第七章纤维的热学、光学和电学性质 第一节纤维的热学性质 比热 1.比热的概念 单位质量的纤维,温度升高(或降低)1℃所需要吸收(或放出)的热量,叫纤维的比热 常见纺织纤维的比热 表7-1常见干燥纺织纤维的比热表(测定温度为20℃)单位:J/g·℃ 纤维种类 比热值 纤维种类 比热值 纤维种类 热值 棉 1.21~-1.34粘胶纤维126~1.36 羊毛 1.36 锦纶6 芳香聚酰胺纤维121 桑蚕丝1.38-1.39锦纶66 醋酯纤维 1.46 亚麻 1.34 涤纶 .34 玻璃纤维 大麻 腈纶 石棉 .05 黄麻 1.36 丙纶(0℃) 木棉 3.影响纺织纤维比热的主要因素 (1)水分的影响 1.5 0.5 图7-1羊毛纤维比热与回潮率三和温度的关系 (2)温度的影响 般认为,温度较高时,具有一定回潮率纤维的比热增大。 3)纤维结构的影响 在220℃附近,出现第二次熔前结晶,比热稍有下降。而后者为缓慢上升曲线,无再结晶的现
第七章 纤维的热学、光学和电学性质 第一节 纤维的热学性质 一、比热 1．比热的概念 单位质量的纤维，温度升高(或降低)1℃所需要吸收(或放出)的热量，叫纤维的比热。 2．常见纺织纤维的比热 表 7-1 常见干燥纺织纤维的比热表（测定温度为 20℃） 单位：J/g·℃ 3．影响纺织纤维比热的主要因素 (1) 水分的影响 ( ) 0 w 0 1 C C W W C C − + = + 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 10 20 30 40 回潮率(%) 比热(J/g·℃) 80℃ 40℃ 20℃ 0℃ 图 7-1 羊毛纤维比热与回潮率三和温度的关系 (2) 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。 (3) 纤维结构的影响 在 220℃附近，出现第二次熔前结晶，比热稍有下降。而后者为缓慢上升曲线，无再结晶的现 象。 纤维种类 比热值 纤维种类 比热值 纤维种类 比热值 棉 1.21～1.34 粘胶纤维 1.26～1.36 羽绒 羊毛 1.36 锦纶 6 1.84 芳香聚酰胺纤维 1.21 桑蚕丝 1.38～1.39 锦纶 66 2.05 醋酯纤维 1.46 亚麻 1.34 涤纶 1.34 玻璃纤维 0.67 大麻 1.35 腈纶 1.51 石棉 1.05 黄麻 1.36 丙纶(50℃) 1.80 木棉
H=202J/g H=175]/g 80 140 160 T℃ 图7-2不同取向聚乙烯纤维的Dsc图谱 1.6 淬火PET 0.8 0.6 退火PET 04080120160200240 温度(℃) 图7-3两种涤纶丝的比热随温度的变化规律 4.比热对纤维加工和使用的影响 二、导热系数 1.导热的概念与导热系数 导热主要通过热传导、对流和热辐射三种方式来实现。单纤维的热传递性是极困难的,一般采 用纤维集合体的方式 Q=2.I. S 72(72>71) 图7-4热传递示意图
图 7-2 不同取向聚乙烯纤维的 DSC 图谱 图 7-3 两种涤纶丝的比热随温度的变化规律 4．比热对纤维加工和使用的影响 二、导热系数 1．导热的概念与导热系数 导热主要通过热传导、对流和热辐射三种方式来实现。单纤维的热传递性是极困难的，一般采 用纤维集合体的方式。 t s dx dT Q = （7-3） 图 7-4 热传递示意图 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 0 4 0 8 0 120 160 200 240 温度(℃) 比热(J/g·℃) 系 列1 系 列2 淬火 PET 退火 PET dH/dt (J.s -1 ) 1270 1350 H=175J/g H=202J/g 80 100 120 140 160 T/℃ Q d T1 T2 (T2 T1) S λ
表7-2常见纺织纤维的导热系数 纤维制品 A(W/m C) 棉纤维 0071~0.0731.12590.1598 羊毛纤维0052~00550.47890.1610 蚕丝纤维 0.05~0.055.83020.1557 粘胶纤维 0.055~0.0710.71800.1934 醋酯纤维 羽绒 0.02 木棉 1.66240.2062 涤纶 0.084 0.97450.1921 腈纶 0.051 0.74270.2175 锦纶 0.244~0.3370.59340.2701 丙纶 氯纶 0.042 静止干空气 0.026 纯水 0.697 2.影响纤维导热系数的因素 (1)纤维的结晶与取向 (2)纤维集合体密度 两端压差大 两端无压差 静止空气 00.050.10.150.20.25 体积重量(6) 图7-5纤维层体积重量和导热系数间的关系 (3)纤维排列方向 热辐 纤维排列方向角ar() 图7-6纤维排列方向角af与导热系数的关系
