第三章 纺织纤维的基本理化性能
,高分子化学,,
元素组成 —— 纤维种类；
纤维的化学反应性；
分子量及分子量分布 —— 机械强度、加工性能。
,高分子物理,,
（ 1）链结构 —— 元素组成、柔顺性；
（ 2）结晶 —— 力学性能、尺寸稳定性、渗透和溶解性能、光学性能等；
取向 —— 力学性能、各向异性、整个分子取向
（高强度）及链段解取向（具弹性）等。
（ 3）三种力学状态 —— 纤维使用条件、弹性和加工条件（如熔融纺丝）等。
？ 何为纤维
？ 纺织纤维应具备哪些特性？
？ 纺织纤维的种类第三章 纺织纤维的基本理化性能第三章 纺织纤维的基本理化性能
？ 何为纤维
一般认为,凡具有足够的 细度 (直径＜
100μm) 和足够的 长径比 （长度 /直径＞
500）,并具有一定 柔韧性 的物质。
其中，纺织纤维还要求长度在 10mm以上，
过短则可纺性差。
考察纺织纤维的吸湿性、力学性能、热性能、燃烧性能、电学性能和光学性能等；
？ 纺织纤维应具备哪些特性？
可纺性
化学稳定性
染色性第三章 纺织纤维的基本理化性能
？ 纺织纤维的种类纤维素类：棉、亚麻、苎麻、竹纤维等蛋白质类：羊毛 (绒 )、蚕丝、驼毛等再生纤维：粘胶 (人造棉 )、富纤、醋纤、
大豆纤维合成纤维：涤纶 (的确良 )、锦纶 (尼龙 )
氨纶 (莱卡 )、腈纶、丙纶、维纶等天然纤维化学纤维纺织纤维第三章 纺织纤维的基本理化性能第一节 纺织纤维与纺织品之间的关系纺织纤维对纺织品的影响有三点：
对使用性能起 决定性 作用；
是影响纺织品审美特性（外观风格）的 主要因素 ；
是影响纺织品经济性（成本、加工费用）的 重要因素 。
不同用途的纺织品对纤维有不同的性能要求：
服用纺织品 （美观、舒适、安全和耐用；吸湿、弹性和染色性能等）；
装饰用纺织品 （尺寸稳定、耐用等）；
产业用纺织品 （高强、高模量、耐热等，要求高性能纤维）。
第一节 纺织纤维与纺织品之间的关系纺织纤维选择原则
以纺织品的用途为依据；
符合纺织品的性能要求；
结合纤维与纺织品性能间关系；
纤维在使用、加工过程中的问题。
第二节 纺织纤维的物理结构
纤维的长度
纤维的细度
纤维的横截面及纵向形态结构
纤维的卷曲性能
1．纤维的长度
（ 1） 长度概念
伸直长度 (一般的纤维长度 )：纤维在充分伸直状态下的长度 ;
自然长度：纤维在自然伸展状态下都有不同程度的卷曲或卷缩，它的投影长度为自然长度 ;
伸直度：纤维自然长度与伸直长度之比；
整齐度：长度分布。
（ 2） 长丝和短纤维
长丝：可不经纺纱直接用于织造,有蚕丝，化学纤维长丝
短纤维,棉（＜ 50mm）,麻、毛（ 50mm~300mm）
等天然纤维,化学纤维短纤维
1．纤维的长度
（ 3）化学短纤维
棉型 化纤 （ 35mm~88mm）
毛型 化纤 （ 64mm~114mm）
中长 纤维（ 51mm~76mm）
（ 4）纤维长度与纱线质量的关系
纤维长可以提高纱线强力
一定强力要求下，长纤维可以纺制较细的纱线
2．纤维的细度 —— 纤度
（ 1） 纤维的 细度对 纺织品性能的影响
影响纺织品的弯曲刚性、悬垂性、手感
影响纺织品的光泽、染色性
影响纱条的均匀度，以至于纱线强力和外观
影响纱线的抗扭刚度（细纤维易加捻）
涤锦复合超细纤维 microfiber（仪征化纤有限公司）
手感柔软,单丝纤度细，弯曲模型小，
织物柔软性杰出；
光学性,纤维集合体的表面反射性差，
制得的织物色泽淡雅、柔和；
覆盖性好,由于纤维间密度较高，比面积大，因而覆盖性好；
服用性好,比表面积大，因而透气性好，穿着舒适；
去污性好,由于超细纤维织物柔顺，
能与被擦拭对象紧密贴合，因而具有很好的清洁效果；
2．纤维的细度及其表征方法
（ 2）不同细度的表示方法
a） 线密度 —— 单位长度的质量特 [克斯 ]（ tex）：号数，指纤维在公定回潮率下,1000m长度所具有的质量（克）
分特 [克斯 ],1 tex=10 dtex
旦 [尼尔 ]（ denier,D）：指纤维在公定回潮率下,9000m长度所具有的质量（克）
1 tex= 9 denier
1 dtex= 0.9 denier
b）线密度的倒数表示法（即单位质量纤维具有的长度）
