第3章3-3纤维.ppt

第3章 3.3 纤维部分 2 大分子的纺丝成型1)溶液纺丝(1)湿法成型 （3）干湿法纺丝 3）静电纺丝 苎麻亚麻纵横截面 2)合成纤维的形态 异形喷丝板与纤维截面 4)纤维 表观 形态 人类模仿天然纤维的发展过程 涤纶纤维纵、横截面 锦纶及氨纶纵、横向形态 维纶纵、横向形态 腈纶纵、横向形态 芳纶短纤及长丝纵、横向形态 3.3.3 纤维的结构与性能 1.常用纤维的聚合度n： 棉麻的聚合度很高 ，成千→上万； 羊毛 n＝576；? 蚕丝 n＝400 再生纤维素纤维? 300-600 涤纶 130??? 晴纶 1000－1500? 维纶 n＝1700? 丙纶 n＝310-430  一根纤维中各个大分子的聚合度n不尽相同，具有一定的分布 (纤维大分子的多分散性要求愈窄愈好)。 聚合度与力学性质的关系 强度 P 聚合度 n no ???????? 制造合纤时，要控制n的大小 n太小——强度不好；n太大——纺丝加工困难 聚合度n的分布：希望n的分布集中一些，分散度小些，这对纤维的强度，耐磨性、耐疲劳性、弹性都有好处。 2 纺织纤维的聚集态结构 1）大分子间作用力（次价键力） ? 纤维大分子间的作用力与大分子链间的相对位 置，链的形状、大分子排列的密度及链的柔曲 性等有关。这种作用力使纤维中的大分子形成 一种较稳定的相对位置或较牢固的结合，使纤维具有一定的物理机械性质。  色散力 诱导力 定向力 （静电力） 能量50～200千卡/mol ???? 少数纤维的大分子之间存在这桥式侧基。化学键主要包括共价键、离子键和金属键 化学键 是化学键中作用力较弱的一种，能量30～50千卡/ mol ?????? 在部分大分子侧基上，某些成对基团之间接近时，产生能级跃迁的原子转移，从而基团间形成相互结合的化学键 盐式键 能量1.3～10.2千卡/mol距离2.3～3.2A?,与温度有关 大分子侧基（或部分主链上）极性基团之间的静电吸引力（如－NH， －COOH，－OH，－CONH等） 氢键 1千卡=4.186千焦 1卡=0.00418千焦 ... 0.2～2千卡/ mol,与温度无关 由相邻原子上的电子云旋转引起瞬时的偶极矩而产生的。产生一切非极性分子中。 1.5～3千卡/ mol,与温度有关 由相邻分子间的诱导电动势产生的，产生于极性分子与非极性分子之间 作用能量3～5千卡/mol与温度有关 产生于极性分子间，是由它们的永久偶极矩作用而产生的 范 德 华 力 特点 产生原因 名称 四种结合力的能量大小： 化学键＞盐式键＞氢键＞范得华力 四种结合力的作用距离： 化学键＜盐式键＜氢键＜范得华力 总结： 纤维大分子链间的作用力 范德华力 存在于一切分子之间的一种吸引力。 包括定向力、诱导力、色散力。 作用范围小于1纳米，作用能比化学键小1-2个数量级。 氢键 极性很强的X-H键上的氢原子，与另一个键上电负性很大的原子Y上的孤对电子相互吸引而形成的一种键（X—H···Y)。 发生在分子极性基团之间的作用力。 键能与范德华力的数量级相同 纺织纤维中常见的氢键： O—H···O N—H ··· O N—H ··· N C—H ··· N 盐式键 存在于部分纤维大分子间。 如羊毛、蚕丝大分子侧基上的羧基（—COOH）和氨基（—NH 2 ）可形成盐式键 —COOˉ ···+ H 3 N— 盐式键键能大于氢键，小于化学键 化学键 网状构造的大分子可由化学键构成交联。 部分纤维，如羊毛和蚕丝的桥式侧基中存在二硫键和（—S—S—）酯键（—C—O—) O 纤维大分子主要是通过范德华力和氢键聚集在一起。 分子间力的大小取决于： 1.单基化学组成（原子团多少、极性集 团数目、极性强弱） 2.聚合度 ????3.分子间距离 ２）、聚集态结构 超分子结构（聚集态结构）：具有一定构象的大分子链通过分子链间的作用力而相互排列、堆砌而成的结构。 纤维的超分子结构是在天然纤维的生长过程或化学纤维的纺丝成形及后加工过程中形成的。 高聚物的基本性质取决于大分子结构，而实际高聚物材料或制品的使用性能则直接取决于在加工过程