第十二章纺织材料的电磁学性质 教学目标： 1、使学生了解纺织材料的基本电磁学性质。 2、使学生掌握纺织材料基本电磁学性质的测试指标及对纺织材料性能的影响。 教学重点与难点： 1、教学重点：常规纺织材料的基本电磁学性质及其基本指标 2、教学难点：常规纺织材料电磁学性质指标的具体测量及其对纺织材料性能的具 体影响 教学与学习建议： 1、教学建议 授课形式：讲解与讨论，实验 通过举例讲解使学生了解纺织材料的基本电磁学性质及其测试指标： 准备常规纺织材料，通过具体实验使学生学会具体的测量方法： 充分做好实验准备。 2、学习建议 通过课堂讲解了解纺织材料的基本电磁学性质及其测试指标的理论测量方法： 通过记忆和理解，掌握纺织材料电磁学性质的衡量方法： 通过实验掌握主要性质的测试方法，熟悉有关国家标准，学会测试仪器的正确使用 方法
第十二章 纺织材料的电磁学性质 教学目标： 1、使学生了解纺织材料的基本电磁学性质。 2、使学生掌握纺织材料基本电磁学性质的测试指标及对纺织材料性能的影响。 教学重点与难点： 1、教学重点：常规纺织材料的基本电磁学性质及其基本指标 2、教学难点：常规纺织材料电磁学性质指标的具体测量及其对纺织材料性能的具 体影响 教学与学习建议： 1、教学建议 授课形式：讲解与讨论，实验 通过举例讲解使学生了解纺织材料的基本电磁学性质及其测试指标； 准备常规纺织材料，通过具体实验使学生学会具体的测量方法； 充分做好实验准备。 2、学习建议 通过课堂讲解了解纺织材料的基本电磁学性质及其测试指标的理论测量方法； 通过记忆和理解，掌握纺织材料电磁学性质的衡量方法； 通过实验掌握主要性质的测试方法，熟悉有关国家标准，学会测试仪器的正确使用 方法
第十二章 纺织材料的电磁学性质 纤维在加工和使用过程中会遇到一系列与电有关的现象，如介电现象、导电现 象、静电现象等。研究纤维的电学现象有利于了解纤维的电学性质及纤维结构与电 学性质之间的关系。本章主要介绍纤维材料的介电、导电、静电、磁学性质。 第一节介电性质 一、介电性质 1.介电现象和介电常数 所谓介电现象是指绝缘体材料（也叫电介质）在外加电场作用下，内部分子形成 电极化的现象。 纤维的介电常数er: 定义：在电场中，由于介质极化而引起相反电场，将使电容器的电容变化，其变 化的倍数称为介电常数。它是材料的本体常数。 其数值为：er=CH/Co C一以某种纤维材料为介质时，电容器的电容量： C0一以真空为介质时，电容器的电容量 2.常见纺织纤维的介电常数 纤维 介电常数er 棉 18 羊毛 5.5 粘胶纤维 8.4 粘胶丝 15
第十二章 纺织材料的电磁学性质 纤维在加工和使用过程中会遇到一系列与电有关的现象，如介电现象、导电现 象、静电现象等。研究纤维的电学现象有利于了解纤维的电学性质及纤维结构与电 学性质之间的关系。本章主要介绍纤维材料的介电、导电、静电、磁学性质。 第一节 介电性质 一、介电性质 1．介电现象和介电常数 所谓介电现象是指绝缘体材料(也叫电介质) 在外加电场作用下，内部分子形成 电极化的现象。 纤维的介电常数εr ： 定义: 在电场中，由于介质极化而引起相反电场，将使电容器的电容变化，其变 化的倍数称为介电常数。它是材料的本体常数。 其数值为：εr =C材/C0 C材——以某种纤维材料为介质时，电容器的电容量； C0——以真空为介质时，电容器的电容量 2．常见纺织纤维的介电常数 纤维 介电常数εr 棉 18 羊毛 5.5 粘胶纤维 8.4 粘胶丝 15
醋酯短纤维 酷酯丝 2 锦纶短纤 锦轮丝 40 涤纶短纤维，去油 涤纶短纤维 43 脂纶短纤维，去油 2.8 3.影响纤维介电常数的主要因素 (1)纤维内部结构对介电常数的影响 电介质的密度：密度愈大，er↑： 极化率：纤维分子极化程度1，er↑： 纤维分子量：分子量↓，ert (2)外部因素对介电常数的影响 温度：温度增加，gr增加。 频率：先上升再下降。 回潮率：回潮率增加，er增加。 二、介电损耗 1.介电损耗 在交变电场作用下，纤维材料的极性基团以及纤维内部的水分子会发生极化，极化分子部分 地沿着电场方向定向排列，并随着电场方向的变换不新地作扭转交变取向运动，分子间发生碰撞、 摩擦、生热，消耗能量。这种电介质在电场作用下引起发热的能量消耗，称为介电损耗， P=0.556fE26,g6x10-2 式中：P为电场消耗的功率(Wcm):∫为外电场的频率(zE为外电场强度(Vcm为