公制支数（ Nm） —— 非法定单位指纤维在公定回潮率下,1g重纤维所具有的长度（ m）
英制支数（ Ne）
指纤维在公定回潮率下，公定质量为 1磅
（ 1b）的纤维（或纱线）所具有的长度码
（ yd）数。
线密度测试方法
（ 1）间接法：重量法、气流仪法、弦振动法等；
（ 2）直接法：显微投影测量法、激光细度测量法；
3．纤维的横截面及纵向形态结构不同的纤维有不同的横截面形状和纵向外观，天然纤维：
棉纤维化学纤维的截面
4．纤维的卷曲性能
（ 1） 卷曲对于纺织品的影响
使短纤维纺纱时增加纤维之间的摩擦力和抱合力，
使成纱具有一定的强度。
可以提高纤维和纺织品的弹性，使手感柔软，对抗皱性和保暖性及表面光泽的改善都有影响。
（ 2） 纤维的卷曲
一般天然纤维有一定的卷曲。
化学纤维为了纺纱顺利一般进行不同程度的卷曲。
天然纤维的卷曲：
棉纤维 —— 螺旋形扭曲，因此抱合性、可纺性好，天然卷曲越多品质越好；
羊毛纤维 —— 同一截面上有两种不同的皮质细胞、形成三维卷曲，因此弹性好、保暖性好。
化学纤维的卷曲：
机械法 —— 堵塞箱卷曲丝；
物理法 —— 纤维两侧为两种不同组分；
化学法 —— 纤维两侧的酸浴浓度不同；
一．纤维的吸湿现象及其表征大多数纺织纤维放臵在大气中会不断和大气进行水分的交换,纤维一面不断地吸收环境大气中的水分，同时又不断地向大气放出水分。
吸湿 过程：吸收水分占主要方面，使纺织纤维重量增加。
脱湿 过程：放出水分占主要方面，使纺织纤维重量减轻。
吸湿性,纺织纤维吸收和放出水分的性能。
第三节 纺织纤维的吸湿性第三节 纺织纤维的吸湿性二．空气湿度表示方法
1.水蒸气分压 E
用来表示湿气体的湿度（单位：帕斯卡 Pa）。
2.绝对湿度 H
单位体积空气中所含水的重量（单位：
g/m3）。
3.相对湿度 RH
绝对湿度 H与同温度下饱和状态的绝对湿度 Hs的比值。
第三节 纺织纤维的吸湿性其中，标准大气（大气的标准状态）,用温度、相对湿度、大气压三个基本参数表示。
国际标准,温度 20℃ （热带可为 27℃ ），
RH=65%，大气压力 86～ 106 kPa
我国标准：温度 20℃,RH=65%，大气压力 1标准大气压（ 101.3 kPa,760mmHg）
样品在检测前必须在标准大气压下达到吸湿平衡（调湿）。
三．纤维吸湿对纺织品的影响
力学性能 —— 吸湿增多强力下降（棉和麻纤维例外），伸长率增大，变得柔软、弹性下降、纤维间摩擦增加；
尺寸稳定性 —— 缩水；
电性能 —— 吸湿后天然纤维比电阻大为减小；
舒适性 —— 吸湿性差则排汗差，形成高湿区；
四．纤维吸湿性比较
天然纤维远高于化学纤维；
蛋白纤维吸湿能力大于纤维素纤维，但吸湿速度慢；
麻、再生纤维吸湿能力比棉大；
五．吸湿量的表示方法
回潮率,纺织纤维内水分重量与绝对干燥纤维重量之比的百分数。
含水率,纺织纤维内所含水分重量与未经烘干纤维重量的百分数。
R－回潮率
M－含水率
G0－未经烘干的纤维的重量
G－绝对干燥纤维的重量
%100
0
0 G GGM
%1 0 00 G GGR
五．吸湿量的表示方法由于使用需要，有如下几种表示方法
实际回潮率,纤维制品在实际所处环境条件下具有的回潮率。
标准回潮率,在标准状态下，纤维制品达到吸湿平衡的回潮率。
同一材料的标准回潮率不是定值，在一定范围内波动。
公定回潮率,为贸易、计价、检验等需要而定的回潮率。（商业回潮率）
1．纤维的吸湿过程
（ 1） 吸湿等温线平衡回潮率,放臵于某一温度和湿度下的纤维，在达到吸湿平衡时的回潮率。
吸湿等温线,纤维在一定的温度下，通过改变相对湿度所得到的平衡回潮率曲线。
不同纤维的吸湿等温线由曲线可看出,
不同纤维的吸湿等温线不同。
吸湿性强的纤维的吸湿等温线呈反 S形，吸湿性弱的纤维的吸湿等温线反 S形不明显。
在空气相对湿度为 0～ 15%和 70%～ 100%时，
纤维的平衡回潮率增加较快，而在空气相对湿度为 15%～ 70%时平衡回潮率增加较慢。
原因 如下：
纤维素纤维吸附水分的示意图结合水：直接吸附的水分，难去除游离水：间接吸附的水分，易去除
（ 2）吸湿热纤维在吸湿的同时伴随着热量的放出，这部分热量称为吸湿热 。
