紡織材料 第四章

紡織材料第四章第一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系2內(nèi)容提要：

成纖高聚物特征和化學(xué)纖維制造概述?；瘜W(xué)纖維的分類、性質(zhì)及檢測；

常用化纖的特性；纖維鑒別的方法簡介。

重點難點：

本章是纖維部分特性介紹的最后一章，在性能介紹中注意與前面章節(jié)的對比，突出特點的介紹，難點在于綜合性。

解決方法：

采用對比、歸納教學(xué)法，突出重點，如長度、細(xì)度、強度、形態(tài)特征等內(nèi)容到此建立完整的體系，使學(xué)生的理解和思維方法進一步得到提升。

第二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系3第一節(jié)：化纖概況第二節(jié)：化纖性能檢驗第三節(jié)：常見化纖特性簡述（普通纖維）

第四節(jié)：紡織纖維的鑒別

第三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系4一、化學(xué)纖維的誕生與應(yīng)用化學(xué)纖維的問世，結(jié)束了人類幾千年來只將天然纖維作為唯一紡織原料的歷史。為紡織工業(yè)提供了一個穩(wěn)定的，持續(xù)發(fā)展的原料來源。使人類的穿衣狀況得到了非常巨大的改善。

由于是人工產(chǎn)品，所以其性能不象天然纖維那樣性能是天生的，有限的，而是可以人為改變和控制的，可以制得各種不同性能的纖維，因而在民用、工農(nóng)業(yè)、交通運輸，國防，醫(yī)療及尖端科學(xué)領(lǐng)域等方面具有廣闊的用途。

第一節(jié)：化纖概況第四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系5民用：大家很熟悉，強度高，比重輕，耐磨損，不霉蛀，易洗快干等。

工農(nóng)業(yè)：包裝材料，傳送帶，漁網(wǎng)，繩索等。

交通運輸：輪胎簾子線。

醫(yī)療：人造器管，縫合線，消毒紗布，衛(wèi)生用品

國防：炮衣，降落傘，軍用帳蓬，各種防護服

宇航：耐輻射，耐高低溫纖維，飛行服，宇宙飛船減速器。

第五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系6長久以來，為了滿足人類穿著日益增長的需要，人們一直在尋找更多的纖維材料來源。蠶絲是自然界唯一可供利用的長絲，而且它的形成獨具一格——由液體狀變成固體狀。我國早在南宋，就有記載，周去非的《》一書記述，廣西某縣楓樹上有“食葉之蟲”稱做“絲蟲”，它的外形“似蠶而呈赤黑色”，每當(dāng)五月（農(nóng)歷）間“蟲腹如蠶之熟”，當(dāng)?shù)厝司妥交赜么捉n，然后剖開蟲腹取出絲素，在醋中牽引成絲，一蟲可得絲長6-7尺，這種從野蠶身上抽絲的方法，堪稱是人類人工制絲技術(shù)最早的事實。

第六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系7到十八世紀(jì)人們想到蠶吃了桑葉能吐出絲，那為什么不能用人工方法，把桑葉制成跟蠶絲相似的纖維呢？后來人們測定了蠶絲和桑葉的組成，發(fā)現(xiàn)：桑葉中大量含有碳、氫、氧三元素，而蠶絲中除含有上述元素外，還含有氮。這一發(fā)現(xiàn)，啟發(fā)人們用硝酸來處理纖維素來增加氮的部分。1884年在法國制得硝酸纖維。但因其容易燃燒，加上成本貴，又沒多少紡用價值，所以問世不久便停產(chǎn)了，但它畢竟是人類歷史上第一次人工制造的纖維。

第七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系81891年在英國有人將纖維素黃酸酯溶于稀堿中制成很粘的液體紡絲，因其很粘，故稱為粘膠，制成的纖維稱為粘膠纖維。它在1905年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。從此以后人造纖維開始走上了成功之路，發(fā)展到目前這種現(xiàn)狀?？梢哉f人造纖維的制造成功是仿生學(xué)的應(yīng)用的成功。

