新大学新品禄程 《梦织材料学》电子课件 92 ANG 第一章 纤维结构基础知识 第一节纤维大分子结构 第二节纤维的凝聚态结构 第三节纤维结构测试分析方法 2025/1/11
新疆大学精品课程 《纺织材料学》电子课件 2025/1/11 第一章 纤维结构基础知识 第一节 纤维大分子结构 第二节 纤维的凝聚态结构 第三节 纤维结构测试分析方法
新疆大学精品课程 《纺织材料学》电子课件 第一章”纤维结构的基础知识 ANG 纤维： ■通过自然生物合成或人工制造的方法形成的，有成千上万的大分子组成。 ■ 这些大分子的组成元素或基团、排列方式以及它们质检的相互作用构成 了纤维的各项内在性能，另外它们又受到纤维加工工艺的影响。 ■ 纤维内的大分子根据加工不同，按照一定规律排列构成纤维的整体结构 形态，且不同纤维的结构呈现复杂多样的特点。 纤维结构 ■是指组成纤维的结构单元相互作用达到平衡时在空间的几何排列。 纤维结构的内容 主要包括高分子链的结构和高分子的凝聚态结构。纤维的结构层次如下 图所示。 2025/1/111 第一章纤维结构基本知识 2
新疆大学精品课程 《纺织材料学》电子课件 2025/1/11 第一章 纤维结构基本知识 2 第一章 纤维结构的基础知识 ◼ 纤维： ◼ 通过自然生物合成或人工制造的方法形成的，有成千上万的大分子组成。 ◼ 这些大分子的组成元素或基团、排列方式以及它们质检的相互作用构成 了纤维的各项内在性能，另外它们又受到纤维加工工艺的影响。 ◼ 纤维内的大分子根据加工不同，按照一定规律排列构成纤维的整体结构 形态，且不同纤维的结构呈现复杂多样的特点。 ◼ 纤维结构 ◼ 是指组成纤维的结构单元相互作用达到平衡时在空间的几何排列。 ◼ 纤维结构的内容 ◼ 主要包括高分子链的结构和高分子的凝聚态结构。纤维的结构层次如下 图所示
新疆大学精品课程 《纺织材料学》电子课件 第一章 纤维结构的基础知识 大分子的化学组成 纤维大分 大分子链的构型 子链结构 大分子分子量及其分布 大分子链的统计结构 纤维结构 晶体晶胞类型 晶态结构 非晶态结构 结晶形态 取向结构 纤维凝聚 原纤结构 态结构 液晶结构 多相织态结阿 2025/1/11 第一章纤维结构基本知识 3
新疆大学精品课程 《纺织材料学》电子课件 2025/1/11 第一章 纤维结构基本知识 3 第一章 纤维结构的基础知识 纤 维 结 构 纤维大分 子链结构 纤维凝聚 态结构 大分子的化学组成 大分子链的构型 大分子分子量及其分布 大分子链的统计结构 晶态结构 非晶态结构 取向结构 原纤结构 液晶结构 多相织态结构 晶体晶胞类型 结晶形态
新疆大学精品课程 织材料学》电子课件 第一节 纤维大分子结构 XINJ 纤维的性能首先是由其大分子结构决定的，纤维大分子机构包 括起主链的化学组成及连接方式、侧基和端基的结构、大分子 链的形态和相对分子量及其分布等。 一、 纤维大分子主链的化学组成及连接方式 纤维大分子主链是有某个结构单元一化学键的方式重复连接而 成的线性长链分子。链结构主要是有碳和氢两元素构成，还可 以有氧、氮、氯、硫等元素。这些元素是构成纤维的基础物质， 他们之间爱你通常是一共价键的刑事连接。按主链构成的化学 组成，纤维大分子可以分为以下三种： 2025/1/111 第一章纤维结构基本知识
新疆大学精品课程 《纺织材料学》电子课件 2025/1/11 第一章 纤维结构基本知识 4 ◼ 纤维的性能首先是由其大分子结构决定的，纤维大分子机构包 括起主链的化学组成及连接方式、侧基和端基的结构、大分子 链的形态和相对分子量及其分布等。 一、纤维大分子主链的化学组成及连接方式 ◼ 纤维大分子主链是有某个结构单元一化学键的方式重复连接而 成的线性长链分子。链结构主要是有碳和氢两元素构成，还可 以有氧、氮、氯、硫等元素。这些元素是构成纤维的基础物质， 他们之间爱你通常是一共价键的刑事连接。按主链构成的化学 组成，纤维大分子可以分为以下三种： 第一节 纤维大分子结构 2 5 10 −10
