紡織材料基礎(chǔ)任務(wù)描述：干燥季節(jié)，靜電“無孔不入”。寒暄握手時(shí)“指尖過電”，早晨梳頭時(shí)“怒發(fā)沖冠”，晚上脫衣時(shí)“僻癖啪啪”，這些都是靜電引起的。由于靜電火花放電所引起的突然性爆炸事件，一旦發(fā)生，往往造成一次性巨大損失。服裝衣料與皮膚摩擦生電會(huì)使面料相互吸附出現(xiàn)“裙抱腿”現(xiàn)象，既影響服裝美觀也導(dǎo)致步行困難。因此，有必要了解紡織材料的電學(xué)等相關(guān)性質(zhì)。學(xué)習(xí)目標(biāo)：能理解紡織材料的熱學(xué)性質(zhì)；能理解紡織材料的電學(xué)性質(zhì)；能理解紡織材料的光學(xué)性質(zhì)。能力目標(biāo)：能測(cè)試紡織材料的保暖性指標(biāo)；能防止靜電產(chǎn)生。素養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)愛崗敬業(yè)、勤于反思、勇于探究的職業(yè)技能人才。相關(guān)知識(shí)：一、紡織材料的熱學(xué)性質(zhì)隨著環(huán)境溫度的變化，紡織材料的各項(xiàng)性質(zhì)均會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，而紡織材料在不同溫度下表現(xiàn)出來的性質(zhì)稱為紡織材料的熱學(xué)性質(zhì)。它包括紡織材料的導(dǎo)熱系數(shù)、耐熱性、熱穩(wěn)定性和阻燃性等，它們直接與紡織材料的紡、織、染生產(chǎn)加工和使用性能有關(guān)。

（一）導(dǎo)熱性和保暖性：1.導(dǎo)熱系數(shù)（λ）紡織材料的導(dǎo)熱性質(zhì)可用導(dǎo)熱系數(shù)來表示。導(dǎo)熱系數(shù)是指當(dāng)紡織材料厚度為1m、面積為1m2，兩個(gè)平行表面之間的溫差為1℃，1s內(nèi)通過紡織材料傳導(dǎo)的熱量焦耳數(shù)?？捎孟率絹肀硎荆海?-13）式中：λ—導(dǎo)熱系數(shù)，J/（m·s·℃）或W/（m·℃）；Q—傳導(dǎo)的熱量，J；D—紡織材料的厚度，m；

△T—溫差，℃；t—傳導(dǎo)熱量的時(shí)間，s；

A—紡織材料的截面積，m2。

導(dǎo)熱系數(shù)λ值越小，表示紡織材料的導(dǎo)熱性越低，它的熱絕緣性或保暖性越好。通常把導(dǎo)熱系數(shù)較低的紡織材料稱為保溫材料，常用的紡織纖維都是優(yōu)良的保溫材料。表2-14是在環(huán)境溫度為20℃、相對(duì)濕度為65%的條件下測(cè)得的幾種纖維集合體的導(dǎo)熱系數(shù)。表2-14幾種纖維材料的導(dǎo)熱系數(shù)材料λ[W/（m·℃）]材料λ[W/（m·℃）]棉0.071～0.073錦綸0.244～0.337綿羊毛0.052～0.055腈綸0.051蠶絲0.050～0.055氯綸0.042黏膠纖維0.055～0.071丙綸0.221～0.302醋酯纖維0.05滌綸0.084注：靜止空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.026；水的導(dǎo)熱系數(shù)為0.697。

水的導(dǎo)熱系數(shù)最大，靜止空氣的導(dǎo)熱系數(shù)最小，所以空氣是最好的熱絕緣體。

空氣的流動(dòng)（風(fēng)）會(huì)使保暖性下降，且下降的程度取決于纖維間靜止空氣在風(fēng)壓影響下流動(dòng)的速度。2.絕熱率絕熱率表示纖維集合體隔絕熱量傳遞保持體溫的性能。式中：T—絕熱率，%；Q0—熱體不包覆試樣時(shí)單位時(shí)間內(nèi)的散熱量，J；Q1—熱體包覆試樣時(shí)單位時(shí)間內(nèi)的散熱量，J。紡織材料的絕熱率愈大，其導(dǎo)熱性愈差，保暖性愈好。

