纺织材料学复习资料.doc

纺织材料的概念与范畴
纺织材料：包括纺织加工用的各种纤维原料和以纺织纤维加工成的各种产品。
服用纺织品：衣服、鞋、帽、纱巾
家用纺织品：被、床单、桌布、坐垫
产业用纺织品：绳索、缆绳、帐篷、炮衣
复合材料：轮胎、飞机壳体、风力发电设备的桨叶、土工布、防弹衣、火箭整流罩和喷火喉管、海水淡化滤材
纺织材料的分类
（1）纺织纤维textilefibers
概念：截面呈圆形或各种异形的、横向尺寸较细、长度比细度大许多倍的、具有一定强度和韧性的（可挠曲的）细长物体。
按材料类别分为：有机、无机纤维
按材料来源分为：天然纤维和化学纤维
天然纤维：自然界生长或形成的，适用于纺织用的纤维。
化学纤维：是指用天然的或合成的高聚物为原料，经过化学和机械方法加工制造出来的纤维。化学纤维又可分为再生纤维、合成纤维、无机纤维。
再生纤维：以天然高分子化合物为原料，经化学处理和机械加工而再生制成的纤维。
合成纤维：由低分子物质经化学合成的高分子聚合物，再经纺丝加工而成的纤维。

二、聚集态结构
1.对于纤维聚集态的形式，20世纪40年代出现了“两相结构”模型，即认为纤维中存在明显边界的晶区与非晶区，大分子可以穿越几个晶区与非晶区，晶区的尺寸很小，为10nm数量级，分子链在晶区规则排列，在非晶区完全无序堆砌。这种模型成为缨状微胞模型。
从晶区到非晶区是否存在逐步转化的过渡区，尚有不同解释
2.Hearle教授提出的缨状原纤结构模型，对此作了很好的解释，并与纤维的原纤结构形成很好的对应。
Kellel等人提出了著名的折叠链片晶假说，并认为，线性高分子链可达几百到几千纳米，具很大表面能，极易在一定条件下自发折叠，形成片状晶体。
依照片晶理论及事实，人们认为片晶就如同缨状微胞结构中的微胞，伸出的分子就像缨状分子，再进入其他片晶的为“缚结分子”，是纤维产生强度的主机制。
1、结晶态结构
（1）结晶态：纤维大分子有规律地整齐排列的状态。
结晶区：纤维大分子有规律地整齐排列的区域。晶区特点：
a.大分子链段排列规整；
b.结构紧密，缝隙，孔洞较少；
c.相互间结合力强，互相接近的基团结合力饱和。
（2）结晶度：纤维内部结晶区占整个纤维的百分率。
重量结晶度：纤维内结晶区的重量占纤维总重量的百分率。
体积结晶度：纤维内结晶区的体积占纤维总体积的百分率。
结晶度对纤维结构与性能的影响：
结晶度↑→纤维的拉伸强度、初始模量、硬度、尺寸稳定性、密度↑；
纤维的吸湿性、染料吸着性、润胀性、柔软性、化学活泼性↓。
结晶度↓→纤维吸湿性↑；容易染色；拉伸强度较小，变形较大，纤维较柔软，
耐冲击性，弹性有所改善，密度较小，化学反应性比较活泼。
2、非晶态结构
非晶态：纤维大分子无规律地乱排列的状态。
非晶区：纤维大分子无规律地乱排列的区域。
非晶区特点：
a.大分子链段排列混乱，无规律；
b.结构松散，有较多的缝隙、孔洞；
c.相互间结合力小，互相接近的基团结合力没饱和。
3、取向结构
取向度
定义：指大分子或链段等各种不同结构单元包括微晶体沿纤维轴规则排列程度。
取向度与纤维性能间的关系：
取向度大——大分子可能承受的轴向拉力也大，拉伸强度较大，伸长较小，模量
较高，光泽较好，各向异性明显。
结晶与取向是两个概念，结晶度大不一定取向度高，取向应包括微晶体的取向。
除了卷绕丝，一般说来，结晶度高，取向度也高。
2、间接法：
用长度－重量关系衡量
（1）特数tex——国际标准单位
定义：在公定回潮率下，1000米长的纤维所具有重量的克数。

Gk——纤维在公定回潮率下的重量，称为标准重量（mg或g）；
L——纤维长度（mm或m）
同品种纤维，Ntex↑，纤维越粗。
分特dtex：在公定回潮率下，10000米长的纤维所具有重量克数。
1tex＝10dtex
2）旦数（旦尼尔数）Nden——绢丝，化纤常用指标
定义：在公定回潮率下，9000米长的纤维所具有重量的克数。

同品种纤维，Nden↑，越粗.
3）公制支数Nm——常用于棉纤维
定义：在公定回潮率下，单位重量（g、mg）的纤维所具有的长度（m、mm）：

同品种纤维，Nm↑，纤维越细。
间接细度指标的换算式如下：

直接细度指标（直径d）与间接细度指标的换算：

式中：d——纤维直径（mm）；γ——纤维密度（g/cm3）
马克隆值M（用于棉）
——本身无量纲，相当于单位长度（英寸）的重量（微克）；反映细度、成熟度的综合指标。
M×Nm＝25400；Nt＝0.0394M；Nd＝0.354M
品质支数（用于毛）
——沿用下来的指标，曾表示该羊毛的可纺支数，现表示直径在某一范围的羊毛细度。
纤维长度指标
1、主体长度：纤维中含量最多的纤维长度。
（1）根数主体长度：纤维中根数最多的一部分纤维的长度
（2）重