触‘热定型’一词，注意解释：热定形是为了消除纤维在拉伸时所产生的内应力，确保结构在后期使用中的稳定性，以提高纤维的尺寸稳定性，保持卷曲效果，改善机械性能和其它物理性能。）→⑥切断、打包（按成品要求切成不同的长度规格（解释三种类型，注意内容更新），打包入库，准备售出）

第二十页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系21第二节化纤性能检验

一、长度：

化纤的长度是可以人为控制的，分两大类：等长纤维和异长纤维

1、等长纤维（棉型化纤）的长度测定

由于加工机械不良可能使其中含有超长、倍长纤维（解释概念），用它们的含有率来表示，是疵点，所以含有率越高，说明质量越不好。

第二十一页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系22（1）中段切断称重法：

式中：Ln——平均长度（mm）；W——纤维总重（mg）；Wc——中段重（mg）

Lc——中段长度（mm）。

（2）手扯法：用手扯法将纤维整理成两端平齐的纤维束，在用钢尺量取其长度。（异长纤维不能用此法）

第二十二页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系232、异长纤维（毛型化纤）的长度测定

实际产品表明，具有一定长短差异的纤维，纺出的纱线品质比等长纤维纱好。

（1）梳片式长度仪：方法与毛纤维的类似。

（2）单根测量：测得根数加权平均长度Ln。[Lg=Ln（1+CVn2）]

（3）电子自动化仪器测量

第二十三页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系24二、细度：

在棉纤维细度一节中我们讲过：Nm、Tex、D、M、d对于化纤除M不用外，剩下的全都可用。（单丝、复丝的表示方法有区别）。

1．振动测量法：

有关细度测量方法已在棉纤维、毛纤维一章中详细介绍，均适用于化纤。

第二十四页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系25介绍一种对化纤较适用的细度测量方法。

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，此时，可用下面的公式计算：

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）第二十五页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系26对于异形纤维，也可用Tex，D来表示细度，但在同样D数情况下，与园形截面的纤维相比粗细感不同。（周长一定时，园的面积最大，反过来，同样面积的情况下园的周长最小）此外，纤维的光泽，抗起球，抗活，膨松性，保暖性也有很大改变。

第二十六页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系27异形程度的大小对上述性能起决定性作用，异形度的微小变化，光泽产生显著差异，抗弯，耐磨等物理机械性能也会发生变化，在化纤生产时必须严格控制异形度的大小和均一性，对异形纤维，异形度是主要指标之一。

同样，中空纤维也有类似情况。

除教材第215~216页的3-15、3-16、3-17三个公式外，再增加两个指标：

异形度（%）=（1-

）×100中空度（%）：=

第二十七页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系28三、密度：

密度是化纤物理性能的重要参数之一，利用它可研究纤维内部大分子的排列状况，结果程度，化纤制造工艺是否正常及对纤维结构的影响，对纺织工艺也有一定的影响。

各种纤维的密度见教材第217页表3-8（注意“干燥”两字）

根据纤维的密度可计算出，纤维的结晶度：（教材第218页的公式3-19）

测量密度的方法很多，常用的是密度梯度法（简述原理）第二十八页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系29四、卷曲：

提高纤维间的抱合力，提高可纺性，同时也增加纤维的弹性及对织物的风格也有一定影响，表征卷曲性能的指标有以下几个：

1、卷曲数=

2、卷曲率=（%）（表示卷曲波的深度）个/厘米（表示卷曲的密度）第二十九页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系303、剩余卷曲率或卷曲回复率=

4、卷曲弹性率=

五、其它性能检验：

含油，回潮，强伸度（拉伸，湿态，钩接、打结强度），疵点等。（%）（表示卷曲的耐久牢度）（%）（表示卷曲的恢复能力）第三十页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系31第三节常见化纤特性简述（普通纤维）一、粘胶（吸湿易染）：

是人造纤维素纤维，由溶液法纺丝制得，由于纤维芯层与外层的凝固速率不一致，形成皮芯结构——横截面切片可明显看出。粘胶是普通化纤中吸湿最强的，染色性很好，穿着舒适感好，粘胶弹性差，湿态下的强度，耐磨性很差，所以粘胶不耐水洗，尺寸稳定性差。比重大，织物重，耐碱不耐酸。