（2-14）3.保暖率

保暖率是描述織物保暖性能的指標(biāo)，其數(shù)值是在保持熱體恒溫的條件下無試樣包覆時(shí)消耗的電功率和有試樣包覆時(shí)消耗的電功率之差占無試樣包覆時(shí)消耗的電功率的百分?jǐn)?shù)，該數(shù)值越大，說明該織物的保暖能力越強(qiáng)。單位克重保暖率可用于比較不同重量紡織品之間的保暖性能，是一個(gè)相對(duì)指標(biāo)。4.熱阻熱阻也稱為熱歐姆，是導(dǎo)熱系數(shù)的倒數(shù)。式中：Rh—熱阻，（m2·K·s）/J或（m2·K）/W；（2-15）

熱阻有另一種單位，即“克羅值”（clo），它是在溫度為20℃、相對(duì)濕度不超過50%、空氣流速不超過10cm/s的環(huán)境中，一個(gè)人在靜坐并感覺舒適時(shí)衣服所具有的熱阻。式中：Rclo—熱阻，克羅

（2-16）若對(duì)某一纖維施加一恒定外力，觀察其在等速升溫過程中發(fā)生的形變與溫度的關(guān)系，便得到該纖維的溫度--變形曲線。纖維典型的熱機(jī)械曲線如下圖，存在兩個(gè)斜率突變區(qū)，這兩個(gè)突變區(qū)把熱機(jī)械曲線分為三個(gè)區(qū)域，分別對(duì)應(yīng)于三種不同的力學(xué)狀態(tài)。變形溫度IIIIII（二）熱轉(zhuǎn)變點(diǎn)在區(qū)域I，溫度低，纖維在外力作用下的形變小，具有虎克彈性行為，形變?cè)谒查g完成，當(dāng)外力除去后，形變又立即恢復(fù)，表現(xiàn)為質(zhì)硬而脆，這種力學(xué)狀態(tài)與無機(jī)玻璃相似，稱為玻璃態(tài)。玻璃態(tài)溫度變形IIIIII隨著溫度的升高，形變逐漸增大，當(dāng)溫度升高到某一程度時(shí)，形變發(fā)生突變，進(jìn)入?yún)^(qū)域II，這時(shí)即使在較小的外力作用下，也能迅速產(chǎn)生很大的形變，并且當(dāng)外力除去后，形變又可逐漸恢復(fù)。這種受力能產(chǎn)生很大的形變，除去外力后能恢復(fù)原狀的性能稱高彈性，相應(yīng)的力學(xué)狀態(tài)稱高彈態(tài)。溫度變形IIIIII玻璃態(tài)高彈態(tài)當(dāng)溫度升到足夠高時(shí)，聚合物完全變?yōu)轲ば粤黧w，其形變不可逆，這種力學(xué)狀稱為黏流態(tài)。溫度變形IIIIII玻璃態(tài)高彈態(tài)黏流態(tài)玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)稱為聚合物的力學(xué)三態(tài)。變形溫度IIIIII玻璃態(tài)高彈態(tài)玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)Tg黏流態(tài)黏彈轉(zhuǎn)變區(qū)Tf纖維的溫度—變形曲線的特點(diǎn)：（1）四個(gè)溫度

a.玻璃化溫度Tg

非晶態(tài)高聚物大分子鏈段開始運(yùn)動(dòng)的最低溫度，或由玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。b.黏流溫度Tf

非晶態(tài)高聚物大分子鏈相互滑動(dòng)的溫度，或由高彈態(tài)向黏流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。c.熔點(diǎn)溫度Tm

