紡織材料學緒論

紡織材料學

主講人：成玲紡織材料------指纖維及纖維制品。具體表現(xiàn)為：纖維、紗線、織物及其復合物。棉花棉纖維羊毛亞麻蠶絲化學纖維紗線紗線機織物針織物非織造布纖維增強復合材料密度低：鋼的1/5、鋁合金的1/2、鈦合金的1/3比強度高：鋼的6倍、鋁合金的6.5倍、鈦合金的5倍比模量高：鋼的3倍、鋁合金的3.2倍、鈦合金的3.5倍課程研究的主要內(nèi)容：（1）研究纖維及纖維制品的結(jié)構(gòu)、性能及結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系；（2）研究纖維及纖維制品的性能與加工工藝之間的關(guān)系；（3）研究纖維及纖維制品的結(jié)構(gòu)、性能的測試方法及標準。課程的主要內(nèi)容：第一章緒論第二章天然纖維素纖維第三章天然蛋白質(zhì)纖維第四章化學纖維第五章紡織材料的吸濕性第六章紡織纖維的機械性質(zhì)第七章紡織材料的熱學、電學、光學性質(zhì)第八章紗線的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第九章織物的基本結(jié)構(gòu)第十章織物的基本性能和品質(zhì)評定纖維：

直徑為幾微米到幾十微米（或更細），而長度比直徑大千倍、萬倍以上的細長物體，稱為纖維。如：棉花、羊毛、葉絡(luò)、毛發(fā)、肌肉等。紡織纖維應(yīng)具備以下條件：（1）適當?shù)拈L度和細度；（2）一定的強力、變形能力、彈性、耐磨性、剛?cè)嵝?、抱合力和摩擦力；?）一定的吸濕性、導電性和熱學性質(zhì)；（4）一定的化學穩(wěn)定性和染色性能；（5）特種紡織纖維應(yīng)具有能滿足特種需要的性能。紡織纖維：是指截面呈圓形或異形的、橫向尺寸較細、長度比細度大許多倍的、具有一定強度和韌性的（可繞曲的）細長物體。木棉纖維竹原纖維再生纖維：由天然聚合物或失去紡織加工價值的纖維原料經(jīng)人工溶解或熔融，再抽絲制成的纖維。合成纖維：由小分子化合物合成有機聚合物后，再溶解或熔融，抽絲制成的纖維。半合成纖維：以天然高分子物為骨架，通過其他化學物質(zhì)反應(yīng)，改變其組成成分，再形成天然高分子衍生物而制成的纖維。無機纖維：以無機物（金屬、玻璃等）為原料，通過加熱熔融或壓延等物理化學方法制成的纖維。生絲棉苧麻羊毛線密度（或特克斯）------指1000米長纖維或紗線所具有的重量克數(shù)。纖度（或旦尼爾、旦、袋）------指9000米長纖維或紗線所具有的重量克數(shù)。公制支數(shù)------指重量為1克的纖維或紗線的長度米數(shù)?；爻甭?-----纖維材料所吸水分重量對其干燥重量的百分率。含水率------纖維材料所吸水分重量對含有水分的材料重量的百分率。標準大氣條件：強力（又稱斷裂強力、絕對強力）------指纖維材料能夠承受的最大拉伸力。相對強度------指單位細度（每特或每旦）纖維或紗線能承受的最大拉力。斷裂應(yīng)力------指纖維或紗線在單位面積上能承受的最大拉伸力。斷裂長度------指纖維或紗線靠自身重量被拉斷時所具有的長度。斷裂伸長率------纖維或紗線被拉伸斷裂時產(chǎn)生的伸長占原來長度的百分率。纖維大分子的典型構(gòu)象示意圖

紡織纖維的大分子是由許多相同或相似的原子團彼此以共價鍵聯(lián)合而成的，那么這些相同或相似的原子團稱為大分子的單基。單基------組成高聚物大分子的最小循環(huán)單元。一個伸直的直鏈大分子在三處依箭頭方向使主鏈鍵相對于上端旋轉(zhuǎn)180°后,就變成了一根很皺曲的分子鏈了.大分子的柔曲性

如果(1)大分子主鏈上原子鍵的旋轉(zhuǎn)性較差；(2)側(cè)基較大；(3)主鏈四周側(cè)基不均衡；(4)側(cè)基間結(jié)合力較大；分子鏈節(jié)就不易轉(zhuǎn)動，分子鏈也不易彎曲或伸直，即分子鏈較“僵硬”，反之較“柔軟”，這種特征叫做大分子的“柔曲性”。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（超分子結(jié)構(gòu)）------指纖維內(nèi)大分子排列與堆砌的結(jié)構(gòu)。大分子間的作用力：1、范德華力（由靜電引力、誘導力、色散力組成）作用距離：0.3~0.5nm作用能量：2.1~23J/mol2、氫鍵（由大分子側(cè)基上的極性基團：羥基、氨基、羧基等靜電引力形成)作用距離：0.23~0.32nm作用能量：5.4~42.7J/mol3、鹽式鍵（部分纖維的側(cè)基在成對的某些基團之間會產(chǎn)生能量級躍遷原子轉(zhuǎn)移，從而形成絡(luò)合物類型的價鍵性質(zhì)的化學鍵)作用距離：0.09~0.27nm作用能量：126~209.3J/mol4、化學鍵作用距離：0.09~0.19nm作用能量：209.8~837.36J/mol角蛋白大分子的構(gòu)成及分子間作用

取向和無序排列的纓狀微胞結(jié)構(gòu)

結(jié)晶度------把纖維中結(jié)晶區(qū)的大小占整根纖維的比例稱為結(jié)晶度。取向度------大分子排列方向與纖維軸向的符合程度，稱為取向度。纓狀微胞理論：

纖維中每一個大分子可能間隔地穿過幾個結(jié)晶區(qū)和非晶區(qū)，靠結(jié)晶區(qū)中大分子之間的結(jié)合力把大分子相互聯(lián)結(jié)在一起，又靠穿越兩個以上結(jié)晶區(qū)的大分子把各個晶區(qū)聯(lián)系起來，并由組織結(jié)構(gòu)比較松散紊亂的非晶區(qū)把各個晶區(qū)間隔開來，使纖維形成一個疏密相間而不散開的整體。紡織纖維的結(jié)構(gòu)層次

事實上，從高聚物大分子排列堆砌組合到形成纖維，經(jīng)歷了多級微觀結(jié)構(gòu)層次：1、大分子2、基原纖（由幾根直線鏈狀大分子按照一定空間位置排列，相對穩(wěn)定地相成的結(jié)晶態(tài)的大分子束，也稱為晶須，是原纖中最小、最基本的結(jié)構(gòu)單元）直徑：1~3nm3、微原纖（由若干根基原纖平行排列結(jié)合在一起的較粗的基本屬結(jié)晶態(tài)的大分子束，也稱微晶須，存在一定的結(jié)晶缺陷）直徑：4~8nm4、原纖（是個統(tǒng)稱，由若干根微原纖基本平行排列結(jié)合在一起的更粗的大分子束。原纖