纤维的热学光学电学性质讲稿.ppt
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1、关于纤维的热学光学电学性质第一页,讲稿共九十页哦第一节 热学性质 n一、纺织纤维的导热与保温 n二、纤维的热机械性能曲线 n三、纤维的耐热性与稳定性 n四、纤维的热膨胀与热收缩 n五、纤维的热塑性和热定型n六、纤维的燃烧性能 n七、纤维的熔孔性 第二页,讲稿共九十页哦一、热学指标一、热学指标n1.1.比热比热C(specific heat)质量为质量为1 1克的纺织材料,温度变化克的纺织材料,温度变化1所吸收或放所吸收或放出的热量:出的热量:J/g比热值的大小,反映材料释放、贮存热量的能力比热值的大小,反映材料释放、贮存热量的能力 式中:Co干纤维的比热(J/gK),M干纤维的质量,T温度的变
2、化,q纤维吸收或放出的热量。第三页,讲稿共九十页哦n湿纤维的比热为:湿纤维的比热为:式中:C湿纤维的比热(J/gK),Co干纤维的比热(J/gK),Cw水的比热(J/gK),M纤维含水率。第四页,讲稿共九十页哦纤维种类比热值纤维种类比热值纤维种类比热值棉1.211.34粘胶纤维1.261.36芳香聚酰胺纤维1.21羊毛1.36锦纶61.84醋酯纤维1.46桑蚕丝1.381.39锦纶662.05玻璃纤维0.67亚麻1.34涤纶1.34石棉1.05大麻1.35腈纶1.51水4.18黄麻1.36丙纶(50)1.80空气1.01常见干燥纺织纤维的比热常见干燥纺织纤维的比热 单位:J/g第五页,讲稿共九
3、十页哦n影响比热的因素影响比热的因素温度与回潮率的影响温度与回潮率的影响纤维纤维吸湿吸湿热热随温度升高而增大随温度升高而增大 羊毛纤维比热与回潮率和温度的关系第六页,讲稿共九十页哦n纤维结构的影响 dH/dtdH/dt(J.s-1)12701350H=175J/gH=202J/g80100120140160T/不同取向聚乙烯纤维的DSC图谱第七页,讲稿共九十页哦n2.导热系数导热系数:材料在一定的温度梯度场条件下,热能通过物质本身材料在一定的温度梯度场条件下,热能通过物质本身扩散的速度。扩散的速度。在数值上为在传热方向纤维材料厚度为在数值上为在传热方向纤维材料厚度为1m,1m,面积为面积为1m
4、1m2 2,两个平行表面之间的温差为,两个平行表面之间的温差为11,1h1h内通过材料传导的内通过材料传导的热量焦耳数。热量焦耳数。单位:单位:W/m是导热系数(W/m);Q为热量(J);t为时间(s),s为传导截面积(m2),d为纤维制品厚度(m);T为纤维材料两表面之间的温度差。第八页,讲稿共九十页哦导热性:在有温差的情况下,热量从高温向低温传导热性:在有温差的情况下,热量从高温向低温传递的性质。递的性质。保暖性:抵抗这种传递的能力。保暖性:抵抗这种传递的能力。导热系数与集合体的体积重量的关系导热系数与集合体的体积重量的关系第九页,讲稿共九十页哦纤维制品(W/m)棉纤维0.0710.073
5、1.12590.1598羊毛纤维0.0520.0550.47890.1610蚕丝纤维0.050.0550.83020.1557粘胶纤维0.0550.0710.71800.1934醋酯纤维0.05羽绒0.024木棉0.32麻1.66240.2062涤纶0.0840.97450.1921腈纶0.0510.74270.2175锦纶0.2440.3370.59340.2701丙纶0.2210.302氯纶0.042静止干空气0.026纯水0.697第十页,讲稿共九十页哦影响导热系数的因素影响导热系数的因素n纤维的结晶与取向纤维的结晶与取向 有序排列的晶格有序排列的晶格导热系数导热系数热传导的各向异性热传
