纺织材料

纺织材料学主讲人：李美英浙江纺织服装学院高级实验师绪论一、纺织材料的定义与内容纺织材料是指纤维及纤维制品，具体表现为纤维、纱线、织物及其复合物。纺织材料的内容包括纤维及纤维集合体。纺织材料学则是纤维和纤维集合体的结构、性能及其间相互关系的学问，包括认知、表征和发展。表征方法与技术纤维特征纤维集合体特征结构特征结构特征分子组成分子结构微细结构几何形态表面结构力学光学热学电学表面吸湿纤维排列加捻纠缠粘结组织形态密度空隙率力学色泽均匀性耐久性易护理形态稳定手感风格舒适性安全可靠防护功能1、纤维发展尽管人类可以或正在进行纤维的改变与创造，甚至在改变天然纤维，但人类至今还在许多方面不及天然纤维。截面形态模仿外观形态模仿仿棉仿毛中长纤维分子组成模仿再生纤维合成纤维异性纤维复合纤维天然纤维2、纱线发展纱线，即通过加捻将短纤维连续起来，具有强度和弹性伸长特性；将长丝抱合起来，具有稳定的形态；将多根细长的纱、丝集合起来，满足使用要求，这是人类的强项。短纤纱（纱）长丝束（丝）复合结构丝股线（线）单、双、多的复合与组合花式线编织线单轴系多轴系复合结构纱3、织物发展织物基本上是平面、二轴系的，为通常说的经、纬交织物。非织造布和三维织物天然纤维植物纤维种子纤维：棉、木棉、彩色棉等果实纤维：椰壳纤维等叶纤维：剑麻、蕉麻、菠萝麻、马尼拉麻等韧皮纤维：苎麻、亚麻、大麻、荨麻、罗布麻等动物纤维毛发纤维：绵羊毛、山羊绒、马海毛、兔毛、牦牛绒、羊驼毛等丝（腺分泌物)纤维：桑蚕丝、柞蚕丝、天蚕丝等矿物纤维——石棉等纺织纤维化学纤维再生纤维再生纤维素纤维：粘胶纤维、铜氨纤维、丽赛（Richcel）纤维、莫代尔（Modal)纤维、醋酯纤维、竹浆纤维等再生蛋白质纤维：酪素（牛奶）纤维、大豆纤维、花生纤维、仿蜘蛛丝纤维等再生无机纤维：玻璃纤维、金属纤维、岩石纤维、矿渣纤维等合成纤维聚酯纤维（涤纶）、聚酰胺纤维（绵纶）、聚丙烯腈纤维（腈纶）、聚乙烯缩甲醛纤维（维纶）、聚丙烯纤维（丙纶）、聚氨酯纤维（氨纶、莱卡）等无机纤维——玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维等第一章纤维分类、加工与发展第一节纺织纤维的定义与分类纤维的定义纤维的基本性能纤维的分类各种纤维定义与举例1.纤维：是一种细而长的物质，它的直径从几微米到十几微米，长度则从几毫米几十毫米甚至上千米，长度与细度之比很大。2.纺织纤维：长度达到数十毫米以上具有一定的强度、一定的可挠曲性和一定的服用性能，可以生产纺织制品的纤维。返回按纤维形态结构分类短纤维：长度为几十毫米到几百毫米的纤维长丝：长度很长（几百米到几千米）的纤维薄膜纤维：高聚物薄膜经纵向拉伸、撕裂、原纤维化或切割后拉伸而制成的化学纤维异性纤维：通过非圆形的喷丝孔加工的，具有非圆形截面形状的化学纤维中空纤维：通过特殊喷死孔加工的，在纤维轴向中心具有连续管状空腔的化学纤维复合纤维：由两种及两种以聚合物或具有不同性质的同一类聚合物，经复合纺丝法制成的化学纤维超细纤维：比常规纤维细度细的多（0.4detx以下）的化学纤维纺织纤维应具备的基本性能(1)一定的长度和整齐度；(2)一定的细度和均匀度；(3)一定的强度和模量；(4)一定的延伸性和弹性；(5)一定的抱合力和摩擦力；(6)一定的吸湿性和染色性；(7)一定的化学稳定性。对于特殊用途的纺织纤维还应具备一些特殊的要求，如阻燃、抗菌等。返回天然纤维：自然界生长或形成的，适用于纺织用的纤维。化学纤维：是指用天然的或合成的高聚物为原料，经过化学和机械方法加工制造出来的纤维。