第十一章纺织材料的热学性质 教学目标： 1、使学生了解纺织材料的基本热学性质： 2、使学生掌握纺织材料基本热学性质的涵义、影响因素及对纤维加工和使 用的影响： 3、使学生了解常规纺织材料的热学性质。 教学重点与难点： 1、教学重点：纺织材料热学性质的涵义及影响因素 2、教学难点：热学性质的衡量标准及其对纤维加工和使用的影响 教学与学习建议： 1、教学建议 授课形式：讲解与讨论 通过详细讲解使学生掌握纺织材料热学性质的具体衡量方法及各种热学性 质对纤维加工和使用的影响： 充分做好实验准备 2、学习建议 通过记忆和理解，掌握纺织材料的基本热学性质如何衡量： 通过讨论掌握纺织材料热学性质对纤维加工和使用的影响
第十一章 纺织材料的热学性质 教学目标： 1、使学生了解纺织材料的基本热学性质； 2、使学生掌握纺织材料基本热学性质的涵义、影响因素及对纤维加工和使 用的影响； 3、使学生了解常规纺织材料的热学性质。 教学重点与难点： 1、教学重点：纺织材料热学性质的涵义及影响因素 2、教学难点：热学性质的衡量标准及其对纤维加工和使用的影响 教学与学习建议： 1、教学建议 授课形式：讲解与讨论 通过详细讲解使学生掌握纺织材料热学性质的具体衡量方法及各种热学性 质对纤维加工和使用的影响； 充分做好实验准备。 2、学习建议 通过记忆和理解，掌握纺织材料的基本热学性质如何衡量； 通过讨论掌握纺织材料热学性质对纤维加工和使用的影响
第十一章纺织材料的热学性质 第一节比热与热焓 一、比热 1.比热的概念 单位质量的纤维，温度升高（或降低）1℃所需要吸收（或放出）的热量，叫纤维 的比热。 2.常见纺织纤维的比热 表7-1常见干燥纺织纤维的比热表（测定温度为20℃）单位：J/g℃ 纤锥种类 比热位纤锥种类 比热位 纤锥种类 比热值 棉 1.21-1.34 粘胶纤维 1.26-1.36 羽绒 羊毛 1.36 锦纶6 1.84 芳香聚酰胺纤维 1.21 桑蚕丝 1.38-1.39 锦纶66 2.05 酷酯纤维 1.46 亚麻 1.34 134 玻璃纤维 0.67 大麻 1.35 睛纶 1.51 石棉 1.05 黄麻 1.36 丙纶(50C) 1.80 木棉 3,影响纺织纤维比热的主要因素 (1)水分的影响 C=Co+.-Co) 3 026 80℃ 08 0℃ 0.5 0 10 回海(%)30 40 羊毛纤维比热与回潮率三和温度的关系 (2)温度的影响 一般认为，温度较高时，具有一定回潮率纤维的比热增大
第十一章 纺织材料的热学性质 第一节 比热与热焓 一、比热 1．比热的概念 单位质量的纤维，温度升高(或降低)1℃所需要吸收(或放出)的热量，叫纤维 的比热。 2．常见纺织纤维的比热 表 7-1 常见干燥纺织纤维的比热表（测定温度为 20℃） 单位：J/g·℃ 3．影响纺织纤维比热的主要因素 (1) 水分的影响 ( ) 0 w 0 1 C C W W C C − + = + 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 10 20 30 40 回潮率(%) 比热(J/g·℃) 80℃ 40℃ 20℃ 0℃ 羊毛纤维比热与回潮率三和温度的关系 (2) 温度的影响 一般认为，温度较高时，具有一定回潮率纤维的比热增大。 纤维种类 比热值 纤维种类 比热值 纤维种类 比热值 棉 1.21～1.34 粘胶纤维 1.26～1.36 羽绒 羊毛 1.36 锦纶 6 1.84 芳香聚酰胺纤维 1.21 桑蚕丝 1.38～1.39 锦纶 66 2.05 醋酯纤维 1.46 亚麻 1.34 涤纶 1.34 玻璃纤维 0.67 大麻 1.35 腈纶 1.51 石棉 1.05 黄麻 1.36 丙纶(50℃) 1.80 木棉