第八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系9二、種類和分子組成

（一）人造纖維

1、粘膠纖維：以木材，棉短絨，蘆葦，甘蔗渣等植物纖維素為原料制成。

（簡介最近發(fā)展的幾個新品：Modal，T，竹子纖維）

2、人造蛋白質(zhì)纖維：大豆纖維（不是純蛋白）。

第九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系10（二）合成纖維

（按教材第170頁表3-1，了解制造化纖的主要原料）

1、普通合成纖維（按教材第173頁表3-2介紹類名，具體纖維名，組成單體，結(jié)構(gòu)學(xué)名，商品常用名，時間約10分鐘）

2、特種纖維

（1）氨綸（萊卡）。彈性纖維。

（2）芳綸。耐高溫、高絕緣、高強度

（3）氟綸。耐腐蝕纖維

（4）導(dǎo)電纖維。金屬的，復(fù)合的。

（5）碳纖維。復(fù)合材料的骨架增強材料

第十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系11（三）改性纖維：合成纖維可按我們的需要來生產(chǎn)，它可制成作一般用途的普通纖維，也可制成具有特殊性能的特種纖維，普通纖維制造簡單方便，價格也低廉，但他們往往在吸濕性，染色性，抗靜電性，抗污性及抗起毛起球等性能比較差，需要加以改善。

第十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系12改性方法：

1、化學(xué)改性：（1）接枝，（2）共聚，（3）纖維化學(xué)處理。改善纖維的吸濕，染色性，抗靜電性，難燃性等。

2、物理改性：

（1）改變噴絲孔的形狀——異形纖維

（2）改變纖維伸直為卷曲——變形纖維

（3）不同聚合物從同一噴絲孔噴出→復(fù)合纖維

改善：膨松性，伸縮彈性，光澤，抗污等，增強特性或功能。

第十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系13三、化學(xué)纖維的制造

大體分為：紡絲液的制備，紡絲成形，后加工三個過程。

（一）紡絲液的制備

要將成纖高聚加工成纖維，則必須首先把它制成一種粘稠的液體——紡絲液，但不是所有的高聚物都可加工成纖維。成纖高聚物要滿足三個條件：

（1）線性分子結(jié)構(gòu)；（2）適當(dāng)?shù)姆肿恿?；?）凝固后的纖維中，大分子間應(yīng)該具有足夠的結(jié)合能。

第十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系14紡絲液的制備方法：目前最主要的有熔體法和溶液法兩種。

為了使紡絲液具有均勻和良好的紡絲性能，紡絲液還必須進行混合，過濾，脫泡等工序，然后送去紡絲。在紡絲液中加入不同量的消光劑（二氧化鈦），可生產(chǎn)不同光澤的纖維：有光，半光，無光。加入顏料，可生產(chǎn)色牢度很好的有色纖維。

第十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系15下面的照片是不同光澤度的纖維，清晰可見消光劑。

第十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系16（二）紡絲成形：

按紡絲液制備方法不同，分熔體紡絲法和深液紡絲法。

1、熔體紡絲：（畫示意圖）

2、溶液紡絲：

（1）濕法紡絲

（2）干法紡絲

第十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系17除了上述三種最常用，最基本的方法以外還有一些新的紡絲方法。

熱壓法：（加熱溫度低于熔點，使軟化，用高壓使其從孔中噴出，冷卻成形，用于熔化即分解，而暫行找不到適當(dāng)溶劑的那些高分子物）。

裂膜成纖法：高分子物熔融擠壓為薄膜，用切刀或針刺使之破裂成條，如丙綸扁絲。

第十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系18噴射紡絲：紡絲液從噴絲孔壓出后，受周圍高速氣流噴吹，并進行高倍拉伸，使纖維直徑小于0.5-3μm，成超細(xì)纖維。

復(fù)合紡絲：由兩種或兩種以上紡絲液，按一定比例，復(fù)合噴絲，形成多組分復(fù)合纖維。

異形紡絲：改變噴絲孔形狀，得各種異性纖維。

高速紡絲：POY絲

第十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系19（三）后加工

經(jīng)過紡絲工序，高聚物已初具纖維形態(tài)，稱它“初生絲”。它必須經(jīng)過一系列后處理加工（后加工）才能得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，性能優(yōu)良，可以進行紡織加工的纖維。

第十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系20以短纖維后加工路線為例來說明。

①集束→②拉伸（關(guān)鍵工序，產(chǎn)生不同力學(xué)類型纖維）→③上油（介紹目的作用）→④卷曲（解釋為什么要加卷曲）→⑤干燥熱定形（這是第一次接觸‘熱定型’一詞，注意解釋：熱定形是為了消除纖維在拉伸時所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，確保結(jié)構(gòu)在后期使用中的穩(wěn)定性，以提高纖維的尺寸穩(wěn)定性，保持卷曲效果，改善機械性能和其它物理性能。）→⑥切斷、打包（按成品要求切成不同的長度規(guī)格（解釋三種類型，注意內(nèi)容更新），打包入庫，準(zhǔn)備售出）