2．吸湿滞后脱湿等温线：在同样温度下，纤维在相对湿度为 100%的空气中达到吸湿平衡后，测定纤维的回潮率，再使环境的相对湿度递减并依次测定相应的平衡回潮率，它与相对湿度绘制而成的曲线即为脱湿等温线。
吸湿滞后：脱湿等温线始终高于吸湿等温线，两者不相重合的现象。
纤维的吸湿滞后吸湿性好的纤维,吸湿滞后现象较明显；
脱湿等温线始终高于吸湿等温线。
吸湿性差的纤维,吸湿滞后现象不明显。
原因,
纤维素分子间的氢键被纤维素分子与水分子间的氢键所代替形成新的氢键，但仍保持着纤维素分子间的氢键，即新游离出来的羟基较少。
解吸时，水分子难离开纤维。
3．时间和温度对吸湿的影响
纤维的吸湿和脱湿达到平衡回潮率所经历的时间是很长的。
相对湿度增加，纤维的吸湿增加 。
温度对纤维的吸湿有一定的影响。
4．纤维结构对纤维吸湿的影响
（ 1）亲水性基团：－ OH，－ NH2，－ CONH，－ COOH
（ 2）结晶区与非晶区：吸湿主要发生在无定形区与结晶区表面。
（ 3）纤维内部孔隙：孔隙多，有利于形成毛细管水，
吸湿性好。
（ 4）表面吸附：纤维细，比表面积大，吸附水分子能力强，可提高纤维的吸湿性。
（ 5）纤维伴生物：如棉蜡使棉吸湿性差，果胶使麻吸湿性好，油剂一般使化纤吸湿性差。
六．纤维的溶胀
溶胀：纤维在吸湿的同时伴随着体积的增大的现象。
纤维溶胀的异向性：直径增大的程度远大于长度增加的程度。
纤维由于吸湿而发生的溶胀现象基本可逆。
第四节 纺织纤维的力学性质一、力学性能指标应力,外力使材料发生形变，同时在材料内部产生相等的反作用力抵抗外力,单位面积上产生的反作用力即为应力 。
1,张应力 σ （拉应力） —— 方向垂直于受力平面张应变 ε （伸长率）,单位长度上的伸长。
简单的拉伸示意图弹性模量 E（杨氏模量）：产生单位张应变所需的张应力。
E= σ/ ε
—— 表征材料抵抗变形能力的大小。模量越大，材料越不容易变形，表示材料刚度越大。
抗张强度 （抗拉强度、断裂强度、极限强度）：
使单位面积材料断裂所需的最大张力。
2,切应力（剪切应力） —— 方向平行于受力平面简单的剪切示意图
3,变形与应变变形,物体在平衡的力作用下,发生形状或尺寸的变化。
变形的大小用应变表示。
应变 (率 )ε,单位长度的变形。
ε=(L -L0)/L0=⊿ L/L0
二、纤维的拉伸性质
1,纤维的应力 — 应变试验
（ 1）纤维力学强度的主要指标纤维典型应力 —— 应变曲线
a点 是比例极限，
oa近似一条直线，表示应力与应变成正比，直线的斜率为试样的弹性模量 E，表示纤维材料伸长的难易，直线斜率越大,E越大，
纤维材料越硬，越难伸长。
Y点 为屈服点，对应的应力 σ Y为屈服强度或屈服应力,ε Y为屈服伸长率。
t点 为断裂点，对应的 σ t为拉伸强度或断裂应力,ε t为断裂伸长率。
σ t可能高于 σ Y,也可能低于 σ Y。
脆性破坏,纤维材料在断裂前变形小，在出现屈服点之前断裂，断裂表面光滑。
韧性破坏,纤维材料在断裂之前有较大形变，拉伸过程有明显的屈服点和细颈现象，断裂表面粗糙。
（２）纤维应力 —— 应变曲线的类型
软（柔）和硬（刚） 区分模量的低或高。
弱和强 是指强度的大小。
脆 指无屈服现象，而且断裂伸长很小。
韧 指断裂伸长和断裂应力都较高的情况。
断裂功,到 t点处纤维应力 —— 应变曲线下的面积，韧性的标志。
纤维的应力 —— 应变曲线模 量 软 硬拉伸强度 强 弱断 裂 功 脆 韧判断高聚物软硬、强弱、脆韧的方法：
棉,刚而脆，初始模量较高，断裂强度中等，断裂伸长和断裂功较低羊毛,柔而弱，断裂强度、初始模量和断裂功较低，断裂伸长中等。
蚕丝,刚而强，断裂强度和初始模量较高，断裂伸长和断裂功中等。
涤纶,刚而韧，初始模量、断裂强度、断裂伸长和断裂功较高。
锦纶,柔而韧，初始模量较低，断裂强度、断裂伸长和断裂功较高。
几种纤维的应力 —— 应变曲线
２,纤维的强度常用 相对强度 表示 —— 每 tex纤维受力拉断所能承受的最大外力。
P0－相对强度（ N/tex）
P－纤维被拉断时所需的力，绝对强度,N
D－纤维的线密度,tex
D
PP?
