纺织材料学第七章07.ppt

第七章 纺织材料的热学、光学、电学性质 内容提要： 常用热学指标； 纤维的热力学性质、热定形及抗热破坏性质（耐热性、热稳定性、燃烧性、熔孔性、热收缩等）； 纤维的色泽、双折射、耐光性、紫外荧光； 纤维的电阻、静电。 第一节 热学性质 一、热学指标（一）比热C质量为一克的纺织材料，温度变化1℃所吸收或放出的热量。单位：焦尔/克·度(J/g·℃ )。 　比热值的大小，反映了材料释放、贮存热量的能力。或者温度的缓冲能力。 影响纺织纤维比热的主要因素 : 纤维的比热值是随环境条件的变化而变化的，不是一个定值。同时，又是纤维材料、空气、水分的混合体的综合值。 (1) 温度的影响 一般认为，温度较高时，具有一定回潮率纤维的比热增大。 （二）导热系数λ导热主要通过热传导、对流和热辐射三种方式来实现。材料在一定的温度梯度场条件下，热能会通过物质本身扩散. 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称为导热系数 。其含义是,当纤维材料的厚度为1m,两端间的温差为1oC时，1秒内通过1m2纤维材料传导的热量焦耳数。单位：焦/米·度·时 （Ｗ/m·oC） 影响纤维导热系数的因素 (1) 纤维的结晶与取向 纤维本身的导热系数由于纤维结构的原因也呈现各向异性。 (2) 纤维集合体密度 对于纤维集合体，也是纤维、空气、水分三者的综合值。导热系数与集合体的体积重量的关系呈对号规律。 增强服装保暖性的途径 尽可能多的储存静止空气； ??? （中空纤维、多衣穿着、不透水） 降低W%； 选用λ低的纤维； 加入陶瓷粉末等材料 （三）热阻Ｒ和绝热率T 热阻Ｒ　　　　　　　（m·oC /Ｗ） 　　　　　　　　　　　 绝热率T 它们反映的是材料的隔热能力——保暖性，值越大，说明材料越保暖。 　　　　　　 二、纺织材料的热力学性质 热力学性质也叫热机械性质，是指在温度的变化过程中，纺织材料的机械性质亦随之变化的特性。用不同的温度点来表征力学特性。绝大多数纤维材料的内部结构呈两相结构，即有结晶区与非结晶区，而这两个区域对热的反映是不一样的，对结晶区来说在热的作用过程中，它的热力学状态有两个：一个是在热的作用下，结晶体解体形成熔融态，另一个是结晶不被破坏呈结晶态。对无定形区来讲，热力学状态大致有三个：玻璃态、高弹态和粘流态，这些状态可用以下的热力学指标来表征和区分。 （一）熔点Tm（软化点） 熔点是纤维的重要热性质之一，也是一个结构参数。我们知道低分子结晶体的熔化是一个相的转变过程，由结晶态（晶相）变成熔融态（液相），而且相的转变在很窄的温度范围内进行，所以叫熔点。对纤维材料，结晶是由高聚物形成的，它的熔化过程有一个较宽的温度区间——熔程，由于该熔程比较宽，通常把开始熔化的温度叫起熔点，把晶区完全熔化时的温度叫溶点Tm。若材料的结晶度高，晶体比较完整，则熔程变窄，熔点也随之而提高，同样结晶度条件下，晶粒大，Tm升高。 对于无定形区来说，在热的作用下，基本上有三种热力学状态：玻璃态、高弹态和粘流态，通过变形能力来区分。在玻璃态时，强力高，变形小，且外力去除后，变形很快消失，表现出类似玻璃的力学性质。而高弹态时，受到外力，可产生较大的变形，当外力消除，变形较易回复，类似于橡胶的力学特征。粘流态时，变形不但很容易而且是不可逆的，呈现一种具有粘滞性可流动的液体状态。 两种转变和三种力学状态 （二）玻璃化温度Tg我们把高弹态向玻璃态的转变称做玻璃化转变，其转变温度为玻璃化温度。对纺织材料来说，这个转变是很重要的。（热定形，许多使用性能的基础） （三）粘流温度Tf高弹态到粘流态之间的转变温度。 （1）四个温度 ? （2）两个转变区 （3）三种力学状态 ?a.玻璃化温度Tg ??? ——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。 影响Tg的因素：化学组成的影响；分子量和交键作用；混合、接枝及共聚的影响；增塑剂的作用。凡是使链的柔性增加，使分子间作用力下降的结构因素都会使Tg改变。 b.粘流温度Tf ?? ——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。 ?c.熔点温度Tm ?? ——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。 ?d.分解点温度Td ?? ——高聚物大分子主链产生断裂的温度。 两个转变区：? 1 玻璃化转变区 2 粘弹态转变区 玻璃态：分子链段运动被冻结，显现脆性，类似普通玻璃性能。 高弹态：分子链段运动加剧，出现高弹变形，类似橡胶的特性。 粘流态：大分子开始变形，表现出液体流动的特性。 三、热定形（一）概念：