新疆大学精品课程 《纺织材料学》电子课件 1929 第一节 纤维大分子结构 1、均链大分子 ■主链有一种原子以共价键形式组成的大分子链，且其通常是一碳-碳键 相连，这类大分子一般有加聚反应制的。例如：聚丙烯纤维、聚氯乙 烯纤维等。 2、杂链高分子 ■主链是由两种或两种以上的原子组成的大分子链，且其通常是由碳氧、 碳-氮、碳硫等一共价键相联结而成，主要通过所居反应或开环聚合 而成。例如：聚酰胺纤维、聚酯纤维等。其特点为大分子链钢刚性较大， 力学性能和耐热性较好，但由于主链中含有极性集团，所以易产生水 解、醇解和酸解。 3、元素有机高分子 大分子主链上含有硼、磷、铝、硅、钛等元素，并在其侧链上含有有 机基团。例如：碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维等。此类纤维具有 有机物的弹性和塑性，也具有无机物的高耐热性，属于高性能纤维。 2025/1/11 第一章纤维结构基本知识 5
新疆大学精品课程 《纺织材料学》电子课件 2025/1/11 第一章 纤维结构基本知识 5 1、均链大分子 ◼ 主链有一种原子以共价键形式组成的大分子链，且其通常是一碳-碳键 相连，这类大分子一般有加聚反应制的。例如：聚丙烯纤维、聚氯乙 烯纤维等。 2、杂链高分子 ◼ 主链是由两种或两种以上的原子组成的大分子链，且其通常是由碳-氧、 碳-氮、碳-硫等一共价键相联结而成，主要通过所居反应或开环聚合 而成。例如：聚酰胺纤维、聚酯纤维等。其特点为大分子链刚性较大， 力学性能和耐热性较好，但由于主链中含有极性集团，所以易产生水 解、醇解和酸解。 3、元素有机高分子 ◼ 大分子主链上含有硼、磷、铝、硅、钛等元素，并在其侧链上含有有 机基团。例如：碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维等。此类纤维具有 有机物的弹性和塑性，也具有无机物的高耐热性，属于高性能纤维。 第一节 纤维大分子结构
新疆大学精品课程 织材料学》电子课件 第一节纤维大分子结构 ANG 二、单基 ■ 构成纤维大分子主链的结构单元称为“单基”。 ■单基可以是完全相同的，也可以是基本相同的。 ■单基的结构特征是决定大分子化学性能的基础， 因此可以通过学习认识单基的组成、基团的特 征，对纤维的性能进行分析评价。 2025/1/111 第一章纤维结构基本知识 6
新疆大学精品课程 《纺织材料学》电子课件 2025/1/11 第一章 纤维结构基本知识 6 二、单基 ◼ 构成纤维大分子主链的结构单元称为“单基”。 ◼ 单基可以是完全相同的，也可以是基本相同的。 ◼ 单基的结构特征是决定大分子化学性能的基础， 因此可以通过学习认识单基的组成、基团的特 征，对纤维的性能进行分析评价。 第一节 纤维大分子结构
新疆大学精品课程 《纺织材料学》电子课件 1924 第一节 纤维大分子结构 三、侧基与端基 1、侧基 ■分布在大分子主链两侧并通过化学键与大分子主链连接的化学基团。 ■ 侧基的性能、体积、极性等对大分子的柔顺性和凝聚态结构具有影响， 进而影响到纤维的加工工艺，也影响到纤维的热学性质，力学性质和耐 化学性质等。 2、端基 ■大分子两端的结构单元，且与主链“单基”结构有很大差别。 大分子端基的结构取决于聚合过程中链的引发和终止方式，并对纤维 的光、热稳定性有较大影响。 可利用端基上的活性官能团对纤维进行改性处理，也可通过准确测定 端基结构和数量来研究大分子的相对分子量。 2025/1111 第一章纤维结构基本知识
新疆大学精品课程 《纺织材料学》电子课件 2025/1/11 第一章 纤维结构基本知识 7 三、侧基与端基 1、侧基 ◼ 分布在大分子主链两侧并通过化学键与大分子主链连接的化学基团。 ◼ 侧基的性能、体积、极性等对大分子的柔顺性和凝聚态结构具有影响， 进而影响到纤维的加工工艺，也影响到纤维的热学性质，力学性质和耐 化学性质等。 2、端基 ◼ 大分子两端的结构单元，且与主链“单基”结构有很大差别。 ◼ 大分子端基的结构取决于聚合过程中链的引发和终止方式，并对纤维 的光、热稳定性有较大影响。 ◼ 可利用端基上的活性官能团对纤维进行改性处理，也可通过准确测定 端基结构和数量来研究大分子的相对分子量。 第一节 纤维大分子结构