0
２,纤维的强度
（１）纤维理论强度纤维所能承受的最大外力，与键的数量和键的强度有关。
纤维最重要的键：范德华力 键能,4～ 21kJ/mol
氢 键 键能,8～ 42kJ/mol
共价键 键能,290～ 420kJ/mol
由此计算出的理论强度通常是实际强度的 15～ 20倍 。
（ 2）纤维断裂机理 —— 一般纤维断裂的机理为 化学键的断裂和分子间滑移,纤维断裂是克服了分子内的化学键结合力和分子链间的作用力。
纤维断裂微观过程的三种模型如果纤维大分子链排列方向是 平行于受力方向 的，则纤维断裂可能是 （ 1）或
（ 2）,如果大分子链的排列方向是垂 直于受力方向 的，
纤维的断裂是 （ 3）。
情况（ 1）,必须拉断所有的分子链。
计算出拉断一根分子链所需的力，再计算出破坏单位面积上所有分子链所需的力。
主链共价键的键能 E,3.35× 105 ～ 3.78× 105J/mol
对于共价键，当 d ≤ １,５ × 105m，不会破坏。
则可算出破坏一根键所需的力 f = E/d ＝３ × 10９ ～４ × 10９ N
以 PE为例计算,
每根链的截面积２ × 10-19m2
则每平方米截面有 1/ (２ × 10-19)=5× 1018条分子链如果键的强度按４ × 10９ N计算则纤维理论强度为：４ × 10９ × 5× 1018=20× 109N/m2
但是目前高度取向的结晶高分子的拉伸强度也要比这个数值小几十倍。
结论,完全拉断大分子使之断裂是不可能的。
情况（ 2）,分子间的滑脱的断裂,则必须使分子间的氢键或范德华力全部破坏。
如：分子间有氢键的高分子，
每 0.5nm链段的摩尔内聚能 1.47× 104～ 1.7× 105J/mol，
假定高分子链总长为 100nm，则总的摩尔内聚能为
2.9× 105～ 3.4× 107J/mol，比共价键的键能大 10倍以上。
如：分子间没有氢键，只有范德华力，每 0.5nm链段的摩尔内聚能为 4× 103～ 2× 104J/mol，假定高分子链长为 100nm,则总的摩尔内聚能为 8× 105～ 9.5× 105J/mol，也比共价键的键能大好几倍。
结论,完全由分子间的滑脱导致断裂是不可能的 。
情况（ 3）,分子垂直于受力方向排列，断裂是部分氢键或范德华力的破坏。
氢键的离解能为 2× 104J/mol，作用范围约为 0.28nm。
范德华力的离解能为 8× 103J/mol，作用范围约为 0.4nm。
拉断一个氢键和一个范德华力需要的力分别约为 10-10N
和 2× 10-10N。
同样可计算出拉伸强度分别为 500MPa和 100MPa,与实际测定的高度取向的纤维强度同数量级。
所以,这种情况的断裂有可能 。
由此分析，高分子实际断裂 最可能的原因 是：
首先 发生在未取向部分的氢键或范德华力的破坏,随后 应力集中到取向的主链上，使共价键破坏，随着范德华力和共价键的不断破坏,最后 导致大分子的破坏。
纤维的实际强度比理论强度低 得多：
取向状况不理想，即使高度取向的纤维也或多或少存在未取向部分；
结构中还存在裂隙、空洞、气泡以及缺陷、杂质等弱点，
纤维的断裂首先是从这些部位开始；
高分子的 实际强度与理论强度差异 很大，原因如下：
一,高分子的排列没有那么紧密规整。
二,拉伸破坏时每根分子链受力不很均匀，因而达不到应有的强度。
棉、麻和粘胶纤维的断裂机理：
棉、麻分子量大,以大分子断裂为主要原因，
由此产生其湿强比干强高。
粘胶纤维分子量小,以分子间的滑移主要原因，由此产生其湿强比干强低。
（ 3）实际强度
①纤维的强度与结构的关系
化学结构,增强分子间力、引入交联键、增加分子链刚性，可提高强度。
分子量,分子量低时，纤维断裂是以分子链的滑移为主，
强度较低；分子量增加，次价键力的总和增大，纤维强度随之增加 ；
（但当分子量增加到一定数值时，次价键力的总和超过主价键力，纤维断裂以大分子主链断裂为主，强度与分子量关系不明显。）
结晶,能限制大分子链相对滑移，使强度提高。
取向,有利于应力均匀分布，使强度提高。
纤维 结构缺陷 使强度下降。
② 纤维强度与使用（测试）条件的关系