6、导的各向异性n纤维集合体密度纤维集合体密度 密度在密度在0.030.030.060.06g/cmg/cm3 3,导热系数,导热系数最小最小 第十一页,讲稿共九十页哦纤维层体积重量和导热系数间的关系第十二页,讲稿共九十页哦n纤维排列方向纤维排列方向 纤维平行于热辐射方向排列时,导热能力较强纤维平行于热辐射方向排列时,导热能力较强 f热辐射方向纤维层方向导热系数第十三页,讲稿共九十页哦n纤维细度和中空度纤维细度和中空度纤维细度纤维细度,导热系数,导热系数。纤维中的空腔量纤维中的空腔量,纤维集合体的导热系数,纤维集合体的导热系数。n环境温湿度环境温湿度纤维材料导热系数随温度升高而增大。纤维材料导热系
7、数随温度升高而增大。回潮率越高,回潮率越高,。第十四页,讲稿共九十页哦3.绝热率绝热率n定义:纤维材料隔绝热量保持温度的性能定义:纤维材料隔绝热量保持温度的性能n绝热率绝热率T为:为:nQ0被包覆的热体一定时间后的散热量被包覆的热体一定时间后的散热量nQ1未包覆的热体相同时间后的散热量未包覆的热体相同时间后的散热量nt0-不包覆试样的热体单位时间温度下降量(温差)不包覆试样的热体单位时间温度下降量(温差)nt1-包覆试样的热体单位时间温度下降量(温差)包覆试样的热体单位时间温度下降量(温差)第十五页,讲稿共九十页哦4.克罗值克罗值n定义:它的定义是在温度为定义:它的定义是在温度为20,相对湿度
8、不,相对湿度不超过超过50%,空气流速不超过,空气流速不超过10cm/s的环境中,一的环境中,一个人静坐并感觉舒适时衣服所具有的热阻,称为个人静坐并感觉舒适时衣服所具有的热阻,称为1克罗。克罗。n1克罗克罗=4.310-2m2h/J=155m2/W第十六页,讲稿共九十页哦5.保暖率保暖率n描述织物的保暖性能描述织物的保暖性能n在保持热体恒温的条件下,无试样包覆时消耗的在保持热体恒温的条件下,无试样包覆时消耗的电功率和有试样包覆时消耗的电功率之差,占无试电功率和有试样包覆时消耗的电功率之差,占无试样包覆时消耗的电功率的百分率样包覆时消耗的电功率的百分率n数值越大,说明该织物的保暖性能越强数值越大
9、,说明该织物的保暖性能越强第十七页,讲稿共九十页哦第一节 热学性质 n一、纺织纤维的导热与保温 n二、纤维的热力学性质 n三、纤维的耐热性与稳定性 n四、纤维的热膨胀与热收缩 n五、纤维的热塑性和热定型n六、纤维的燃烧性能 n七、纤维的熔孔性 第十八页,讲稿共九十页哦n热力学性质:在温度变化过程中,纺织材料的机械性热力学性质:在温度变化过程中,纺织材料的机械性质随之变化的性质质随之变化的性质n两相结构两相结构 结晶区:熔融前的熔融态,刚性体、强力高、伸长小、结晶区:熔融前的熔融态,刚性体、强力高、伸长小、模量大模量大;熔融后的熔融态,黏性流动体;熔融后的熔融态,黏性流动体 无定形区:玻璃态、高
10、弹态、黏流态无定形区:玻璃态、高弹态、黏流态 第十九页,讲稿共九十页哦(一)熔点(一)熔点n熔点:晶体从结晶态转变为熔融态的转变熔点:晶体从结晶态转变为熔融态的转变温度温度 低分子物的相变低分子物的相变-熔点;熔点;高聚物的融化高聚物的融化-熔程熔程n熔点受结晶度和晶粒状态影响熔点受结晶度和晶粒状态影响第二十页,讲稿共九十页哦玻璃态高弹态粘流态玻璃化转变区粘弹转变区交联型分子Tg()Tf()(a)非晶态材料的热机械性质n两种转变和三种力学状态两种转变和三种力学状态 玻璃态、高弹态和粘流态称为高聚物的力学三态玻璃态、高弹态和粘流态称为高聚物的力学三态玻璃态、高弹态和粘流态称为高聚物的力学三态玻璃