第二节纤维的加工、应用与发展天然纤维1棉纤维2麻纤维3毛纤维4丝纤维化学纤维1分类2制造一、天然纤维素纤维1棉纤维（1）了解主要产棉国（2）棉纤维的分类依据：品种和初加工；（3）棉纤维的生长发育及其品质的形成；（4）原棉纺纱性能的综合检验；（5）棉花的品质评定与分级；三种棉纤维的比较长度(mm)细度(tex)强度(km)陆地棉(细绒棉)23~330.15~0.221~25海岛棉(长绒棉)33~640.12~0.1430亚洲棉(粗绒棉)15~240.25~0.412优点：纤维细、长，单纤维强力好，是纺制细特纱的不可多得的原料。缺点：含糖偏高（70.3%），易产生“三缠”现象。皮辊棉和锯齿棉的比较锯齿棉皮辊棉对纤维作用剧烈，纤维损伤较大缓和，纤维损伤小外观形态松散薄片状主体长度及整齐度主体长度短，整齐度较高长，低、短绒没法去除除杂设备有排杂、排僵设备无排杂设备轧工疵点多，如棉结、索丝等少，有黄根适宜加工细绒棉长绒棉产量高低棉纤维经历3个发展阶段：伸长期－加厚期－干涸期；影响纤维长度的因素：品种、生长条件、初加工；棉花色泽：白棉、黄棉、灰棉、彩棉；成熟度：1、定义；2、与纤维形态、品质的关系；（成熟、过成熟、未成熟、极不成熟纤维）3、成熟度指标及测试方法；（成熟度系数；NaoH膨胀法、中腔胞壁对比法、偏振光法）原棉纺纱性能的综合检验（1）手感目测检验包括：纤维长度整齐度、原棉的卷曲与压缩弹性、纤维强度、抱和力、柔软性、杂质疵点含量等；优点：取样多、速度快、代表性强；缺点：对检验人员要求较高、人为误差。（2）仪器检验包括：长度、细度、强度、成熟度、含水、含杂等；优点：数据比较可靠稳定；缺点：试验数量少、花费时间长。（3）单机试纺单一批量的原棉在小型纺纱机台或车间大机上进行纺纱试验；从纺纱细度、成纱强度、条干、结杂以及纺纱过程中产生的问题来最后评定该批原棉的纺纱性能；优点：可以测定单项指标检验无法包括的纤维性能；缺点：比较费时。棉花的品质评定与分级棉花的业务检验：4项包括长度、品级（确定棉花的价格）、含水、含杂（确定棉花的重量）。品级依据：成熟度、色泽特征、轧工质量细绒棉分七级、长绒棉分五级。返回2麻纤维分类初加工常见麻纤维介绍1.分类韧皮纤维（软质纤维）：苎麻，亚麻，黄麻，大麻，洋麻等叶纤维（硬质纤维）：剑麻，蕉麻2．麻纤维的初步加工目的：从韧皮或叶子中取出纤维；包括剥制和脱胶。脱胶的方法主要有：微生物脱胶和化学脱胶。工艺纤维：又称束纤维。亚麻、黄麻、洋麻等单纤维很短，不能采用单纤维纺纱，而是以许多植物单细胞藉胶质粘合集束的束纤维作为纺纱用纤维，称为工艺纤维。常见麻纤维苎麻主要产于我国的长江流域，以湖北，湖南，江西居多，印度尼西亚，巴西，菲律宾等国也有种植。苎麻纤维品质优良，单纤维长，主要用于夏季服装面料，装饰用布等。苎麻可每年收割三次。亚麻黄麻罗布麻返回二天然蛋白质纤维1毛纤维2丝纤维毛纤维：分类（品种）：按毛纤维的组织结构分：1、绒毛（无髓毛）细绒毛：弯曲最多，细度均匀，d＜30um，制造精纺呢绒，羊毛衫的主要原料。粗绒毛：长度和细度都比较均匀，d＝30～52.5um2、发毛（有髓毛）细刚毛：卷曲甚少或不明显，粗直，光泽强，d＝52.5～75um；制造长毛绒织物的优良原料。粗刚毛：纤维粗直，无弯曲，长度较长，d＞75um；制造地毯的优良原料，手感粗硬，无卷曲，纺织利用价值低于绒毛，刚性较大，并有耐压缩弹性。3、两型毛：介于绒毛和发毛之间，或介于有髓毛和无髓毛之间的中间型羊毛。在同一根羊毛上同时具有绒毛和发毛的特征，有断断续续的髓质层，纤维有明显的粗细不匀。4、死毛：除鳞片层外，几乎全是髓质层的毛纤维。纤维粗短刚直，脆弱易断，色泽枯白，不易染色，没有纺织利用价值。丝纤维分类（品种）：1、家蚕丝：桑蚕丝；2、野蚕丝：柞蚕丝、蓖麻蚕丝、木薯蚕丝等。蚕的发育与蚕茧的形成（1）蚕的发育：经过卵、幼虫、蛹和成虫（蛾）四个阶段。（2）茧的形成：由外→里分三层茧衣（外层）：蚕吐丝时，最初吐出的凌乱的丝缕，成为茧的蓬松外廓。（丝缕细，强度差，丝胶含量多，绢纺原料）茧层（中层）：茧衣里面，丝缕绕成丝圈，结构紧密，排列规则，是丝的主体。（丝较粗，强力好）蛹（内层）：吐丝将近终了时叠合成的疏松层。