环境 温 /湿度对 强度的影响：
温度越高，拉伸强度下降，断裂伸长率增大，初始模量下降。
纤维含湿越大，纤维强度降低（棉与麻纤维除外）。
应变速率,室温附近测试时,强度 对应变速率的依赖性显著，速率增加的效果与温度降低的效果相同。
试样长度,试样越长，薄弱环节越多，平均强度越低。
试样根数,n根纤维成束被拉断测得的强度比单根测得平均强度值的 n倍要小，根数越多，差异越大。
总结,实际测试纤维的强度时，要规定环境条件及试样条件。
3.纤维的伸长性断裂伸长,纤维断裂时的长度与原来 长度之差 为断裂伸长。
断裂伸长率,断裂伸长与纤维原长之比断裂伸长率反映纤维的柔韧性,伸长率大手感柔软，
在加工时可以缓冲受到的力，毛丝、断头比较少；
伸长率太大则易变形。
普通纺织纤维的断裂伸长率在 10～ 30%范围。
%100
0
0
L
LLy
L0—— 纤维的原长
L —— 纤维伸长至断裂时的 长度
4．纤维的拉伸弹性
（ 1）初始模量,即应力 — 应变曲线初始一段直线的斜率。
纤维伸长率为 1%时的应力 — 应变的比值。
初始模量表征纤维对小形变的抵抗能力，即对小的拉伸作用或弯曲作用所表现的硬挺度,反映纤维刚性 。
初始模量大，纤维不易变形，刚性大，织物抗皱性好，穿着挺括。
初始模量小，手感柔软。
初始模量取决于,大分子链的结构及分子间的引力。
柔性越高，纤维的初始模量越小。
同一类纤维中，结晶度和取向度高，初始模量大。
（ 2） 纤维的弹性回复（回弹性） —— 纤维在外力作用下发生形变，从形变中回复原状的能力。
表示方法：形变回复率、功回复率
受环境的影响大（ 20℃,相对湿度 65%）
① 一次负荷回弹性能将纤维在拉伸负荷试验机上以一定速度（ 10%/min）拉伸，拉伸至一定伸长率
（通常 2%）的 b点，然后保持伸长不变，
停留 60s，此时发生应力松弛（ b→ g），
然后以和拉伸相同的速率使纤维减负荷而回缩，
至图中 c点，应力松弛到零，然后再等待 180s，
则回缩至 d点。
lad （塑性形变、永久形变）
ldc （高弹形变、推迟回复形变）
lce （普弹形变、瞬时回复形变）
cedcaddeadae llllll
由于测定方法中时间的限制，往往不能把三者严格区别开来，从实用角度根据外力去除后在一定时间内形变回复情况，将形变分为：
可复弹性形变 急弹形变,普弹形变＋高弹形变中回复快的部分缓弹形变,高弹形变中回复速率中等部分不可复形变 —— 永久形变：塑性形变＋高弹形变中回复较慢部分
%100?
ae
de
l
l
%100?
ae
ce
l
l
%001%100 伸长时所做的总功去除负荷时所回复的功＝面积面积abec g e
形变回复率（ 回弹率 ）＝
瞬时形变回复率（ 回弹率 ）＝
回复功 （弹性功）＝
② 多次循环负荷回弹性质与耐疲劳性在测定试样的负荷 — 伸长性能时，如果在达到断裂负荷以前，就停止负荷并逐渐减小，以至完全去除负荷，将这种增加和去除负荷的过程循环重复多次，得到多次循环负荷 — 伸长曲线。
疲劳,给纤维加上较断裂强度为小的负荷，接着放松，然后再给纤维加上大小与上次相同的负荷和放松，虽然所加外力并未超过纤维的断裂强度，但经过,加负荷－去负荷,
的反复循环作用一定 次数后，纤维最后也会断裂，这种现象称为疲劳。
纤维的疲劳是织物在服用过程中破损的主要原因 。
耐久度,纤维所能承受的,拉伸－松驰,循环的次数称为耐久度。
耐疲劳性的高低与所加 外力大小、作用时间、松驰时间 有密切关系 。
纤维较高的耐疲劳性要求：
较高的断裂强度较高的断裂延伸度弹性（急弹性）
外力越大，作用时间越长，疲劳越早发生。
松驰时间越长，缓弹形变可得到较多的回复，形变累加比较慢，疲劳出现得比较晚。
5.纤维的断裂功与耐磨性
（ 1）纤维的断裂功断裂功,纤维从受拉伸直到断裂，外力对纤维所做的总功。与纤维粗细和原始长度有关。
断裂比功,单位线密度和单位长度的试样拉伸至断裂，
外力所做的功。
可以有效地评价纺织纤维的强韧性和耐磨性。
耐磨性是纤维强度、延伸性和回弹性的综合表现。
麻：强度虽高，但延伸度低，弹性差，故耐磨性差。
5.纤维的断裂功与耐磨性