11、态、高弹态和粘流态称为高聚物的力学三态。第二十一页,讲稿共九十页哦玻璃态玻璃态:聚合物在外力作用下的形变小,具有:聚合物在外力作用下的形变小,具有虎克弹性行为;虎克弹性行为;纤维纤维坚硬,类似玻璃坚硬,类似玻璃玻玻璃璃态态温度温度形形变变IIIIII(二)玻璃态(二)玻璃态由玻璃态向高弹态发由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫生突变的区域叫玻璃化玻璃化转变区转变区,玻璃态开始向玻璃态开始向高弹态转变的温度称为高弹态转变的温度称为玻璃化转变温度玻璃化转变温度Tg 玻玻璃璃化化转转变变区区玻璃化转变区玻璃化转变区:几乎所有物理性质,如比热、导热系数、热膨:几乎所有物理性质,如比热、导热系数、热膨胀系数
12、、模量、介电常数和双折射率等,均发生突变胀系数、模量、介电常数和双折射率等,均发生突变第二十二页,讲稿共九十页哦 当温度升高到某一程度时,形变发生突变,进入区域当温度升高到某一程度时,形变发生突变,进入区域II。当。当受力能产生很大的形变,除去外力后能恢复原状的性能称受力能产生很大的形变,除去外力后能恢复原状的性能称高弹高弹性性,相应的力学状态称,相应的力学状态称高弹态高弹态。(三)高弹态(三)高弹态温度温度形形变变IIIIII玻玻璃璃态态高弹态高弹态玻玻璃璃化化转转变变区区第二十三页,讲稿共九十页哦形形变变温度温度IIIIII玻玻璃璃态态高弹态高弹态玻玻璃璃化化转转变变区区Tg 粘流态粘流态
13、粘粘弹弹态态转转变变区区Tf交联聚合物交联聚合物MaMbMb Ma(四)粘流态(四)粘流态纺织纤维呈现一种具有黏滞性可流动的液体状态,该力学状态称为纺织纤维呈现一种具有黏滞性可流动的液体状态,该力学状态称为粘流态粘流态。高弹态开始向粘流态转变的温度称为高弹态开始向粘流态转变的温度称为粘流温度粘流温度,以,以T Tf f表示,其间表示,其间的形变突变区域称为的形变突变区域称为粘弹态转变区粘弹态转变区。第二十四页,讲稿共九十页哦第一节 热学性质 n一、纺织纤维的导热与保温 n二、纤维的热机械性能曲线 n三、纤维的热塑性和热定形n四、纤维的耐热性与稳定性 n五、纤维的热膨胀与热收缩 n六、纤维的燃烧
14、性能 n七、纤维的熔孔性 第二十五页,讲稿共九十页哦三、热定形三、热定形 n热定形热定形指在热的作用下(以热手段进行分子之间联系的切断或重建)指在热的作用下(以热手段进行分子之间联系的切断或重建)进行的定形。进行的定形。n热变形热变形目的:使纤维材料获得卷曲和膨松效果目的:使纤维材料获得卷曲和膨松效果 n热塑性热塑性 将将合合成成纤纤维维加加热热到到Tg以以上上,并并强强迫迫其其变变形形,然然后后冷冷却却并去除外力,这种变形就可固定下来。并去除外力,这种变形就可固定下来。第二十六页,讲稿共九十页哦n合成纤维合成纤维采用发生在无序区、温度范围在采用发生在无序区、温度范围在TgTm的热定形的热定形
15、 n高结晶的棉、麻类纤维高结晶的棉、麻类纤维采用采用交联交联或其他的方法定形。或其他的方法定形。n羊毛类纤维羊毛类纤维热湿作用。热湿作用。n丝类纤维丝类纤维类似棉、麻类似棉、麻热定形的机理热定形的机理 第二十七页,讲稿共九十页哦(二)热定形的效果(二)热定形的效果n暂时性热定形效果暂时性热定形效果是指纤维或其织物在热定形后的使用中会较快消失是指纤维或其织物在热定形后的使用中会较快消失n半永久性热定形效果半永久性热定形效果若给以激烈的作用,其热定形也会消失。若给以激烈的作用,其热定形也会消失。n永久性热定形效果永久性热定形效果是指纤维的是指纤维的Tg温度高于一般衣着使用的温度的热定形处理。温度高
16、于一般衣着使用的温度的热定形处理。第二十八页,讲稿共九十页哦热定形的方法热定形的方法 n根据热定形时纤维发生收缩的程度划分根据热定形时纤维发生收缩的程度划分张力定形(有张力)张力定形(有张力)松弛(自然状态)定形松弛(自然状态)定形 n根据热定形的热媒介质划分根据热定形的热媒介质划分干热空气定形干热空气定形接触加热定形接触加热定形水蒸气湿热定形水蒸气湿热定形浴液浴液(如水、甘油如水、甘油)定形定形第二十九页,讲稿共九十页哦(三)影响热定效果的主要因素(三)影响热定效果的主要因素 n温度:温度:热定形的温度,要高于合成纤维的玻璃化温度,热定形的温度,要高于合成纤维的玻璃化温度,低于软化点及熔点。