（丝最细，发脆，丝胶含量少，绢纺原料）蚕丝细度分布不匀外层：中层：内层＝1.1：1.5：0.8蚕茧的工艺加工剥茧→选茧→煮茧→缫丝→复整蚕丝的品质特征光泽、悬垂性、丝鸣返回三、化学纤维——再生纤维和普通合成纤维分类加工分类1（1）按高聚物的来源分：①再生纤维：是天然材料为原料的聚合物，经过化学和机械方法制成的，化学组成与原高聚物基本相同的化学纤维。②合成纤维：以石油、煤、天然气及一些农副产品等低分子作为原料制成的单体后，经人工合成获得的聚合物纺制成的化学纤维。分类2（2）按内部组成分①聚酯纤维（PET）聚对苯二甲酸乙二酯纤维（涤纶）；②聚酰胺纤维（PA）（锦纶）③聚丙烯腈纤维（PAN）（腈纶）④聚乙烯醇缩甲醛纤维（PVA）（维纶）⑤聚丙烯纤维（PP）（丙纶）⑥聚氯乙烯纤维（氯纶）⑦聚氨酯纤维（氨纶）分类3按形态结构分①长丝：化学纤维加工的到的连续丝条，不经过切断工序的。又分为单丝、复丝与变形丝。②短纤维：化纤在后加工中切断成为各种长度规格的短纤维。③异形纤维：是指经一定几何形状（非圆形）喷丝孔纺制的具有特殊截面形状的化学纤维。④复合纤维：由两种及两种以上聚合物，或具有不同性质的同一聚合物，经复合纺丝法纺制成的化学纤维。分并列型、皮芯型和海岛芯等。⑤超细纤维：指单丝线密度较小的纤维，又称微细纤维。根据线密度范围又可划分为：细特纤维(0.44～1.11dtex)；超细特纤维（0.011～0.44dtex）分类4按用途分：①普通纤维：②特种纤维：是指具有特殊的物理化学结构、功能或用途的化学纤维，其某些技术指标显著高于常规纤维。包括：1、具有特殊力学性能的纤维2、具有特殊热学性能的纤维3、具有化学稳定性的纤维4、具有特殊物理性能的纤维5、具有特殊物化性能的纤维6、具有特殊生物性能的纤维如：耐高温纤维、耐辐射纤维、高湿高模纤维等。返回四改良化纤维改良化纤维通常是指在原来纤维组成的基础上进行物理或化学改性处理，使性状上获得一定程度改善的纤维。改良化纤维种类（1）变形丝（2）异形纤维（3）复合纤维（4）超细纤维（5）高收缩纤维（6）易染色纤维（7）吸水吸湿纤维（8）混纤丝五功能性纤维功能纤维是满足某种特殊要求和用途的纤维，即纤维具有某特定的物理和化学性质。不仅可以被动响应和作用，甚至可以主动响应和记忆，后者更多的时候被称为智能纤维。第三节化学纤维的制造概述一般经历三个过程：纺丝液的制备——纺丝——后加工（1）纺丝液的制备熔体法：将高聚物加热到熔点以上，使其熔融成较稳定的粘性流动的纺丝熔体。如：涤纶、锦纶、丙纶、乙纶。原因：熔融温度＜分解温度溶液法：用适当的溶剂将高聚物溶解成具有一定粘度的纺丝液。如：粘胶纤维、醋酯纤维、腈纶、氯纶、维纶。原因：熔融温度＞分解温度（2）纺丝熔体纺丝：使熔融的成纤高聚物熔体从喷丝头细孔中喷出在周围空气中（或水中）冷却凝固成丝的方法。优点：过程简单、纺丝速度高。溶液纺丝有：a.湿法纺丝：纺丝液从喷丝头喷出后在液体凝固剂中固化成丝方法。例：粘胶、腈纶。特点：喷丝孔数多、速度慢。b.干法纺丝：纺丝液从喷丝头喷出后，在热空气因溶剂迅速挥发而凝固成丝的方法。例：维纶、醋酯纤维。特点：质量好、成本高、易污染环境（较少采用（3）后加工目的：使纤维具有一定物理机械性能（强力、伸长、抗静电、抱合力等）。初生纤维：刚从纺丝机上下来的纤维，未经过拉伸、热定型等后加工过程，内部结构不稳定。所以强度低、伸长大、弹性差，不具有纺纱价值。第四节纤维的应用纤维的应用主要作为纺织材料，可以制成纱线和织物。纤维满足穿着用、装饰用和产业用纤维制品的需求。纤维可以单独使用或不同纤维的组合、混合使用，也可以与其他物质或材料进行组合、复合使用。第二章纤维结构概述第一节纤维结构的概念纺织材料的种类很多，性能各异，其根本原因在于纤维内部结构的不同，性能是结构的表现。1.研究纤维结构的目的2.纤维结构下一节了解结构与性能关系，以便我们正确选择和使用纤维，