（ 2）纤维的耐磨性耐磨性 一般用纤维多次拉伸后的断裂功来表示。
锦纶：强度、延伸度和弹性都高，耐磨性特别好。
羊毛：强度低，但延伸度高，弹性好，
经过多次拉伸后断裂功降低不多，故耐磨性好。
三、纺织纤维的弯曲性质
1．纤维的抗弯刚度纤维在受到横向力 F（由 F产生弯矩）作用时所产生的弯曲形变绕度 y为：
Rf称为 抗弯刚度,抗弯刚度较大时，弯曲变形绕度较小。
Rf越大表示纤维越刚硬。
IE
lfFy
)(
IER f
2．纤维的弯曲破坏纤维在弯曲过程中，中心面以上受拉伸，中心面以下受压缩。弯曲曲率越大，各层变形差异也越大。
钩结强度,指两根纤维相互钩结套成环状，然后将其拉断所测得的强度。
结节强度,指在一根纤维的中央打结，然后将其拉断所测得的强度。
纤维的钩结强度和结节强度低，脆性较大，容易折裂，不耐磨，耐疲劳性能较差。
钩结强度和结节强度一般低于纤维的拉伸强度。
原因,钩结和结节处发生弯曲，当纤维拉伸应力尚未达到断裂强度时，弯曲处边缘的拉伸伸长率将超过断裂伸长而致使纤维受弯折断。
相对抗弯刚度高、断裂伸长率大的纤维，钩结强度和结节强度都比较高。
3．纤维的反复弯曲疲劳与实验条件有关,温度、湿度、拉伸张力、折曲角度、反复弯曲频率与纤维的结构有关,聚合度、结晶度、取向度高的纤维反复弯曲疲劳较好。
四、纤维的扭转性质五、纤维的压缩性质第五节 纤维的热学性质一．比热容,
单位质量的纤维在其温度变化 1℃ 时所吸收或放出的热量。
单位,J/(kg?K)
水的比热比纤维大，所以纤维吸湿后比热容增大。
不同温度，纤维的比热容不同。温度升高，纤维的比热容增大。
二．导热性纤维的导热性用导热系数 λ 表示,λ 值越小，纤维导热性越低，绝缘性和保暧性高。
在空气不流动时，纤维中夹持的空气越多，保暧性越好。
（如中空纤维）；
空气一旦流动，纤维层的保暧性大大降低；
水导热系数大，约为纤维的 10倍左右，纤维回潮率提高，
纤维的导热系数增大，保暖性下降；
温度升高，纤维导热系数略有增加。
三．耐热性耐热性：纤维在高温下保持自身性能的能力。
纤维受高温时：
天然纤维素纤维,再生纤维素纤维和蛋白质纤维，
不熔融而分解或炭化（ Tm >Td）
合成纤维,软化，然后熔融
在热的作用下，纤维内结晶部分的消减和无定形部分增大、大分子降解及分子间作用力的减弱，使纤维强度下降。
不同纤维的耐热性,
纤维素纤维耐热性较好；
羊毛耐热性较差（加热到 100～ 110℃ 变黄）；
蚕丝耐热性比羊毛好；
化纤中涤纶和腈纶耐热性较好，锦纶的耐热性比较差，
维纶耐热水性较差。
第六节 纤维的燃烧性一,点燃温度 和 火焰最高温度不同的纤维点燃温度和火焰最高温度不同。
二,燃烧特性可用来鉴别纤维。
包括：燃烧速度，火焰颜色，散发的气味，灰烬的颜色、形状和硬度。
第六节 纤维的燃烧性三,极限氧指数（ LOI)
极限氧指数,纤维材料点燃后在氧 -氮混合气体中维持燃烧所需的最低含氧量的体积分数。
极限氧指数 =O2的体积 /（ O2的体积 +N2的体积）
× 100%
空气中，氧的百分率为 21%，则：
LOI < 21%,纤维可燃或易燃
LOI > 21%,纤维难燃或阻燃
LOI > 26%,纤维阻燃第七节 纤维的电学性质一．纤维的导电性
1,纤维导电性能的表示方法：用比电阻表示。
(1) 体积比电阻
(2) 表面比电阻
(3) 质量比电阻
2,影响纤维电阻的因素
干燥的纤维没有自由电子，也没有导电的离子，
是绝缘体。
影响纤维电阻的因素主要有,
– 湿度：吸湿性越好，电阻越小，天然纤维电阻较小。
– 温度：电阻随温度的升高而降低。
– 纤维的聚集态结构：结晶度增大，纤维电阻变小；取向度增加，纤维电阻下降。
– 杂质：杂质对纤维导电性质有很大影响。
二．静电及消除
起电现象：在外界因素影响下使物体产生电荷的过程。
静电（荷）,产生的电荷固定在物体上而不流动。
纤维的导电性愈差，静电现象越严重。
用静电半衰期 T1/2表示纤维的静电性能。
部分纤维与金属摩擦接触的带电序列：
（－） 乙纶 丙纶 氯纶 腈纶 涤纶 维纶 醋纤麻 丝 棉 粘胶 锦纶 羊毛 （＋）