淬火PE 退火PET 两种涤纶丝的比热随温度的变化规律 (③)纤维结构的影响 在220℃附近，出现第二次熔前结晶，比热稍有下降。而后者为缓慢上升曲 线，无再结晶的现象 4.比热对纤维加工和使用的影响 热焓 热焓它是表示物质系统能量的一个状态函数，通常用H来表示，其数值上等 于系统的内能U加上压强P和体积V的乘积，即H=U+PV。 热焓是状态函数，具有能量的量纲，但没有确切的物理意义，它的定义是由 =U+PV所规定下来的，不能把它误解为是“体系中含的热量“。 虽然体系的内能和焓的绝对值目前还无法知道，但是在一定条件下我们可以 从体系和环境间热量的传递来衡量体系的内能与焓的变化值。在没有其它功的条 件下，体系在等容过程中所吸收的热量全部用以增加内能，体系在等压过程中所 吸收的热量，全部用于使焓增加。由于一般的化学反应大都是在等压下进行的， 所以焓更有实用价值。 第二节导热性质 1.纤维的导热系数 导热系数入(W.m/m2.℃)，即以当材料的厚度为1m及表面之间的温差为1℃ 时，1h内通过1m2的材料传导的热量千卡数。入值越小，表示材料的导热性越 差，它的绝热性或保暖性越好
两种涤纶丝的比热随温度的变化规律 (3) 纤维结构的影响 在 220℃附近，出现第二次熔前结晶，比热稍有下降。而后者为缓慢上升曲 线，无再结晶的现象 4．比热对纤维加工和使用的影响 二、热焓 热焓它是表示物质系统能量的一个状态函数，通常用 H 来表示，其数值上等 于系统的内能 U 加上压强 P 和体积 V 的乘积，即 H＝U＋PV。 热焓是状态函数，具有能量的量纲，但没有确切的物理意义，它的定义是由 H=U+PV 所规定下来的，不能把它误解为是“体系中含的热量”。 虽然体系的内能和焓的绝对值目前还无法知道，但是在一定条件下我们可以 从体系和环境间热量的传递来衡量体系的内能与焓的变化值。在没有其它功的条 件下，体系在等容过程中所吸收的热量全部用以增加内能，体系在等压过程中所 吸收的热量，全部用于使焓增加。由于一般的化学反应大都是在等压下进行的， 所以焓更有实用价值。 第二节 导热性质 1．纤维的导热系数 导热系数λ(W.m/m2. ℃)，即以当材料的厚度为 1m 及表面之间的温差为 1℃ 时，1h 内通过 1 m2 的材料传导的热量千卡数。λ值越小，表示材料的导热性越 差，它的绝热性或保暖性越好。 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 0 4 0 8 0 120 160 200 240 温度(℃) 比热(J/g·℃) 系 列1 系 列2 淬火 PET 退火 PET
T2(T2>T) 热传递示意图 克罗值(CL0) 在室温21摄氏度，相对湿度小于50%，气流为10cm/s(无风)的条件下， 一个人静坐不动，能保持舒适状态，此时所穿衣服的热阻为1克罗值。 CL0越大，则隔热保暖性越好。 2.影响纤维导热系数的因素 (1)纤维的结晶与取向 (2)纤维集合体密度 两端压差大 两端无压芳 - 静止空气 0 0.05 0.2 0.25 纤维层体积重量和导热系数间的关系 (3)纤维排列方向
热传递示意图 克罗值(CLO) 在室温 21 摄氏度，相对湿度小于 50%，气流为 10cm/s（无风）的条件下， 一个人静坐不动，能保持舒适状态，此时所穿衣服的热阻为 1 克罗值。 CLO 越大，则隔热保暖性越好。 2．影响纤维导热系数的因素 （1）纤维的结晶与取向 （2）纤维集合体密度 纤维层体积重量和导热系数间的关系 （3） 纤维排列方向 Q d T1 T2 (T2 T1) S λ 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 体积重量(δ) 导热系数λ 两端压差大 两端无压差 静止空气
0.275 0.25 0.225 0.2 0.175 0.15 0.125 0102030405060708090 纤维排列方向角(°) (4)纤维细度和中空度 (5)环境温湿度 温度与纤维导热系数间的关系 导热系数入(W/mC) 纤维 0℃ 30℃ 100℃ 棉 0.058 0.063 0.069 羊毛 0.035 0.049 0.058 亚麻 0.046 0.053 0.062 蚕丝 0.046 0.052 0.059 3.导热系数对加工和使用的影响 4,纤维集合体的热导系数 5.纤维集合体的热阻 热阻：当热量在物体内部以热传导的方式传递时，遇到的热阻称为导热热阻。 热阻反映阻止热量传递的能力的综合参量。 对于热流经过的截面积不变的平 热阻=L/kA)。 其中L为平板的厚度，A为平板垂直于热流方向的截面积，k为平板材料的 热导率。 第三节热转变温度 若对某一纤维施加一恒定外力，观察其在等速升温过程中发生的形变与温度 的关系，便得到该纤维的温度-一形变曲线（或称热机械曲线）。 纤维典型的热机械曲线如下图，存在两个斜率突变区，这两个突变区把热机 械曲线分为三个区域，分别对应于三种不同的力学状态。 1.熔点 它是指高聚物内晶体完全消失时的温度，也就是结晶融化时的温度。 2.粘流温度(Tf) 从高弹态向粘流态转变的温度，也就是高聚物熔化后发生粘性流动的温度
