纺织纤维的导热与保温性

织纤维的导热与保温性

纺织纤维的导热与保温性 1.指标

(1)导热系数λ

——材料厚度为1m，两表面之间温差为1℃，每小时通过1m2材料所传导的热量。

单位：Kcal/m·℃·h； W·m/m2·℃

λ↑→导热性越好，保温性越差

常见纤维的导热系数（在室温20℃时测得）

纤维种类:λ(W·m/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 锦纶:0.244-0.337 ★空气:0.026 ★水:0.599

(2) 绝热率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。

T↑→材料保温效果越好

2.影响纤维导热性能的因素

分子量的大小

在同一温度下，分子量越高→λ↑。

温度与回潮率的影响 T↑λ↑

（∵T↑，分子的振动频率加大，使热量能籍此得到更好的传递之故）。

水分越多，λ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.纤维集合体的体积重量

保暖与否主要取决于纤维层中夹持的静止空气数量。

纤维层中夹持的空气越多，则纤维层的绝热性越好。一旦夹持的空气 流动，保暖性将大大降低。

纤维层的体积重量在0.03-0.06g/cm3，λ最小，保暖性最好。

3.增强服装保暖性的途径

（1）尽可能多的储存静止空气；（中空纤维、多衣穿着、不透水） （2）降低W%； （3）选用λ低的纤维； （4）加入陶瓷粉末等材料。

二.纤维的热机械性能曲线

1．定义：高聚物受力变形或初始模量等随温度变化而变化的曲线。

2．曲线的特点

（1）四个温度

a.玻璃化温度Tg

——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的温度。

b.粘流温度Tf

——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度。

c.熔点温度Tm

——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

——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

在实际使用中，大部分纤维处于玻璃态，橡胶处于高弹态，胶合剂处于粘流态。

几种纺织纤维的热转变点 棉

玻璃化温度 : -- 软化点 :-- 熔点: -- 分解点:150

洗涤最高温度:90--100 羊毛

玻璃化温度 : -- 软化点:-- 熔点: -- 分解点:130

洗涤最高温度:30--40 桑蚕丝 玻璃化温度 : -- 软化点:-- 熔点: -- 分解点:150

洗涤最高温度:30--40

粘胶纤维 玻璃化温度 : -- 软化点:-- 熔点: -- 分解点:150 洗涤最高温度:--

醋酯纤维 玻璃化温度 : 186 软化点:195--205 熔点: 290--300 分解点:-- 洗涤最高温度:-- 涤纶

玻璃化温度 : 80,67,90 软化点:235--240 熔点: 256 分解点:--

洗涤最高温度:70--100 锦纶6

玻璃化温度 : 47,65 软化点:180 熔点: 215--220 分解点:--

洗涤最高温度:80--85 锦纶66

玻璃化温度 : 85 软化点:225 熔点: 253 分解点:--

洗涤最高温度:80--85 腈纶

玻璃化温度 : 80-100, 140--150 软化点:190--240 熔点: -- 分解点: 280--300 洗涤最高温度: 40--45

维纶

玻璃化温度 :85

软化点:干220--230 水中110 熔点: -- 分解点: -- 洗涤最高温度: -- 丙纶

玻璃化温度 :35 软化点:145--150 熔点: 163--175 分解点: -- 洗涤最高温度: -- 氯纶

玻璃化温度 :82 软化点:水中110 熔点: 200 分解点: --

洗涤最高温度:30--40

三.纤维的耐热性与热稳定性

一般规律是：T↑→断裂强力↓；断裂伸长率↑；