17、低于软化点及熔点。适当降低定形温度,可以减少染料升华,使织适当降低定形温度,可以减少染料升华,使织物手感柔软。物手感柔软。第三十页,讲稿共九十页哦纤维品种热定形温度()热水定形蒸汽定形干热定形涤纶120130120130190210羊毛90100100120130150锦纶66100120110120170190腈纶125135130140丙纶100120120130130140几种纤维织物的常用热定形温度第三十一页,讲稿共九十页哦n时间:时间:大分子间的联结只能逐步拆开,重建分子间的联结也需大分子间的联结只能逐步拆开,重建分子间的联结也需要时间。要时间。在一定范围内,温度与热定形时间呈反比。
18、在一定范围内,温度与热定形时间呈反比。n张力:张力:在在热热定定形形过过程程中中对对织织物物施施加加张张力力,有有利利于于布布面面的的舒舒展展和和平整。平整。n冷却速度:冷却速度:高温处理后,应急速冷却,使相互位置快速冻结而固定,高温处理后,应急速冷却,使相互位置快速冻结而固定,形成较多的无定形区形成较多的无定形区第三十二页,讲稿共九十页哦 膨体纱膨体纱第三十三页,讲稿共九十页哦第一节 热学性质 n一、纺织纤维的导热与保温 n二、纤维的热机械性能曲线 n三、纤维的热塑性和热定型n四、纤维的耐热性与稳定性 n五、纤维的热膨胀与热收缩 n六、纤维的燃烧性能 n七、纤维的熔孔性 第三十四页,讲稿共九
19、十页哦纤维的耐热性纤维的耐热性n指纤维抵抗热破坏的性能。指纤维抵抗热破坏的性能。n表达方法:表达方法:纤维的特征温度纤维的特征温度T Tg g、T Tm m和和T Tf f以及以及T Td d;纤维力学性能在高温下的保持率表示;纤维力学性能在高温下的保持率表示;纤维随温度升高而强度降低的程度。纤维随温度升高而强度降低的程度。第三十五页,讲稿共九十页哦纤维的热稳定性纤维的热稳定性 n指在一定温度条件下随时间增加纤维性能抵抗恶化的能力。受热指在一定温度条件下随时间增加纤维性能抵抗恶化的能力。受热温度超过温度超过500500时,纤维的热稳定性叫耐高温性。时,纤维的热稳定性叫耐高温性。质量与组成的稳定
20、性质量与组成的稳定性 结构的稳定性结构的稳定性形态的稳定性形态的稳定性 第三十六页,讲稿共九十页哦纤维种类玻璃化温度软化点熔点分解点洗涤最高温度棉15090100羊毛1303040桑蚕丝1503040醋酯纤维186195205290300涤纶80,67,9023524025670100锦纶647,651802152208085锦纶66852252538085腈纶80 100,1401501902402803004045维纶85干 220230,水110丙纶35145150163175氯纶82901002003040第三十七页,讲稿共九十页哦纤维在20未加热在100经过20d在100经过80d在
21、130经过20d在130经过80d棉10092683810亚麻10070412412苎麻1006226126蚕丝1007339粘胶10090624432锦纶10082432113涤纶100100969575腈纶1001001009155玻璃纤维100100100100100常见纺织纤维受热后的剩余强度(%)第三十八页,讲稿共九十页哦第一节 热学性质 n一、纺织纤维的导热与保温 n二、纤维的热机械性能曲线 n三、纤维的热塑性和热定型n四、纤维的耐热性与稳定性 n五、纤维的热膨胀与热收缩 n六、纤维的燃烧性能 n七、纤维的熔孔性 第三十九页,讲稿共九十页哦热收缩热收缩 n定定义义:合合成成纤纤维维
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