当两种纤维材料相互摩擦时，排在左边的带负电，排在右边的带正电荷
带电序列与纤维大分子所含官能团及性质有关，供电能力强者带正电，反之带负电。
(－ ) － Cl － COOCH3 － OC2H2 － OCH2 － COOH －
OH － NH2 （＋）
第八节 纤维的光学性质一．折光指数与双折射折光指数 n,真空中的光速与纤维材料介质中的光速之比。
折光指数 n具有波长依赖性，不同波长的光波 n不相同。
对于折光指数应注明测定所用光源的波长。
色散,不同波长具有不同折光指数的现象。
双折射,纤维在未拉伸状态下是各向同性的，但当单向拉伸后，纤维的光学性质表现出各向异性，即光波在纤维中各个方向的传播速度不同，光线射入纤维介质时就会分解为两条折射光，存在两个折射率。
O光（寻常光，快光）：
遵守折射定律，在不同方向的折射率是不变的，振动面与光轴垂直，折射率以 n 表示。
E光（非常光，慢光）：
不遵守折射定律，折射率随方向而变，振动面与光轴平行，
折射率以 n?表示。
纤维的双折射率用 Δ n＝ n?－ n 表示，与分子的取向度有关，
取向度大，双折射率大。
二．纤维的光泽光泽的强弱取决于纤维表面对光的反射情况。
纤维表面越平滑，光泽越亮。
纤维截面的形状也影响纤维的光泽。
三,纤维的耐光性太阳光中的紫外线引起纤维结构破坏，如纤维泛黄、色变，强力降低，纤维完全降解。
四,二向色性二向色性,
微观领域，分子的光吸收率有一定的方向性，
若三个主方向上的吸收系数分别为 α 1,α 2,α 3，
任意两个系数之差。
二向色性可表征取向度。
б 二向色性红外二向色
π 二向色性
,高分子化学,,
元素组成 —— 纤维种类；
纤维的化学反应性；
分子量及分子量分布 —— 机械强度、加工性能。
,高分子物理,,
（ 1）链结构 —— 元素组成、柔顺性；
（ 2）结晶 —— 力学性能、尺寸稳定性、渗透和溶解性能、光学性能等；
取向 —— 力学性能、各向异性、整个分子取向
（高强度）及链段解取向（具弹性）等。
（ 3）三种力学状态 —— 纤维使用条件、弹性和加工条件（如熔融纺丝）等。
？ 何为纤维
？ 纺织纤维应具备哪些特性？
？ 纺织纤维的种类第三章 纺织纤维的基本理化性能第三章 纺织纤维的基本理化性能
？ 何为纤维
一般认为,凡具有足够的 细度 (直径＜
100μm) 和足够的 长径比 （长度 /直径＞
500）,并具有一定 柔韧性 的物质。
其中，纺织纤维还要求长度在 10mm以上，
过短则可纺性差。
考察纺织纤维的吸湿性、力学性能、热性能、燃烧性能、电学性能和光学性能等；
？ 纺织纤维应具备哪些特性？
可纺性
化学稳定性
染色性第三章 纺织纤维的基本理化性能
？ 纺织纤维的种类纤维素类：棉、亚麻、苎麻、竹纤维等蛋白质类：羊毛 (绒 )、蚕丝、驼毛等再生纤维：粘胶 (人造棉 )、富纤、醋纤、
大豆纤维合成纤维：涤纶 (的确良 )、锦纶 (尼龙 )
氨纶 (莱卡 )、腈纶、丙纶、维纶等天然纤维化学纤维纺织纤维第三章 纺织纤维的基本理化性能第一节 纺织纤维与纺织品之间的关系纺织纤维对纺织品的影响有三点：
对使用性能起 决定性 作用；
是影响纺织品审美特性（外观风格）的 主要因素 ；
是影响纺织品经济性（成本、加工费用）的 重要因素 。
不同用途的纺织品对纤维有不同的性能要求：
服用纺织品 （美观、舒适、安全和耐用；吸湿、弹性和染色性能等）；
装饰用纺织品 （尺寸稳定、耐用等）；
产业用纺织品 （高强、高模量、耐热等，要求高性能纤维）。
第一节 纺织纤维与纺织品之间的关系纺织纤维选择原则
以纺织品的用途为依据；
符合纺织品的性能要求；
结合纤维与纺织品性能间关系；
纤维在使用、加工过程中的问题。
第二节 纺织纤维的物理结构
纤维的长度
纤维的细度
纤维的横截面及纵向形态结构
纤维的卷曲性能
1．纤维的长度
（ 1） 长度概念
伸直长度 (一般的纤维长度 )：纤维在充分伸直状态下的长度 ;
自然长度：纤维在自然伸展状态下都有不同程度的卷曲或卷缩，它的投影长度为自然长度 ;
伸直度：纤维自然长度与伸直长度之比；
整齐度：长度分布。
（ 2） 长丝和短纤维