第二十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系21第二節(jié)化纖性能檢驗

一、長度：

化纖的長度是可以人為控制的，分兩大類：等長纖維和異長纖維

1、等長纖維（棉型化纖）的長度測定

由于加工機械不良可能使其中含有超長、倍長纖維（解釋概念），用它們的含有率來表示，是疵點，所以含有率越高，說明質(zhì)量越不好。

第二十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系22（1）中段切斷稱重法：

式中：Ln——平均長度（mm）；W——纖維總重（mg）；Wc——中段重（mg）

Lc——中段長度（mm）。

（2）手扯法：用手扯法將纖維整理成兩端平齊的纖維束，在用鋼尺量取其長度。（異長纖維不能用此法）

第二十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系232、異長纖維（毛型化纖）的長度測定

實際產(chǎn)品表明，具有一定長短差異的纖維，紡出的紗線品質(zhì)比等長纖維紗好。

（1）梳片式長度儀：方法與毛纖維的類似。

（2）單根測量：測得根數(shù)加權(quán)平均長度Ln。[Lg=Ln（1+CVn2）]

（3）電子自動化儀器測量

第二十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系24二、細(xì)度：

在棉纖維細(xì)度一節(jié)中我們講過：Nm、Tex、D、M、d對于化纖除M不用外，剩下的全都可用。（單絲、復(fù)絲的表示方法有區(qū)別）。

1．振動測量法：

有關(guān)細(xì)度測量方法已在棉纖維、毛纖維一章中詳細(xì)介紹，均適用于化纖。

第二十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系25介紹一種對化纖較適用的細(xì)度測量方法。

纖維兩端夾持，由儀器在纖維上施加一橫向振動，使纖維產(chǎn)生共振，此時，可用下面的公式計算：

式中：N----纖維的線密度(g/cm)；P----張力（cN）；L----纖維的長度(cm)；

f----共振頻率（Hz）第二十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系26對于異形纖維，也可用Tex，D來表示細(xì)度，但在同樣D數(shù)情況下，與園形截面的纖維相比粗細(xì)感不同。（周長一定時，園的面積最大，反過來，同樣面積的情況下園的周長最?。┐送?，纖維的光澤，抗起球，抗活，膨松性，保暖性也有很大改變。

第二十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系27異形程度的大小對上述性能起決定性作用，異形度的微小變化，光澤產(chǎn)生顯著差異，抗彎，耐磨等物理機械性能也會發(fā)生變化，在化纖生產(chǎn)時必須嚴(yán)格控制異形度的大小和均一性，對異形纖維，異形度是主要指標(biāo)之一。

同樣，中空纖維也有類似情況。

除教材第215~216頁的3-15、3-16、3-17三個公式外，再增加兩個指標(biāo)：

異形度（%）=（1-

）×100中空度（%）：=

第二十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系28三、密度：

密度是化纖物理性能的重要參數(shù)之一，利用它可研究纖維內(nèi)部大分子的排列狀況，結(jié)果程度，化纖制造工藝是否正常及對纖維結(jié)構(gòu)的影響，對紡織工藝也有一定的影響。

各種纖維的密度見教材第217頁表3-8（注意“干燥”兩字）

根據(jù)纖維的密度可計算出，纖維的結(jié)晶度：（教材第218頁的公式3-19）

測量密度的方法很多，常用的是密度梯度法（簡述原理）第二十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系29四、卷曲：

提高纖維間的抱合力，提高可紡性，同時也增加纖維的彈性及對織物的風(fēng)格也有一定影響，表征卷曲性能的指標(biāo)有以下幾個：

1、卷曲數(shù)=

2、卷曲率=（%）（表示卷曲波的深度）個/厘米（表示卷曲的密度）第二十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系303、剩余卷曲率或卷曲回復(fù)率=

4、卷曲彈性率=

五、其它性能檢驗：

含油，回潮，強伸度（拉伸，濕態(tài)，鉤接、打結(jié)強度），疵點等。（%）（表示卷曲的耐久牢度）（%）（表示卷曲的恢復(fù)能力）第三十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系31第三節(jié)常見化纖特性簡述（普通纖維）一、粘膠（吸濕易染）：

是人造纖維素纖維，由溶液法紡絲制得，由于纖維芯層與外層的凝固速率不一致，形成皮芯結(jié)構(gòu)——橫截面切片可明顯看出。粘膠是普通化纖中吸濕最強的，染色性很好，穿著舒適感好，粘膠彈性差，濕態(tài)下的強度，耐磨性很差，所以粘膠不耐水洗，尺寸穩(wěn)定性差。比重大，織物重，耐堿不耐酸。