高聚物結(jié)晶全部熔化時(shí)的溫度，或晶態(tài)高聚物大分子鏈相互滑動(dòng)的溫度。高聚物的Tm>低分子的Tm。d.分解點(diǎn)溫度Td

高聚物大分子主鏈產(chǎn)生斷裂的溫度。（2）兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)：

玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)，黏彈轉(zhuǎn)變區(qū)（3）三種力學(xué)狀態(tài)：玻璃態(tài)：分子鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，顯現(xiàn)脆性高彈態(tài)：分子鏈段運(yùn)動(dòng)加劇，出現(xiàn)高彈變形黏流態(tài)：大分子開始變形（三）纖維的耐熱性與熱定型一般規(guī)律是：T↑，斷裂強(qiáng)力↓；斷裂伸長(zhǎng)率↑；初始模量↓；纖維變得柔軟。1.定義：耐熱性——纖維耐短時(shí)間高溫的性能。熱定型——就是利用合纖的熱塑性，將織物在一定張力下加熱處理，使之固定于新的狀態(tài)的工藝過程。（如：蒸紗、熨燙）2.常用纖維耐熱性：天然纖維：棉>麻天然蛋白纖維：蠶絲>羊毛合成纖維：滌綸>腈綸>錦綸3.影響合纖織物熱定型效果的因素（1）溫度（最主要因素）溫度愈高，定型效果愈顯著，但T不能太高，否則會(huì)使織物手感粗糙，甚至引起纖維損傷。（2）時(shí)間溫度高，定型時(shí)間可短些；溫度低，定型時(shí)間可長(zhǎng)些。定型時(shí)間必須保證熱在織物中的均勻擴(kuò)散及分子鏈段的重建。（3）張力高張力定型適用于單絲襪子；弱張力定型用于多數(shù)的針織物和機(jī)織物；無張力定型在一般織物中用得較少。（4）冷卻速度

一般要求較快冷卻，可使新結(jié)構(gòu)快速固定，可獲得較好手感的織物。（5）定型介質(zhì)

（四）紡織材料的阻燃性1、分類按燃燒時(shí)引燃的難易程度、燃燒速度、自熄性等燃燒特征，可將紡織纖維分為易燃纖維、可燃纖維、難燃纖維、不燃纖維。2、指標(biāo)

極限氧指數(shù)（LOI）紡織材料點(diǎn)燃后，在氧、氮大氣里維持燃燒所需要的最低含氧量體積百分?jǐn)?shù)。3.提高紡織材料阻燃性的途徑

（1）制造阻燃纖維

一在紡絲流體中加入阻燃劑，如滌綸、腈綸的改性阻燃纖維；合成耐高溫高聚物紡制的阻燃纖維，如芳綸1313。

（2）阻燃整理

阻燃劑處理二、紡織材料的電學(xué)性質(zhì)纖維的電學(xué)性質(zhì)與紡織加工及使用有關(guān)，并可通過纖維的電學(xué)性質(zhì)間接測(cè)量纖維的其它性質(zhì)（如回潮率、紗線條干）。主要包括纖維的介電性質(zhì)、導(dǎo)電性、靜電。（一）纖維的介電性質(zhì)纖維的導(dǎo)電能力只有導(dǎo)體的10-10—10-14，是一種電絕緣材料（電介質(zhì)）。在電場(chǎng)里，由于介質(zhì)極化引起相反電場(chǎng)，將使電容器的電容增加，介質(zhì)的這種性質(zhì)稱為介電性質(zhì)。表示介電性質(zhì)的量為介電常數(shù)。表2-19幾種常見紡織材料的介電常數(shù)纖維介電常數(shù)纖維介電常數(shù)棉6醋酯纖維3.5～6.4羊毛6滌綸3.0蠶絲4.2錦綸4黏膠纖維7.7

（二）導(dǎo)電性質(zhì)

