纺织材料的光学特性.ppt

* * 纺织材料的光学特性 第一节 纤维结构的影响 影响纤维的光学特性的因素 1.纤维的内部结构 高聚物的分子结构，分子聚集 态结构以及共混或共聚物组成 2.外部结构 截面形状、复合结构和侧面结构 一、 纤维的内部结构对光学性能的影响 纤维内部结构影响纤维的折射率和透明性 纤维的折射率 分子的电子结构因辐射的 光频电场作用而形变的程度 纤维的折射率大 对光线的反射比越大 纤维回潮率高 对光的折射率下降 0.025 1.522 1.547 维纶 0.000~-0.005 1.500~1.510 1.500~1.510 腈纶 0.188 1.537 1.725 涤纶 0.040~0.060 1.520~1.530 1.570~1.580 锦纶66 0.053 1.515 1.568 锦纶6 0.047 1.537 1.585 桑蚕精练丝 0.009~0.012 1.542~1.547 1.553~1.556 羊毛 0.005~0.006 1.470~1.473 1.476~1.478 二醋酯纤维 0.018~0.036 1.514~1.523 1.539~1.550 黏胶纤维 0.062 1.532 1.594 亚麻 0.057~0.068 1.527~1.540 1.595~1.599 苎麻 0.041~0.051 1.524~1.534 1.573~1.581 棉 纤维 常见纤维的折射率 n⊥的折射光（称寻常光线或称O光）： 振动面与纤维几何轴垂直，遵守折射定 律，在不同方向的折射率不变； n∥的折射光（称为常光线或称为E光）： 振动面与纤维几何轴平行，它不遵守折 射定律，折射率随方向而变 纤维分子链平行方向和垂直方向对光辐射形变有不同的抵抗能力，导致了分子平行向和垂直向折射率的差异 双折射现象 绝干纯净的纤维材料是绝缘电介质材料，消光系数k接近于零，透明度极高 纤维材料含有伴生物、杂质、含有水分，对光线既不全透明，也不全反射，半透明材料 纤维的内部结构对纤维透明度的影响 纤维多为半透明和不透明 (a)光反射 (c)光线大角向前散射引起的光雾 (b)光散射 纤维内部折射率的不均匀性可能来自纤维高分子无定形区和结晶区密度的差异，或由于湿法纺丝去除溶剂时造成的微隙引起，或起因于纤维中的添加物。 高分子中TiO2粒径越小，其表面积越大，散射效率随之增加。当其粒径减小到可见光波长范围以下时，将引起衍射现象，使散射效率急剧下降直到透明。TiO2比CaCO3的散射系数要大得多，散射中心折射率变化越大，散射效率越大 。 二氧化钛 碳酸钙 s ( 1/ m m ) 粒径 (m m) 0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0 1.0 2.0 3.0 二、纤维的外部结构对光学性能的影响 （一）截面形状 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 1.5 1.9 2.3 2.7 3.1 反射光相对强度 a/b （二）侧面结构 （三）长度和细度 长度越短的纤维组成的织物光泽和透明感越不好。 纤维细，截面的曲率大，纤维集合体表面的反射光中漫反射比例大，光泽比较柔和。纤维越细，其比表面积越大纤维表面的反射率R随纤维细度增大而增大的。 超细纤维织物散射光比例大，反射率较大，使用同样的染色工艺时，与粗纤维制品得色比较不鲜艳，且表观得色浅 。 三、纤维的光学特性 （一）反射和透射 光通量 其中 （二）光泽 纤维光泽的测量：三维变角光度仪。边旋转试样边测定反射通量，测出的最高和最低光通量M和L，光泽度G 纤维外表面的平整决定了纤维反射光辉度的分布 纤维内部的反射比例以及透明性与辉度分布反映出纤维光泽的质感－光泽感 蚕丝和涤纶纤维光泽曲线 第二节 织物的光学特点 一、织物的光学模型 库贝尔卡和芒克假定织物为没有边缘影响的无限宽阔的薄膜。推出了有限厚度薄膜层反射光比例R的计算公式 薄膜厚度无限厚（K/S公式） 阿伦-戈德芬格模型 K—M模型与A—G模型的比较 A—G考虑了纤维表面的福勒斯纳反射因素，因此其预测较正确。 二、织物组织结构对光学性能的影响 影响织物光学性能的主要因素： 1.纤维的折射率及内外部形态 2.纱线结构 3.织物结构以及染料颜色和染色深度 （一）纱线结构的影响 纱线捻度较大增力光泽 纱线的捻向不同可影响光反射的方向性 （二）织物结构的影响 纱线的交织点越多，越影响织物的平整性，光泽越差 平行光