醋酯短纤维 3.5 醋酯丝 4.0 锦纶短纤维 3.7 锦纶丝 4.0 涤纶短纤维，去油 2.3 涤纶短纤维 4.2 腈纶短纤维，去油 2.8 3．影响纤维介电常数的主要因素 (1) 纤维内部结构对介电常数的影响 电介质的密度：密度愈大，εr↑； 极化率：纤维分子极化程度↑，εr↑； 纤维分子量：分子量↓，εr↑ (2) 外部因素对介电常数的影响 温度：温度增加，εr增加。 频率：先上升再下降。 回潮率：回潮率增加，εr增加。 二、介电损耗 1．介电损耗 在交变电场作用下，纤维材料的极性基团以及纤维内部的水分子会发生极化，极化分子部分 地沿着电场方向定向排列，并随着电场方向的变换不断地作扭转交变取向运动，分子间发生碰撞、 摩擦、生热，消耗能量。这种电介质在电场作用下引起发热的能量消耗，称为介电损耗。 12 r 2 0.556 tg 10− P = f E 式中： P 为电场消耗的功率（W/cm2）； f 为外电场的频率(Hz); E 为外电场强度（V/cm）；
g心为介电损耗角6的正切。 2.介电损耗的利用 介电损耗取决于介电常数er和介电损耗角正切tg8。er和tg6主要由纤维的 组成和结构决定，与电场频率有关。干燥纤维材料的介电常数一般为2一5，tgδ为 0.001~0.05,而水的介电常数为20~80，tg6为0.151.2，所以水的介电损耗因数 至少比干燥纺织纤维大几十倍。 第二节导电性质 1.纤维比电阻及其表达 ()体积比电阻p 体积比电阻是指单位长度(1cm)上所施加的电压U,相对于单位截面(1cm2) 上所流过的电流1之比，其值是电阻率，单位Q·cm。 A=张=R (2)表面比电阻ps 纤维柔软细长，体积或截面积难以测量，而通常纤维导电主要发生在表面，因此 采用表面比电阻ps表达。：是单位长度(Icm）上的电压(UM)与单位宽度(1cm) 上流过的电流(H)之比，单位欧姆。 (3)质量比电阻pm 考虑纤维材料比电阻测量的方便，引入质量比电阻pm概念，即单位长度(1cm) 上的电压(UM)与单位线密度(1g)纤维上流过的电流(WM)之比，单位是欧姆·克 /厘米2(2gcm2). P-TAVIL)-R 表纺织纤维的质量比电阻
tg 为介电损耗角 的正切。 2．介电损耗的利用 介电损耗取决于介电常数εr 和介电损耗角正切tgδ。εr 和tgδ主要由纤维的 组成和结构决定，与电场频率有关。干燥纤维材料的介电常数一般为2～5，tgδ为 0.00l～0.05，而水的介电常数为20～80，tgδ为0.15～1.2，所以水的介电损耗因数 至少比干燥纺织纤维大几十倍。 第二节 导电性质 1．纤维比电阻及其表达 (1) 体积比电阻 ρv 体积比电阻是指单位长度（1cm ） 上所施加的电压 U，相对于单位截面（1cm2） 上所流过的电流 I 之比，其值是电阻率，单位Ω·cm。 L S R I S U L v = = / / (2) 表面比电阻 ρs 纤维柔软细长，体积或截面积难以测量，而通常纤维导电主要发生在表面，因此 采用表面比电阻 ρs 表达。ρs 是单位长度（1cm ）上的电压（U/L）与单位宽度（1cm ） 上流过的电流（I/H）之比，单位欧姆Ω。 L H R I H U L s = = / / (3) 质量比电阻 ρm 考虑纤维材料比电阻测量的方便，引入质量比电阻 ρm 概念，即单位长度（1cm ） 上的电压（U/L）与单位线密度（1g）纤维上流过的电流(I/(W/L))之比，单位是欧姆·克 ／厘米 2 (Ω·g/cm2 )。 ( ) v L W R I W L U L = = = 2 / / / 表 纺织纤维的质量比电阻
