纺织材料学教学课件下载样章ppt.ppt
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1、纺织材料学教学课件下载样章ppt Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一节 热学性质 l比热比热定义:定义:质量为1g纺织材料温度变化1所吸收(放出)的热量单位:单位:J/g一、纺织纤维的导热与保温 1.指标(1)(1)导热系数导热系数 定义:材料厚度为材料厚度为1m1m,两表面之间温差为,两表面之间温差为11,每小时通过,每小时通过1m1m2 2材料所传导的热量。材料所传导的热量。单位:Kcal/mh;W/m常见纤维的导热系数(在室温20时测得)纤维
2、种类(Wm/m2)纤维种类(Wm/m2)棉0.071-0.073涤纶0.084羊毛0.052-0.055腈纶0.051蚕丝0.050-0.055丙纶0.221-0.302粘纤0.055-0.071氯纶0.042醋纤0.050空气0.026锦纶0.244-0.337水0.599(2)(2)绝热率绝热率T T T=(Q1-Q2)/Q1*100%式中:Q1包覆试样前保持热体恒温所 需热量;Q2包覆试样后保持热体恒温所 需热量。(3)克罗值(CLOCLO)在室温在室温2121摄氏度,相对湿度小于摄氏度,相对湿度小于50%50%,气,气流为流为10cm/s10cm/s(无风)的条件下,一个人(无风)的条
3、件下,一个人静坐不动,能保持舒适状态,此时所穿静坐不动,能保持舒适状态,此时所穿衣服的热阻为衣服的热阻为1 1克罗值。克罗值。CLOCLO越大,则隔热保暖性越好。越大,则隔热保暖性越好。2.2.影响纤维导热性能的因素影响纤维导热性能的因素 l分子量的大小 在同一温度下,分子量越高。l温度与回潮率的影响 TT 因为随温度增加,分子的振动频率加大,使热量能籍此得到更好的传递。水分越多,越大,保暖性越差.在同样温湿度条件下,吸湿能力比较好的纤维,导热性比较好。3.3.纤维集合体的体积重量纤维集合体的体积重量 l保暖与否主要取决于纤维层中夹持的静止空气数量。l纤维层中夹持的空气越多,则纤维层的绝热性越
4、好。一旦夹持的空气流动,保暖性将大大降低。l纤维层的体积重量在0.03-0.06g/cm3,最小,保暖性最好。4.4.增强服装保暖性的途径增强服装保暖性的途径 l尽可能多的储存静止空气;(中空纤维、多衣穿着、不透水)l降低W%;l选用低的纤维;l加入陶瓷粉末等材料 若对某一纤维施加一恒定外力,观察其在等速若对某一纤维施加一恒定外力,观察其在等速升温过程中发生的形变与温度的关系,便得到该纤升温过程中发生的形变与温度的关系,便得到该纤维的温度维的温度-形变曲线(或称热机械曲线)。形变曲线(或称热机械曲线)。纤维典型的热机械曲线如下图,存在两个斜率纤维典型的热机械曲线如下图,存在两个斜率突变区,这两
5、个突变区把热机械曲线分为三个区域,突变区,这两个突变区把热机械曲线分为三个区域,分别对应于三种不同的力学状态。分别对应于三种不同的力学状态。形形变变温度温度IIIIII二.纤维的热机械性能在区域在区域I,温度低,纤维在外力作用下的形变,温度低,纤维在外力作用下的形变小,具有小,具有虎克弹性行为虎克弹性行为,形变在瞬间完成,当外力,形变在瞬间完成,当外力除去后,形变又立即恢复,表现为质硬而脆,这种除去后,形变又立即恢复,表现为质硬而脆,这种力学状态与无机玻璃相似,称为玻璃态。力学状态与无机玻璃相似,称为玻璃态。玻玻璃璃态态温度温度形形变变IIIIII随着温度的升高,形变逐渐增大,当温度升高到随着
6、温度的升高,形变逐渐增大,当温度升高到某一程度时,形变发生突变,进入区域某一程度时,形变发生突变,进入区域II,这时即使,这时即使在较小的外力作用下,也能迅速产生很大的形变,在较小的外力作用下,也能迅速产生很大的形变,并且当外力除去后,形变又可逐渐恢复。这种受力并且当外力除去后,形变又可逐渐恢复。这种受力能产生很大的形变,除去外力后能恢复原状的性能能产生很大的形变,除去外力后能恢复原状的性能称高弹性,相应的力学状态称高弹态。称高弹性,相应的力学状态称高弹态。温度温度形形变变IIIIII玻玻璃璃态态高弹态高弹态当温度升到足够高时,聚合物完全变为粘性流体,当温度升到足够高时,聚合物完全变为粘性流体