用途广泛，几乎所有类型的纺织品都会用到它，如长丝作衬里、美丽绸、旗帜、飘带、轮胎帘子线等；短纤维作仿棉、仿毛、混纺、交织等

第三十一页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系32二、涤纶（挺括不皱）：

强度高、耐冲击性好，耐热，耐腐，耐蛀，耐酸不耐碱，耐光性很好（仅次于腈纶），曝晒1000小时，强力保持60-70%，吸湿性很差，染色困难，织物易洗快干，保形性好。“洗可穿”

用途也较广：长丝——常作为低弹丝，制作各种纺织品；短纤：棉、毛、麻等均可混纺，工业上：轮胎帘子线，渔网、绳索，滤布，缘绝材料等。是目前化纤中用量最大的。

第三十二页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系33三、锦纶（结实耐磨）：

最大特点是结实耐磨，是最优的一种。

密度小，织物轻，弹性好，耐疲劳破坏，化学稳定性也很好，耐碱不耐酸

最大缺点是耐日光性不好，织物久晒就会变黄，强度下降，吸湿也不好，但比腈纶，涤纶好。

用途：长丝，多用于针织和丝绸工业；短纤，大都与羊毛或毛型化纤混纺，作华达呢，凡尼丁等。工业：帘子线和渔网，也可作地毯，绳索，传送带，筛网等。

第三十三页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系34四、腈纶（膨松耐晒）：

腈纶的性能很象羊毛，所以叫“合成羊毛”。

腈纶在内部大分结构上很独特，呈不规则的螺旋形构象，且没有严格的结晶晶区，但有高序排列与低序排列之分。由于这种结构使腈纶具有很好的热弹性（可加工膨体纱），腈纶密度小，比羊毛还小，织物保暖性好。

第三十四页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系35腈纶：耐日光性与耐气候性很好（居第一位），吸湿差，染色难。

纯粹的丙烯腈纤维，由于内部结构紧密，服用性能差，所以通过加入第二，第三单体，改善其性能，第二单体改善：弹性和手感，第三单体改善染色性。

用途：主要作民用，可纯纺也可混纺，制成多种毛料、毛线、毛毯、运动服也可：人造毛皮、长毛绒，膨体纱，水龙带，阳伞布等。

第三十五页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系36五、维纶（价廉耐用）：

最大特点是吸湿性大，合成纤维中最好的，号称“合成棉花”。强度比锦、涤差，化学稳定性好，不耐强酸，耐碱。耐日光性与耐气候性也很好，但它耐干热而不耐湿热（收缩）弹性最差，织物易起皱，染色较差，色泽不鲜艳。

用途：多和棉花混纺：细布，府绸，灯芯绒，内衣，帆布，防水布，包装材料，劳动服等。

第三十六页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系37六、丙纶（质轻保暖）：

最轻的纤维。它几乎不吸湿，但具有良好的芯吸能力，强度高，织物尺寸稳定，耐磨弹性也不错，化学稳定性好。但：热稳定性差，不耐日晒，易于老化脆损。

用途：可以织袜，蚊帐布，被絮，保暖填料、尿布湿等。工业上：地毯、渔网，帆布，水龙带，医学上带代替棉纱布，做卫生用品。

第三十七页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系38七、氨纶（弹性纤维）：

弹性最好，强度最差，吸湿差，有较好的耐光、耐酸、耐碱、耐磨性。常用纤维的性能详见教材第240~251页，课后大家多看看。

第三十八页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系39第四节纺织纤维的鉴别纺织纤维有共性也各有特性，进行纤维鉴别，则是利用纤维各自的特性或个性加从区别，（利用各种纤维在某些性能或外观形态上的差异，将它们区别开来。）

鉴别纤维的方法很多，有的粗略些，有的详尽些。

第三十九页，共四十四页，编辑于2023年，星期五2023/6/24纺织与材料学院纺织工程系40一、手感目测法：

前面我们已经做过的“纤维认识实验”中，有一项目就是“手感目测法”这种方法相当实用，除感知材料的性能外，还可用来鉴别纺织材料。

这种方法可有效地鉴别天然纤维——棉、毛、丝、麻，对化学纤维则显得无能为力（除普