纤维种类 n lgK 福 6.8 11.4 16.6 兰麻 12.3 18.6 蚕丝 17.6 26.6 羊毛 84 15.8 26.2 粘胶 0 116 196 锦纶 012 酪酯 17 10.6 20.1 睛纶 8.7 睛纶（去油） 涤纶 8.0 涤纶（去油） 2.影响纤维比电阻的主要因素 (1)吸湿对纤维比电阻的影响 干燥的纺织纤维比电阻很大，吸湿后比电阻下降 回潮率增加，pm降低 PmM"=K 盘丝 毛 粘胶 10如00动的0南 相对度H/国 图质量比电阻与相对湿度的关系 (2)温度对纤维比电阻的影响 温度增加，p减少，导电性能增加；
纤维种类 lgρm n lgK 棉 6.8 11.4 16.6 苎麻 7.5 12.3 18.6 蚕丝 9.8 17.6 26.6 羊毛 8.4 15.8 26.2 粘胶 7.0 11.6 19.6 锦纶 9~12 醋酯 11.7 10.6 20.1 腈纶 8.7 腈纶（去油） 14 涤纶 8.0 涤纶（去油） 14 2．影响纤维比电阻的主要因素 (1) 吸湿对纤维比电阻的影响 干燥的纺织纤维比电阻很大，吸湿后比电阻下降 回潮率增加，ρm 降低 M K n m = 图 质量比电阻与相对湿度的关系 (2) 温度对纤维比电阻的影响 温度增加，ρ减少，导电性能增加 ;
图质量比电阻与温度间的关系 (3)纤维附着物的影响 纤维上的附着物：油剂、棉蜡、油脂的存在，P↓。 (④)其他因素对纤维比电阻的影响 如：测试时的电压高低、测定时间长短和所用电极材料等 第三节静电性质 1.静电现象 所谓静电现象是指不同纤维材料之间或纤维与其它材料之间由于接触和摩擦作 用使纤维或其它材料上产生电荷积聚的现象。 2.静电的危害与应用 危害： (I)使纤维发生粘结或分散： (2)吸附飞花与尘埃，造成纱疵： (3)静电放电： (④其他：影响电器仪表的准确性，使录音磁带产生杂音等等 应用： 静电植绒、静电吸尘、粉末塑料的静电喷涂等。 表7-15一些织物表面比电阻与电荷半衰期的关系 织物表面比电阻P,(Q) 2×1002×10m2×1022×1092×1042×10152×106 电荷半衰期t2(S) 0.01 0.1 1.0 10 100 1000 10000
图 质量比电阻与温度间的关系 (3) 纤维附着物的影响 纤维上的附着物：油剂、棉蜡、油脂的存在，ρ↓。 (4) 其他因素对纤维比电阻的影响 如：测试时的电压高低、测定时间长短和所用电极材料等 第三节 静电性质 1．静电现象 所谓静电现象是指不同纤维材料之间或纤维与其它材料之间由于接触和摩擦作 用使纤维或其它材料上产生电荷积聚的现象。 2.静电的危害与应用 危害： ⑴使纤维发生粘结或分散； ⑵吸附飞花与尘埃，造成纱疵； ⑶静电放电； ⑷其他：影响电器仪表的准确性，使录音磁带产生杂音等等 应用： 静电植绒、静电吸尘、粉末塑料的静电喷涂等。 表7-15 一些织物表面比电阻与电荷半衰期的关系 织物表面比电阻ρs (Ω) 2×1010 2×1011 2×1012 2×1013 2×1014 2×1015 2×1016 电荷半衰期 t1/2(S) 0.01 0.1 1.0 10 100 1000 10000
2.纺织纤维的静电电位序列 当两个绝缘体相互摩擦后分开时，介电常数T大的取正电荷，小的取负电荷。 当两个绝缘体相互摩擦后分开时，介电常数：，大的取正电荷，小的取负电荷 :大 高（中） ”(一)低 睛希酯 图静电起电序列图 3.消除纤维静电现象的主要措施 (1)适当提高空气的相对湿度 (②)使用抗静电剂 (3)采用不同纤维混纺 (④)增加纤维导电性或采用导电纤维 (⑤)加工机械的接地与尖端放电。 (6)改善摩擦条件 第四节磁学性能
2．纺织纤维的静电电位序列 当两个绝缘体相互摩擦后分开时，介电常数εr 大的取正电荷，小的取负电荷。 当两个绝缘体相互摩擦后分开时，介电常数εr大的取正电荷，小的取负电荷。 图 静电起电序列图 3．消除纤维静电现象的主要措施： (1) 适当提高空气的相对湿度 (2) 使用抗静电剂 (3) 采用不同纤维混纺 (4) 增加纤维导电性或采用导电纤维 (5) 加工机械的接地与尖端放电。 （6）改善摩擦条件 第四节 磁学性能