7、,其形变不可逆,这种力学状称为粘流态。其形变不可逆,这种力学状称为粘流态。温度温度形形变变IIIIII玻玻璃璃态态高弹态高弹态粘流态粘流态玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态。玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态。形形变变温度温度IIIIII玻玻璃璃态态高弹态高弹态玻玻璃璃化化转转变变区区Tg粘流态粘流态粘粘弹弹态态转转变变区区Tf纤维的热机械性能纤维的热机械性能曲线的特点曲线的特点(1 1)四个温度)四个温度 a.玻璃化温度Tg 定义:非晶态高聚物大分子链段开始非晶态高聚物大分子链段开始运动的最低温度或由玻璃态向高弹态转变运动的最低温度或由玻璃态向高弹态转变的温度。的温度。b.粘
8、流温度Tf 定义:非晶态高聚物大分子链相互滑非晶态高聚物大分子链相互滑动的温度,或由高弹态向粘流态转变的温动的温度,或由高弹态向粘流态转变的温度。度。c.熔点温度Tm 定义:高聚物结晶全部熔化时的温度,或晶态高聚物大分子链相互滑动的温度。高聚物的Tm 低分子的Tm。d.分解点温度Td 定义:高聚物大分子主链产生断裂的温度。(2)两个转变区:玻璃化转变区,粘弹态转变区(3)三种力学状态:玻璃态:分子链段运动被冻结,显现脆性 高弹态:分子链段运动加剧,出现高弹变形 粘流态:大分子开始变形 几种纺织纤维的热转变点几种纺织纤维的热转变点 纤维种类纤维种类 玻璃化温度玻璃化温度 软化点软化点 熔点熔点
9、分解点分解点 洗涤最高温度洗涤最高温度 棉棉 -150 150 90-10090-100羊毛羊毛 -130 130 30-4030-40桑蚕丝桑蚕丝 -150 150 30-4030-40粘胶纤维粘胶纤维 -150 150-醋酯纤维醋酯纤维 186186195-205195-205290-300290-300-涤纶涤纶 80,67,9080,67,90235-240235-240256 256-70-10070-100锦纶锦纶6 6 47,6547,65180 180 215-220215-220-80-8580-85锦纶锦纶66 66 8585225 225 253 253-80-8580-
10、85腈纶腈纶 80-100,140-80-100,140-150150190-240190-240-280-300280-30040-4540-45维纶维纶 8585干干220-230220-230水中水中110110-丙纶丙纶 -35-35145-150145-150163-175163-175-氯纶氯纶 8282水中水中110110200 200-30-4030-40Tg的影响因素的影响因素l(1)聚合物的结构)聚合物的结构Tg是链段运动刚被冻结的温度,而链段运动是链段运动刚被冻结的温度,而链段运动是通过主链单键的内旋转来实现,因此是通过主链单键的内旋转来实现,因此Tg与与高分子链的柔顺性
11、相关,柔顺性好,高分子链的柔顺性相关,柔顺性好,Tg低,低,柔顺性差,柔顺性差,Tg高。高。a.主链结构主链结构l主链由饱和单键所组成的主链由饱和单键所组成的聚合物,如聚合物,如-C-C-,-C-N-,-C-O-,-Si-O-等,柔顺等,柔顺性较好,一般性较好,一般Tg不高不高l主链中引入孤立双键,可主链中引入孤立双键,可提高分子链的柔顺性,使提高分子链的柔顺性,使Tg降低降低l主链中引入共轭双键、芳主链中引入共轭双键、芳环或芳杂环,可提高分子环或芳杂环,可提高分子链的刚性,链的刚性,Tg升高升高侧基的极性越强,数目越多,侧基的极性越强,数目越多,Tg越高,如:越高,如:刚性侧基的体积越大,分
12、子链的柔顺性越差,刚性侧基的体积越大,分子链的柔顺性越差,Tg越高,如:越高,如:b.侧基或侧链侧基或侧链柔性侧链越长,分子链柔顺性越好,柔性侧链越长,分子链柔顺性越好,Tg越低,如:越低,如:如果是对称双取代,可提高分子链柔顺性,如果是对称双取代,可提高分子链柔顺性,Tg下降,如:下降,如:当分子量较低时,当分子量较低时,MW,Tg;当分子量足够大时,当分子量足够大时,Tg与分子量无关。与分子量无关。c.分子量分子量d.化学交联化学交联l交联度交联度,分子链运动受约束的程度,分子链运动受约束的程度,分子链柔顺性分子链柔顺性,Tg。聚合物的玻璃化转变是一个松弛过程,与聚合物的玻璃化转变是一个松
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