表 7-2 常见纺织纤维的导热系数 纤维制品 λ(W/m·℃) λ∥ λ⊥ 棉纤维 0.071～0.073 1.1259 0.1598 羊毛纤维 0.052～0.055 0.4789 0.1610 蚕丝纤维 0.05～0.055 0.8302 0.1557 粘胶纤维 0.055～0.071 0.7180 0.1934 醋酯纤维 0.05 羽绒 0.024 木棉 0.32 麻 1.6624 0.2062 涤纶 0.084 0.9745 0.1921 腈纶 0.051 0.7427 0.2175 锦纶 0.244～0.337 0.5934 0.2701 丙纶 0.221～0.302 氯纶 0.042 静止干空气 0.026 — — 纯水 0.697 — — 2．影响纤维导热系数的因素 (1) 纤维的结晶与取向 (2) 纤维集合体密度 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 体积重量(δ) 导热系数λ 两端压差大 两端无压差 静止空气 图 7-5 纤维层体积重量和导热系数间的关系 （3）纤维排列方向 (2) 图 7-6 纤维排列方向角 αf 与导热系数的关系 0.125 0.15 0.175 0.2 0.225 0.25 0.275 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 纤维排列方向角αf (°) 热传导能力 热辐 αf 射 方向 纤 维 层 方 向 导热系 数
(4)纤维细度和中空度 (5)环境温湿度 表7-3温度与纤维导热系数间的关系 导热系数λ(W/m℃) 纤维 30℃ 100℃ 0.058 0.063 羊毛 0.035 0.058 亚麻 0.046 0.053 0.062 丝 0.046 0.052 0.059 3.导热系数对加工和使用的影响 三、热作用时的纤维性状 1.两种转变和三种力学状态 (a) 玻璃态 高弹态 交联型分子 T(℃) 温度 Tf(℃) (b)玻璃化 转变区 转变区 高弹态 温度 图77非晶态材料的热机械性质 2.三态及转变的分子运动机理 (1)玻璃态 (2)玻璃化转变区 (3)高弹态
(4) 纤维细度和中空度 (5) 环境温湿度 表 7-3 温度与纤维导热系数间的关系 纤 维 导热系数λ(W/m·℃) 0℃ 30℃ 100℃ 棉 0.058 0.063 0.069 羊毛 0.035 0.049 0.058 亚麻 0.046 0.053 0.062 蚕丝 0.046 0.052 0.059 3．导热系数对加工和使用的影响 三、热作用时的纤维性状 1．两种转变和三种力学状态 图 7-7 非晶态材料的热机械性质 2．三态及转变的分子运动机理 (1) 玻璃态 （2）玻璃化转变区 (3) 高弹态 温度 形变 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) 温度 lgE Tg(℃) Tf(℃) 交联型 分子 玻 璃 态 高弹态 粘 流 态 玻璃化 转变区 粘弹 转变区 (b)
(4)粘弹转变区 (5)粘流态 3.常见纺织纤维的三态转变温度 热定形与变形 (1)热定形及其机理 表7-4常见纺织纤维的热学性能 纤维玻璃化温度T(℃) 化点Tm(℃) 熔点T℃)分解点T(℃)熨烫温度( 羊毛 60或80 135 丝 粘胶 260~300 110 110 锦纶6 47,65 125~145 锦纶66 120~14 涤纶 235~240 腈纶 90~240 280~300 维纶 干:220-230水:110 丙纶 145~150 163~175 100~120 (2)热定形效果的持久性 (3)热定形的方法 (4)影响热定形效果的主要因素 表7-5几种纤维织物的常用热定形温度 执 120~130120~130190~210 锦纶 100~120 120~130130~140 (5)热变形加工 四、纤维的耐热性和热稳定性 1.耐热性
(4) 粘弹转变区 (5) 粘流态 3．常见纺织纤维的三态转变温度 4．热定形与变形 (1) 热定形及其机理 表 7-4 常见纺织纤维的热学性能 纤维 玻璃化温度 Tg(℃) 软化点 Tm(℃) 熔点 Tf(℃) 分解点 Td(℃) 熨烫温度(℃) 棉 230 — — 150 200 羊毛 60 或 80 — 63.1 135 180 蚕丝 — — — 150 160 麻 — — — 253 100 粘胶 260~300 110 醋酯 186 195~205 290~300 — 110 锦纶 6 47, 65 180 215 — 125~145 锦纶 66 82 225 253 300 120~140 涤纶 80, 67, 90 235~240 256 — 160 腈纶 90 190~240 — 280~300 130~140 维纶 85 干: 220~230 水: 110 — — 干: 150 丙纶 -35 145~150 163~175 — 100~120 氯纶 82 90~100 200 — 30~40 (2) 热定形效果的持久性 (3) 热定形的方法 (4) 影响热定形效果的主要因素 表 7-5 几种纤维织物的常用热定形温度 纤维品种 热定形温度(℃) 热水定形 蒸汽定形 干热定形 涤纶 120~130 120~130 190~210 羊毛 90~100 100~120 130~150 锦纶 66 100~120 110~120 170~190 腈纶 125～135 130～140 丙纶 100~120 120~130 130~140 (5) 热变形加工 四、纤维的耐热性和热稳定性 1．耐热性