物質(zhì)按導(dǎo)電性能的大小可分為絕緣體、半導(dǎo)體和導(dǎo)體。1.比電阻的指標(biāo)體積比電阻表示電流通過截面積為1cm2，長(zhǎng)為1cm的物體內(nèi)部時(shí)的電阻，它表示纖維內(nèi)部的導(dǎo)電性。表面比電阻表示電流通過寬度為1cm、長(zhǎng)為1cm物體表面時(shí)的電阻，它表示物體表面的導(dǎo)電性能。質(zhì)量比電阻表示電流通過長(zhǎng)為1cm，質(zhì)量為1g時(shí)的電阻。2.影響纖維比電阻的因素（1）回潮率回潮率增加，ρm降低；（2）溫度溫度增加，ρ減少，導(dǎo)電性能增加；（3）纖維結(jié)構(gòu)（4）纖維上的附著物油劑、棉蠟、油脂的存在，ρ↓。（5）測(cè)試條件（三）靜電現(xiàn)象與消除1.靜電現(xiàn)象及產(chǎn)生原因纖維在加工中要受到各種機(jī)件的作用，由于纖維與機(jī)械以及纖維與纖維間的摩擦，必會(huì)聚集起許多電荷從而產(chǎn)生靜電。纖維為電的不良導(dǎo)體。2.靜電的危害與應(yīng)用危害：黏接和分散、吸附飛花與塵埃、放電等；應(yīng)用：靜電植絨、靜電吸塵、粉末塑料的靜電噴涂等。表2-21紡織材料靜電序列表氟綸乙綸丙綸腈氯綸氯綸腈綸滌綸聚乙烯醇纖維醋酯纖維苧麻蠶絲棉黏膠纖維錦綸羊毛－＋3.靜電消除主要措施（1）適當(dāng)提高空氣的相對(duì)濕度。（2）使用抗靜電劑。（3）不同纖維混紡。（4）使用抗靜電纖維。（5）纖維上油。（6）加工機(jī)件接地或尖端放電。三、紡織材料的光學(xué)性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)：纖維在光照射下表現(xiàn)出來的性質(zhì)。主要包括色澤、雙折射、耐光性。光學(xué)性質(zhì)與紡織品的外觀質(zhì)量關(guān)系密切；光學(xué)性質(zhì)是研究纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種途徑。（一）纖維的色澤

1.纖維的顏色

纖維的顏色取決于纖維對(duì)不同波長(zhǎng)色光的吸收和反射能力。天然纖維的顏色取決于：品種（即天然色素）；生長(zhǎng)過程中的外界因素。合成纖維的顏色取決于：

原料（是否含有雜質(zhì)）；紡絲工藝（如溫度、加熱、時(shí)間等）2.纖維的光澤纖維的光澤取決于：光線在纖維表面的反射情況（反射量的大小；反射光量的分布）。圖2-22光線在纖維表面的反射、折射與透射1—入射光；2—表面正反射光；3—表面散射反射光；4—透射光；5—來自內(nèi)部的散射反射光纖維的光澤實(shí)際上是：

正反射光、表面散射反射光和來自內(nèi)部的散射反射光的共同貢獻(xiàn)。透射光決定纖維的透明程度。評(píng)價(jià)光澤應(yīng)同時(shí)考慮兩個(gè)方面：

