纺织行业及纤维结构管理知识分析特征(56页).pptVIP

第二章 纤维的结构特征 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。 研究纤维结构的目的: 了解结构与性能关系，以便我们正确选择和使用纤维，更好地掌握生产条件，并通过各种途径改变纤维结构，有效地改变性能，设计并生产具有指定性能的纤维和纺织产品。 纤维结构 大分子结构：化学组成、单基结构、端基组成、 聚合度及其分布、大分子构象、大分子链柔曲性等 聚集态结构：晶态、非晶态、结晶度、晶粒大小、取向度、侧序分布等 形态结构：纵横向几何形态、径向结构、表面结构、孔洞结构等 一、纤维的各级微观结构 (1)原纤结构特征 纤维中的原纤(fibril)是大分子有序排列的结构，或称结晶结构。 纤维的原纤按其尺度大小和堆砌顺序可分为基原纤→微原纤→原纤→巨原纤→细胞。 单分子：直链状大分子 基原纤 (proto fibril)　　 d=1-3nm 微原纤 (microfibril) d=4-8nm 原纤 (fibril) d=10-30nm 巨原纤(macrofibril) d=0.1-1.5μm 纤维(fiber) (2) 各层次原纤的特征 基原纤(proto-fibril或elementary fibril)是原纤中最小、最基本的结构单元，亦称晶须，无缺陷。 微原纤(micro-fibril)是由若干根基原纤平行排列组合在一起的大分子束，亦称微晶须，带有在分子头端不连续的结晶缺陷，是结晶结构。 原纤(fibril)是一个统称，有时可代表由若干基原纤或含若干根微原纤，大致平行组合在一起的更为粗大的大分子束。 巨原纤(macro-fibril)是由多个微原纤或原纤堆砌而成的结构体。 细胞(cell)是由巨原纤或微原纤直接堆砌而成的，并有明显的细胞边界。 二、纤维的聚集态结构 具体所指纤维高聚物的结晶与非晶结构、取向与非取向结构 . 1. 纤维的结晶结构 将纤维大分子以三维有序方式排列，形成稳定点阵，形成有较大内聚能和密度并有明显转变温度的稳定点阵结构，称为结晶结构。 ???结晶态：纤维大分子有规律地整齐排列的状态。 ?? 1）结晶区：纤维大分子有规律地整齐排列的区域。?????? 晶区特点： ? ???? ? a.大分子链段排列规整；????? ??????? ?b.结构紧密，缝隙，孔洞较少； ??????? ?c.相互间结合力强，互相接近的基团结合力饱和。 ?? 2) 结晶度：纤维内部结晶区占整个纤维的百分率。 ??? ?重量结晶度：纤维内结晶区的重量占纤维总重量的百分率。(p48 式2-9) ??? ?体积结晶度：纤维内结晶区的体积占纤维总体积的百分率。 (p48 式2-8) 结晶度对纤维结构与性能的影响：??????????????????? ??????结晶度↑ →纤维的拉伸强度、初始模量、硬度、尺寸稳定性、密度↑； 纤维的吸湿性、染料吸着性、润胀性、柔软性、化学活泼性↓。 ????? ?结晶度↓ →纤维吸湿性↑；容易染色；拉伸强度较小，变形较大，纤维较柔软，耐冲击性，弹性有所改善，密度较小，化学反应性比较活泼。 2. 纤维的非晶结构 纤维大分子高聚物呈不规则聚集排列的区域称为非晶区，或无定形区。 3. 纤维的取向结构 取向度:大分子排列方向与纤维轴向符合的程度. 纤维的取向结构使纤维许多性能产生各向异性。 取向度与纤维性能间的关系： 取向度大——大分子可能承受的轴向拉力也大，拉伸强度较大，伸长较小，模量较高，光泽较好，各向异性明显. 结晶与取向是两个概念，结晶度大不一定取向度高.一般说来，结晶度高，取向度也高。 三、纤维的大分子结构 1.单基（链节）m:构成纤维大分子的基本化学结构单元。 2.聚合度 n:构成纤维大分子的单基的数目，或一个大分子中的单基重复的次数。(n=int(M/m)) 注:大分子的分子量＝单基的分子量×聚合度 常用纤维的n： ??????棉、麻的聚合度很高 ，成千→上万； ??????羊毛 576； 蚕丝 400； ??? 粘胶： 300-600； 且一根纤维中各个大分子的n不尽相同. n低时，一般来说，纤维的强度低些，湿强度也低些，脆性明显些。 3.纤维大分子链的内旋性及柔曲性 内旋性—— 纤维大分子内的单基之间在键长键角保持不变条件下，相邻单基可绕单键旋转的特性。 柔曲性——纤维大分子在一定条件下，通过内旋转或振动而形成各种形状的难易程度的特性。 纤维大分子结构与柔曲性的关系： ????????1 主链上原子链弹性好，柔曲性↑； ?????