用途廣泛，幾乎所有類型的紡織品都會用到它，如長絲作襯里、美麗綢、旗幟、飄帶、輪胎簾子線等；短纖維作仿棉、仿毛、混紡、交織等

第三十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系32二、滌綸（挺括不皺）：

強度高、耐沖擊性好，耐熱，耐腐，耐蛀，耐酸不耐堿，耐光性很好（僅次于腈綸），曝曬1000小時，強力保持60-70%，吸濕性很差，染色困難，織物易洗快干，保形性好?！跋纯纱?/p>

用途也較廣：長絲——常作為低彈絲，制作各種紡織品；短纖：棉、毛、麻等均可混紡，工業(yè)上：輪胎簾子線，漁網(wǎng)、繩索，濾布，緣絕材料等。是目前化纖中用量最大的。

第三十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系33三、錦綸（結(jié)實耐磨）：

最大特點是結(jié)實耐磨，是最優(yōu)的一種。

密度小，織物輕，彈性好，耐疲勞破壞，化學(xué)穩(wěn)定性也很好，耐堿不耐酸

最大缺點是耐日光性不好，織物久曬就會變黃，強度下降，吸濕也不好，但比腈綸，滌綸好。

用途：長絲，多用于針織和絲綢工業(yè)；短纖，大都與羊毛或毛型化纖混紡，作華達(dá)呢，凡尼丁等。工業(yè)：簾子線和漁網(wǎng)，也可作地毯，繩索，傳送帶，篩網(wǎng)等。

第三十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系34四、腈綸（膨松耐曬）：

腈綸的性能很象羊毛，所以叫“合成羊毛”。

腈綸在內(nèi)部大分結(jié)構(gòu)上很獨特，呈不規(guī)則的螺旋形構(gòu)象，且沒有嚴(yán)格的結(jié)晶晶區(qū)，但有高序排列與低序排列之分。由于這種結(jié)構(gòu)使腈綸具有很好的熱彈性（可加工膨體紗），腈綸密度小，比羊毛還小，織物保暖性好。

第三十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系35腈綸：耐日光性與耐氣候性很好（居第一位），吸濕差，染色難。

純粹的丙烯腈纖維，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，服用性能差，所以通過加入第二，第三單體，改善其性能，第二單體改善：彈性和手感，第三單體改善染色性。

用途：主要作民用，可純紡也可混紡，制成多種毛料、毛線、毛毯、運動服也可：人造毛皮、長毛絨，膨體紗，水龍帶，陽傘布等。

第三十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系36五、維綸（價廉耐用）：

最大特點是吸濕性大，合成纖維中最好的，號稱“合成棉花”。強度比錦、滌差，化學(xué)穩(wěn)定性好，不耐強酸，耐堿。耐日光性與耐氣候性也很好，但它耐干熱而不耐濕熱（收縮）彈性最差，織物易起皺，染色較差，色澤不鮮艷。

用途：多和棉花混紡：細(xì)布，府綢，燈芯絨，內(nèi)衣，帆布，防水布，包裝材料，勞動服等。

第三十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系37六、丙綸（質(zhì)輕保暖）：

最輕的纖維。它幾乎不吸濕，但具有良好的芯吸能力，強度高，織物尺寸穩(wěn)定，耐磨彈性也不錯，化學(xué)穩(wěn)定性好。但：熱穩(wěn)定性差，不耐日曬，易于老化脆損。

用途：可以織襪，蚊帳布，被絮，保暖填料、尿布濕等。工業(yè)上：地毯、漁網(wǎng)，帆布，水龍帶，醫(yī)學(xué)上帶代替棉紗布，做衛(wèi)生用品。

第三十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系38七、氨綸（彈性纖維）：

彈性最好，強度最差，吸濕差，有較好的耐光、耐酸、耐堿、耐磨性。常用纖維的性能詳見教材第240~251頁，課后大家多看看。

第三十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系39第四節(jié)紡織纖維的鑒別紡織纖維有共性也各有特性，進行纖維鑒別，則是利用纖維各自的特性或個性加從區(qū)別，（利用各種纖維在某些性能或外觀形態(tài)上的差異，將它們區(qū)別開來。）

鑒別纖維的方法很多，有的粗略些，有的詳盡些。

第三十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2023/6/24紡織與材料學(xué)院紡織工程系40一、手感目測法：

前面我們已經(jīng)做過的“纖維認(rèn)識實驗”中，有一項目就是“手感目測法”這種方法相當(dāng)實用，除感知材料的性能外，還可用來鑒別紡織材料。

這種方法可有效地鑒別天然纖維——棉、毛、絲、麻，對化學(xué)纖維則顯得無能為力（除普