第七章 纤维材料的热学、光学、电学性质.pdf

纤维材料的热学、光学、电学性质

1热学性质

2光学性质

3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。
重点难点：保暖性，热力学三态与热定形，热破坏温度，燃烧性；双折射、耐光性；电阻、静电序位及测
试。难点在纤维这些性质的综合表现。
解决方法：理清概念的层次关系，结合实际产品的分析，建立概念体系和思维方法。

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。
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。
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。
（二）导热系数λ
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。单位：焦/米·度·时，
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。
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
（画图说明）
（三）绝热率T

它反映的是材料的隔热能力——保暖性，此值越大，说明该材料越保暖。

二、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，
要么结晶不被破坏的呈结晶态。对无定形区来讲，热力学状态大致有三个：玻动态、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
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

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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。
（二）玻璃化温度Tg
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，且外力取除后，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。
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。

三、热定形
（一）概念：
定形是指使纤维（包括纱、织物）达到一定的（所需的）宏观形态（状），尽可能切断分子间的联结，使
分子松弛，然后在新的平衡位置上重新建立尽可能多的分子之间的联结点。
热定形则是指在热的作用下（以热手段进行分子之间联系的切断或重建）进行的定形。可以看出，热定形
的主要目的就是为了消除材料在加工过程中所产生的内应力，使之在以后的使用过程中具有良好的尺寸稳
定性，形态保持性弹性，手感等。
（二）热定形的效果
暂时定形与永久定形（简单解释）。
（三）热定形的条件
（1）湿度(或定形液)：降低Tg
（2）热：加热到Tg以上，Tf以下方可定形
（3）力：施加外力达到我们所需的外观形态
（4）时间：大分子间的联结只能逐步拆开，达到比较完全的应力松弛，需要时间。重建分子间的联结也需
要时间

四、耐热性和热稳定性
（一）耐热性。指在热的作用下，抗破坏的能力。可用破坏温度来表示，或受热时性能的恶化来评价。详
见教材表8-4。
（二）热稳定性。指在某温度持续作用下，多长时间会破坏的性能。详见教材表8-5。
五、热收缩
合成纤维因受热的作用而产生的收缩。产生收缩的原因：1、定形效果不好，有残余内应力存在；2、分子
链比较伸展，各键节、键段的无规运动，使大分向内卷缩。用收缩率表示。（如化纤的气蒸收缩率试验）

六、熔孔性
（一）概念
织物接触到热体而形成孔洞的性能——熔孔性。影响熔孔性的因素主要有：
（1）热体的温度
（2）热体的作用时间
（3）热体的热量
（4）纤维的性能（可熔性，导热性，比热，吸湿性等）。

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（二）测量方法
1．落球法：一定温度、重量大小的钢（或玻璃