新疆大学精品课程 织材料学》电子课件 第一节纤维大分子结构 四、大分子链的柔性 ■大分子主链的柔性绕其纤维轴线旋转的难易程度。 线性大分子，大分子链伸直和弯曲比较容易，可呈现出多种构象形 态，也就是大分子链比较“柔软”。杂环大分子链比较“僵硬”， 不宜弯曲伸直。 大分子链柔性的主要影响因素： ■大分子的主链结构中有C-C、Si-O、C-O键时，柔性好，共轭双键时 柔性差； ■ 大分子链中含有芳杂环时柔性差， ■侧基极性和体积越大时柔性就越差； 大分子链含氢键时刚性增加。 2025/1/111 第一章纤维结构基本知识 8
新疆大学精品课程 《纺织材料学》电子课件 2025/1/11 第一章 纤维结构基本知识 8 第一节 纤维大分子结构 四、大分子链的柔性 ◼ 大分子主链的柔性绕其纤维轴线旋转的难易程度。 ◼ 线性大分子，大分子链伸直和弯曲比较容易，可呈现出多种构象形 态，也就是大分子链比较“柔软”。杂环大分子链比较“僵硬”， 不宜弯曲伸直。 ◼ 大分子链柔性的主要影响因素： ◼ 大分子的主链结构中有 C-C、Si-O、C-O键时，柔性好，共轭双键时 柔性差； ◼ 大分子链中含有芳杂环时柔性差， ◼ 侧基极性和体积越大时柔性就越差； ◼ 大分子链含氢键时刚性增加
新疆大学精品课程 《纺织材料学》电子课件 第一节 纤维大分子结构 五、相对分子质量及其分布(n) ■聚合度一大分链中单基的重复次数，即分子式中的值。 ■大分子的相对分子量可通过化学法、光学法等方法测得。 纤维大分子的相对分子量并不是一个定值，而是呈现一 个分布，其相对分子量是一个统计平均值。 纤维大分子相对质量的大小，对纤维的拉伸、弯曲、模 量、热学、光学、耐化学药品等性能有较大影响，同时 也对纤维的加工性能具有相当大的影响。 2025/1/11 第一章纤维结构基本知识 9
新疆大学精品课程 《纺织材料学》电子课件 2025/1/11 第一章 纤维结构基本知识 9 第一节 纤维大分子结构 五、相对分子质量及其分布（n） ◼ 聚合度——大分链中单基的重复次数，即分子式中的n值。 ◼ 大分子的相对分子量可通过化学法、光学法等方法测得。 ◼ 纤维大分子的相对分子量并不是一个定值，而是呈现一 个分布，其相对分子量是一个统计平均值。 ◼ 纤维大分子相对质量的大小，对纤维的拉伸、弯曲、模 量、热学、光学、耐化学药品等性能有较大影响，同时 也对纤维的加工性能具有相当大的影响
新疆大学精品课程 纺织材料学》电子课件 第二节 纤维的凝聚态结构 G 在分子间作用力下，纤维内大分子之间的排列和堆砌结构 称为凝聚态结构，也称为超分子结构。 纤维凝聚态结构取决于大分子的结构、纤维形成过程的条 件和纺织后加工的工艺，还影响着纤维的使用性能。 一、纤维大分子间的作用力 1、作用力种类 大分子之间的作用力有范德华力、氢键、盐式键、化学键 和熵键等。 2、内聚能密度 为了从宏观上直观地表达分子间作用力的大小，常采用内 聚能和内聚能密度指标来表征。 2025/1/111 第一章纤维结构基本知识 10
新疆大学精品课程 《纺织材料学》电子课件 2025/1/11 第一章 纤维结构基本知识 10 ◼ 在分子间作用力下，纤维内大分子之间的排列和堆砌结构 称为凝聚态结构，也称为超分子结构。 ◼ 纤维凝聚态结构取决于大分子的结构、纤维形成过程的条 件和纺织后加工的工艺，还影响着纤维的使用性能。 一、纤维大分子间的作用力 1、作用力种类 ◼ 大分子之间的作用力有范德华力、氢键、盐式键、化学键 和熵键等。 2、内聚能密度 ◼ 为了从宏观上直观地表达分子间作用力的大小，常采用内 聚能和内聚能密度指标来表征。 第二节 纤维的凝聚态结构