（4） 纤维细度和中空度 （5） 环境温湿度 温度与纤维导热系数间的关系 纤 维 导热系数λ(W/m·℃) 0℃ 30℃ 100℃ 棉 0.058 0.063 0.069 羊毛 0.035 0.049 0.058 亚麻 0.046 0.053 0.062 蚕丝 0.046 0.052 0.059 3．导热系数对加工和使用的影响 4．纤维集合体的热导系数 5．纤维集合体的热阻 热阻 ：当热量在物体内部以热传导的方式传递时，遇到的热阻称为导热热阻。 热阻反映阻止热量传递的能力的综合参量。 对于热流经过的截面积不变的平板 热阻＝L/(kA)。 其中 L 为平板的厚度，A 为平板垂直于热流方向的截面积，k 为平板材料的 热导率。 第三节 热转变温度 若对某一纤维施加一恒定外力，观察其在等速升温过程中发生的形变与温度 的关系，便得到该纤维的温度-形变曲线（或称热机械曲线）。 纤维典型的热机械曲线如下图，存在两个斜率突变区，这两个突变区把热机 械曲线分为三个区域，分别对应于三种不同的力学状态。 1.熔点 它是指高聚物内晶体完全消失时的温度，也就是结晶融化时的温度。 2.粘流温度(Tf) 从高弹态向粘流态转变的温度，也就是高聚物熔化后发生粘性流动的温度。 0.125 0.15 0.175 0.2 0.225 0.25 0.275 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 纤维排列方向角αf (°) 热传导能力 热辐射 αf 方向 纤维层方向 导热系数
3软化点 4.玻璃化转变温度 非晶态高聚物大分子链段开始运动的最低温度或由玻璃态向高弹态转变的 温度 5,脆折温度 6.热分解温度、耐热性 热分解温度是指纤维发生化学分解时的温度。 纺织纤维的耐热性是在高温下保持自己的物理机械性能的能力。 7.热定形温度 纤维发生热定型时的温度称为热定型温度 第四节阻燃性 纺织纤维的阻燃性 阻燃一一指降低材料在火焰中的可燃性，减慢火焰蔓延速度，当火焰移去后 能很快自熄。 极限氧指数 是指材料经点燃后在氧一氮大气里持续燃烧所需的最低氧气浓度，一般用氧 占氮-氧混合气体的体积比（或百分比）表示。L01值越大，材料的耐燃性越好。 LOI- -×100% 2,+V 纺织纤维的阻燃性按其燃烧能力的不同可分为： (1)易燃的：燃烧迅速，如纤维素纤维、腈纶： (2)可燃的：燃烧缓慢，如羊毛、蚕丝、锦纶、涤纶和维纶等： (3)难燃的：与大火焰接触时燃烧，离开火焰自行熄灭，如氯纶 (4)不燃 与火焰接触也不有 然烧，如石棉、玻璃纤维、碳纤维等 表示纤维极其制品燃烧性的指标有以下两个方面： (1)可燃性指标 (2)耐燃性指标 第五节热湿变形性
3.软化点 4.玻璃化转变温度 非晶态高聚物大分子链段开始运动的最低温度或由玻璃态向高弹态转变的 温度。 5.脆折温度 6.热分解温度、耐热性 热分解温度是指纤维发生化学分解时的温度。 纺织纤维的耐热性是在高温下保持自己的物理机械性能的能力。 7.热定形温度 纤维发生热定型时的温度称为热定型温度. 第四节 阻燃性 纺织纤维的阻燃性 阻燃——指降低材料在火焰中的可燃性，减慢火焰蔓延速度，当火焰移去后 能很快自熄。 极限氧指数 是指材料经点燃后在氧-氮大气里持续燃烧所需的最低氧气浓度，一般用氧 占氮-氧混合气体的体积比（或百分比）表示。LOI 值越大，材料的耐燃性越好。 纺织纤维的阻燃性按其燃烧能力的不同可分为 : （1）易燃的：燃烧迅速，如纤维素纤维、腈纶； （2）可燃的：燃烧缓慢，如羊毛、蚕丝、锦纶、涤纶和维纶等； （3）难燃的：与大火焰接触时燃烧，离开火焰自行熄灭，如氯纶； （4）不燃的：与火焰接触也不燃烧，如石棉、玻璃纤维、碳纤维等。 表示纤维极其制品燃烧性的指标有以下两个方面： （1）可燃性指标 （2）耐燃性指标 第五节 热湿变形性 100% 2 2 2 + = O N O V V V LOI