纺织材料的热光.ppt
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1、热学性质:纺织材料在不同温度下表现出的性质,称为热学性质。,比热-质量为1克的纺织材料,温度变化1所吸收或放出的热量,称为纺织材料的比热。单位(J/g)。材料的比热主要反映材料温度变化的难易程度。,常见干燥纺织纤维的比热表(单位:J/g),水的比热=4.18 J/g 比常见纤维大23倍干燥空气的比热=1.01 J/g 与干燥纤维接近,由于水的比热远高于一般材料,因此材料吸湿后,比热容数值会明显上升。因此,计算材料比热时一定要考虑回潮问题。,羊毛纤维比热与回潮率和温度的关系,热传递示意图,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。,导热
2、系数-指当材料厚度为1m,表面之间的温差为1 时,1秒内通过1m2材料传导的热量焦数。用表示。,其中:Q传导的热量(J)D材料的厚度(m)t温差()T传导热量的时间(s)A材料的面积(m2),常见纺织纤维的导热系数,可以看出:水 干纤维 空气,由于纤维集合体含有空隙和水分,它的导热除了纤维自身的导热率外,还与纤维集合体含水的多少和空隙的大小、数量有关,即:W 空隙越大、越多(含静止空气越多),越保暖。,纤维层体积重量和导热系数间的关系,可以看出:g/cm3时,最小.保暖性最好.,绝热率:,其中:Q0热体不包覆试样时单位时间的散热量(J)Q1热体包覆试样时单位时间的散热量(J),当纤维结晶度较低
3、时,其性质接近于非晶态高聚物所特有的力学三态及其转变特征。这力学三态为:玻璃态 高弹态 粘流态,非晶态材料的热机械曲线,玻璃态:外力作用时,纤维一般只发生键长、键角的运动;链段及大分子的运动均被冻结;具有一般固体的普弹性能。,高弹态:具有高弹性能,在外力作用下,可以发生链段的运动,但整个大分子不发生位移;外力作用下所产生的较大变形,在外力去除后经过一段时间可以恢复。,粘流态:在外力作用下,通过链段的协同作用,可以实现整个大分子的位移,此时的高聚物没有固定的形状,属粘性液体,稍一受力即可变形,因此具有可塑性。,热转变点:-纤维性质发生显著变化时的温度,称为热转变点。,1、玻璃化温度(二级转变点)
4、Tg-指从玻璃态向高弹态转变的温度。(也是高聚物链段开始运动的温度。)特点:(1)当温度升高到玻璃化温度时,纤维除变形发生很大变化外,其他许多性质如:初始模量、比热、导热系数、密度、折射率等都会发生突然变化。(2)玻璃化温度与纤维内部结构有关。(3)玻璃化温度是纺织纤维的一个重要的热转变点。,2、粘流温度(一级转变点)Tf-指从高弹态向粘流态转变的温度。(也是高聚物熔融后发生粘性流动的温度。)3、软化温度-指在一定的应力条件下,高聚物达到一定变形时的温度。(一般软化温度比熔点低2040)4、熔点Tm-指晶体完全消失的温度,即结晶熔化的温度。5、分解点-纤维发生化学分解时的温度。,常见纺织纤维的
5、热学性能,热收缩-纤维因受热而产生的收缩,称为热收缩。,主要由于锦纶具有一定的吸湿性,水分子的进入也会减弱大分子之间的结合力,表现为湿热收缩大于干热收缩。而涤纶的吸湿能力很小,因此它所表现出来的热收缩率主要与温度有关,在温度最高的热空气(190)中收缩率最大,而在温度最低的沸水(100)中收缩率最小。,热定型-将纺织材料加工到一定温度以上(Tg以上),纤维内大分子间的结合力减弱,分子链段开始自由运动,纤维的变形能力增大,这时,加以外力使它保持一定形状,就会使大分子间原来的结合点拆开,而在新的位置上重建并达到平衡,冷却并除去外力,这个形状就能保持下来,只要以后不超过这一处理温度,形状基本不会发生
6、变化,这一性质称为热塑性,这一处理称为热定型。,几种纤维织物的常用热定形温度,PBO(聚苯丙噁唑)高强高模纤维,热裂解-指在热的作用下,高分子主链的断裂,导致分子量下降,使材料的机械性能恶化。热交联-指在热的作用下,大分子间生成化学键,引起分子量的增加。,耐热性-纺织材料在高温作用下保持自己的物理机械性能的能力,称为材料的耐热性。测定耐热性的方法:(1)测定将纤维短时间高温作用回到常温后,强度基本能够恢复时的温度。(2)测定纤维随温度升高其强度下降的程度。,相比较而言:无机纤维(玻纤)耐热性最好。涤纶、腈纶等合纤耐热性要好于天然纤维。纤维素纤维的耐热性较好,蛋白质纤维较差。当然羊毛纤维的耐热性
7、尚可,当加热到100110时才开始变黄,强度下降,但没有蚕丝在此温度下纤维强度变化明显。普通合成纤维的综合比较,涤纶的耐热性最好,锦纶相对较差,维纶的耐热性差,乙纶、氯纶容易熔融,耐热性差。,热稳定性-材料对热裂解的稳定性。耐高温性-受热温度超过500时,材料的热稳定性。,纤维在热作用下会发生热降解,而引起分子量的下降和组成的变化,尤其是有氧条件下会发生氧化降解。由于热降解会使纤维分子变为低分子物挥发,或碳化而质量(重量)减少,图中所示超高分子量聚乙烯纤维的热降解失重曲线(TG)和TG的微分曲线DTG。空气环境(有氧)的热降解起始温度T1先于失重,高于氮气环境的热降解。,人身伤亡火灾的着火源分
8、析,世界各国(欧、美、日)对纺织品的燃烧性能极为重视,对纺织品的燃烧性能进行了大量研究,并制定了许多相应的标准和相关条例。,1、点燃温度的高低。2、能否自燃。3、火焰传播的速度。4、火焰的最高温度。5、燃烧时产生烟气的性质。,将常见纤维分为四类:易燃纤维(易点燃,燃烧速度快)例:棉、麻、粘胶、腈纶、丙纶等 可燃纤维(可点燃及续燃,但燃烧速度慢)例:羊毛、蚕丝、涤纶、锦纶、维伦 难燃纤维(接触火焰燃烧,离开火焰自熄)例:氯纶、腈氯纶、改性腈纶等 不燃纤维(常态环境及火源作用后短时间不燃烧)例:石棉、玻璃纤维、金属纤维,极限氧指数(L O I)-指材料点然后在氧-氮大气中维持燃烧所需的最低的含氧体
9、积百分数。,注意:从理论上讲,纺织材料的LOI 21%,在空气中就有自灭能力。但实际上,纺织材料的LOI 27%时,才能达到自灭作用。,特点:涤/棉混纺织物比纯棉织物更易燃烧。,原因:(1)棉的热分解温度较低,在350就开始热分解。棉的点燃温度较低(400),所以,当涤棉制品燃烧时,棉纤维会发生炭化。(2)涤纶是一种热塑性纤维,熔点为260左右,受热后会收缩熔融。(3)涤棉混纺织物受热时,受热熔融的涤纶组份会覆盖在棉纤维表面,而棉纤维及其裂解生成的炭会形成骨架,不仅阻碍了发生熔融的涤纶熔滴脱离火源,而且,阻止织物收缩,致使熔融的涤纶成为着火区的一种燃料,使织物燃烧更加剧烈。,纤维和纺织品的阻燃
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