反射光量的大小和反射光量的分布規(guī)律

反射光量很大，分布不均勻——“極光”；反射光量很大，分布較均勻——“肥光”。3.影響纖維光澤的因素：（1）層狀結(jié)構(gòu)（2）縱面形態(tài)（3）截面形狀（二）耐光性定義：紡織材料抵抗光照的能力。纖維經(jīng)長(zhǎng)期光照，會(huì)發(fā)生不同程度的裂解，使大分子斷裂，分子量下降，強(qiáng)度下降。TiO2的存在會(huì)加速裂解。耐光性大致順序：腈綸>羊毛>麻>棉>黏膠纖維>滌綸>錦綸>蠶絲氰基—CN：能吸收紫外光，有效的保護(hù)主鏈；羰基—CO—：對(duì)光敏感，產(chǎn)生熱振動(dòng)，易使大分子裂解。表2-22各種材料日曬后強(qiáng)度損失材料棉羊毛亞麻黏膠纖維腈綸蠶絲錦綸滌綸日曬時(shí)間（h）94011201100900900200200600強(qiáng)度損失（%）5050505016～25503660任務(wù)實(shí)施：根據(jù)《GB/T14342化學(xué)纖維短纖維比電阻試驗(yàn)方法》，利用纖維比電阻儀，測(cè)定纖維的電阻值，將測(cè)定結(jié)果填入報(bào)告單。任務(wù)完成后，提交工作報(bào)告。一、測(cè)試原理根據(jù)體積電阻的公式

，測(cè)量在一定的幾何形狀下，具有一定密度的纖維的電阻值，再根據(jù)纖維的填充度換算成比電阻值。二、操作儀器、工具和試樣纖維比電阻儀及附件、天平（最小分度值0.01g）、鑷子、化學(xué)纖維一種。三、調(diào)濕及其試樣準(zhǔn)備1.調(diào)濕

從試驗(yàn)樣品中隨機(jī)均勻取出30g以上纖維，經(jīng)手扯松后進(jìn)行調(diào)濕，公定回潮率小于4.5%的纖維調(diào)濕和試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣為：溫度（20士2）℃、相對(duì)濕度（65±5）%。公定回潮率大于或等于4.5%的纖維調(diào)濕和試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣為：溫度（20±2）℃、相對(duì)濕度（65士3）%。纖維公定回潮率≤2%的調(diào)濕時(shí)間2h，2%<纖維公定回潮率≤4.5%的調(diào)濕時(shí)間2～4h，4.5%<纖維公定回潮率≤9%的調(diào)濕時(shí)間4～6h，纖維公定回潮率>9%的調(diào)濕時(shí)間6～8h。2.試樣準(zhǔn)備

從經(jīng)調(diào)濕平衡的樣品中，隨機(jī)稱取15g纖維（精確到0.1g）兩份，作為測(cè)試樣品。四、試驗(yàn)步驟1.開啟纖維比電阻儀，預(yù)熱并調(diào)節(jié)至正常工作狀態(tài)。2.用無水乙醇將測(cè)試盒內(nèi)清洗干凈。蓋上盒蓋。將電阻儀測(cè)試極接到測(cè)試盒的兩電極上，并施加100V電壓，測(cè)試其絕緣電阻不低于1014Ω或不低于纖維電阻預(yù)計(jì)值的10倍后待用。3.斷開測(cè)試盒兩電極上的電壓，將兩電極相連接地、使極板上靜電散逸。4.用鑷子將纖維均勻地填入測(cè)試盒內(nèi)，蓋上盒蓋使纖維在6cm×4cm×2cm的空間內(nèi)。

5.將電阻儀測(cè)試極接到測(cè)試盒的兩電極上。6.將測(cè)試電壓施加在測(cè)試盒的兩電極上，以通電后1min的電阻儀讀數(shù)作為被測(cè)纖維的電阻值。7.重復(fù)步驟3。8.從測(cè)試盒中取出纖維。重復(fù)步驟4~7測(cè)試另一份纖維。

注：測(cè)量范圍106Ω~1014Ω時(shí)測(cè)試電壓為100V。如指針顯示的儀器為了提高讀數(shù)精度，可選用50V，但應(yīng)在報(bào)告中注明。

電阻值102Ω~107Ω幾的化學(xué)纖維短纖維可采用電橋法測(cè)試。五、指標(biāo)和計(jì)算（一）體積比電阻

（2-18）式中：

—纖維的比電阻（Ω·cm）；12—儀器常數(shù)（cm）；R—纖維實(shí)測(cè)電阻值（Ω）；15—纖維質(zhì)