初始模量↓；纤维变得柔软。

1.定义：

耐热性——纤维耐短时间高温的性能。

热稳定性——纤维耐长时间高温的性能。

2.常用纤维耐热性：

天然纤维：棉>麻>蚕丝>羊毛

人造纤维：粘胶>棉

合成纤维：涤纶>腈纶>锦纶>维纶

碳纤维、玻璃纤维相当好。

涤纶的耐热性与热稳定性均较好； 锦纶的耐热性较好，但热稳定性差。

四、纤维的热膨胀与热收缩

1.热膨胀 :一部分纤维在加热的情况下有轻微的膨胀现象。原因是纤维分子受热后发生较强的热振动而获得了更多的空间所致。

几种纤维的热膨胀系数(10)-4： 棉:40 膨胀锦纶:1 聚乙烯:2 膨胀涤纶:0.5 聚丙烯:10 锦纶:-3

醋酯纤维:0.8-1.6 涤纶:-10（在80℃附近）

2.热收缩

（1）定义：合成纤维受热后发生不可逆的收缩现象称之为热收缩。

（2）指标：

热收缩率——加热后纤维缩短的长度占原来长度的百分率。

根据介质不同有：

a.沸水收缩率：

一般指将纤维放在100°C的沸水中处理30min，晾干后的收缩率；

b.热空气收缩率：

一般指用180°、190°C、210°C热空气为介质处理一定时间 （如15min）后的收缩率；

c.饱和蒸汽收缩率：

一般指用125-130°C饱和蒸汽为介质处理一定时间（如3min）后的收缩率。

（3）产生原因：

纺丝成形过程中，受到较大的抽伸作用，纤维残留一定的内应力，一旦T>Tg，会发生收缩。

（4）影响因素：

温度——T↑，热收缩率↑

介质——水、空气、蒸汽

原来的热处理条件

（5）利弊

利用不同的纤维收缩率，混纺可改善纱线结构。

长丝或合纤纱热收缩率不同，产生易吊经、吊纬、裙子皱。

使用时也要注意热收缩问题。

五、纤维的热塑性和热定型

基本概念:

热塑性——将合成纤维或制品加热到Tg以上温度，并加一定外力强迫其变形，然后冷却并去除外力，这种变形就可固定下来，以后遇到T

热定型——就是利用合纤的热塑性，将织物在一定张力下加热处理，使之固定于新的状态的工艺过程。（如：蒸纱、熨烫）

热定型的机理:

最初结构的松散；新结构的重建；新结构的固化

热定型的方法 :

干热定型----热风处理，金属表面接触加热。

湿热定型----湿法定型，汽蒸定型，过热蒸汽定型

影响合纤织物热定型效果的因素:

（1）温度:（最主要因素）温度愈高，定型效果愈显著，但T不能太高，否则会使织物手感粗糙，甚至引起纤维损伤。

（2）时间:时温等效,温度高，定型时间可短些；温度低，定型时间可长些。定型时间必须保证热在织物中的均匀扩散及分子链段的重建。

（3）张力: 高张力定型适用于单丝袜子；弱张力定型用于多数的针织物和机织物；无张力定型在一般织物中用得较少。薄而要求滑爽挺括的织物，张力可大些；厚而要求柔软的织物，张力可小些。

（4）冷却速度: 一般要求较快冷却，可使新结构快速固定，可获得较好手感的织物。

（ 5）定型介质: 涤纶用蒸发定型（拒水，用水作介质效果不好）锦纶用湿态和蒸气定型。

六、纤维的燃烧性能: 1.指标 :

（1）可燃性指标（表示纤维容不容易燃烧）点燃温度；发火点 ,点燃温度或发火点越低，纤维越容易燃烧。

（2）耐燃性指标（表示纤维经不经得起燃烧）

极限氧指数 LOI（Limit Oxygen Index）——纤维点燃后，在氧、氮大气里维持燃烧所需要的最低含氧量体积百分数,LOI越大，说明材料难燃。

2.阻燃机理:

阻燃——指降低材料在火焰中的可燃性，减慢火焰蔓延速度，当火焰移去后能很快自熄。

3.提高纤维制品难燃性的途径

(1)制造难燃纤维 :在纺丝原液中加入防火剂或用合成的难燃聚合物纺丝

(2)阻燃整理: 阻燃剂处理

(3)通过与难燃纤维混纺，以提高纤维的难燃性。

七、纤维的熔孔性:

定义: ——当纤维及其制品上为热体所溅时被熔成孔洞的性能。

抗熔性：抵抗熔孔现象的性能。

合成纤维易产生熔孔现象的原因: 涤纶、锦纶熔融所需的热量较少； 涤纶、锦纶的导热系数比棉、粘、羊毛大。

改善织物抗熔性的方法：合纤与天然纤维混纺； 制造包芯纱（芯用锦纶、涤纶，外层用棉）。

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