长丝：可不经纺纱直接用于织造,有蚕丝，化学纤维长丝
短纤维,棉（＜ 50mm）,麻、毛（ 50mm~300mm）
等天然纤维,化学纤维短纤维
1．纤维的长度
（ 3）化学短纤维
棉型 化纤 （ 35mm~88mm）
毛型 化纤 （ 64mm~114mm）
中长 纤维（ 51mm~76mm）
（ 4）纤维长度与纱线质量的关系
纤维长可以提高纱线强力
一定强力要求下，长纤维可以纺制较细的纱线
2．纤维的细度 —— 纤度
（ 1） 纤维的 细度对 纺织品性能的影响
影响纺织品的弯曲刚性、悬垂性、手感
影响纺织品的光泽、染色性
影响纱条的均匀度，以至于纱线强力和外观
影响纱线的抗扭刚度（细纤维易加捻）
涤锦复合超细纤维 microfiber（仪征化纤有限公司）
手感柔软,单丝纤度细，弯曲模型小，
织物柔软性杰出；
光学性,纤维集合体的表面反射性差，
制得的织物色泽淡雅、柔和；
覆盖性好,由于纤维间密度较高，比面积大，因而覆盖性好；
服用性好,比表面积大，因而透气性好，穿着舒适；
去污性好,由于超细纤维织物柔顺，
能与被擦拭对象紧密贴合，因而具有很好的清洁效果；
2．纤维的细度及其表征方法
（ 2）不同细度的表示方法
a） 线密度 —— 单位长度的质量特 [克斯 ]（ tex）：号数，指纤维在公定回潮率下,1000m长度所具有的质量（克）
分特 [克斯 ],1 tex=10 dtex
旦 [尼尔 ]（ denier,D）：指纤维在公定回潮率下,9000m长度所具有的质量（克）
1 tex= 9 denier
1 dtex= 0.9 denier
b）线密度的倒数表示法（即单位质量纤维具有的长度）
公制支数（ Nm） —— 非法定单位指纤维在公定回潮率下,1g重纤维所具有的长度（ m）
英制支数（ Ne）
指纤维在公定回潮率下，公定质量为 1磅
（ 1b）的纤维（或纱线）所具有的长度码
（ yd）数。
线密度测试方法
（ 1）间接法：重量法、气流仪法、弦振动法等；
（ 2）直接法：显微投影测量法、激光细度测量法；
3．纤维的横截面及纵向形态结构不同的纤维有不同的横截面形状和纵向外观，天然纤维：
棉纤维化学纤维的截面
4．纤维的卷曲性能
（ 1） 卷曲对于纺织品的影响
使短纤维纺纱时增加纤维之间的摩擦力和抱合力，
使成纱具有一定的强度。
可以提高纤维和纺织品的弹性，使手感柔软，对抗皱性和保暖性及表面光泽的改善都有影响。
（ 2） 纤维的卷曲
一般天然纤维有一定的卷曲。
化学纤维为了纺纱顺利一般进行不同程度的卷曲。
天然纤维的卷曲：
棉纤维 —— 螺旋形扭曲，因此抱合性、可纺性好，天然卷曲越多品质越好；
羊毛纤维 —— 同一截面上有两种不同的皮质细胞、形成三维卷曲，因此弹性好、保暖性好。
化学纤维的卷曲：
机械法 —— 堵塞箱卷曲丝；
物理法 —— 纤维两侧为两种不同组分；
化学法 —— 纤维两侧的酸浴浓度不同；
一．纤维的吸湿现象及其表征大多数纺织纤维放臵在大气中会不断和大气进行水分的交换,纤维一面不断地吸收环境大气中的水分，同时又不断地向大气放出水分。
吸湿 过程：吸收水分占主要方面，使纺织纤维重量增加。
脱湿 过程：放出水分占主要方面，使纺织纤维重量减轻。
吸湿性,纺织纤维吸收和放出水分的性能。
第三节 纺织纤维的吸湿性第三节 纺织纤维的吸湿性二．空气湿度表示方法
1.水蒸气分压 E
用来表示湿气体的湿度（单位：帕斯卡 Pa）。
2.绝对湿度 H
单位体积空气中所含水的重量（单位：
g/m3）。
3.相对湿度 RH
绝对湿度 H与同温度下饱和状态的绝对湿度 Hs的比值。
第三节 纺织纤维的吸湿性其中，标准大气（大气的标准状态）,用温度、相对湿度、大气压三个基本参数表示。
国际标准,温度 20℃ （热带可为 27℃ ），
RH=65%，大气压力 86～ 106 kPa
我国标准：温度 20℃,RH=65%，大气压力 1标准大气压（ 101.3 kPa,760mmHg）
样品在检测前必须在标准大气压下达到吸湿平衡（调湿）。
三．纤维吸湿对纺织品的影响
力学性能 —— 吸湿增多强力下降（棉和麻纤维例外），伸长率增大，变得柔软、弹性下降、纤维间摩擦增加；
尺寸稳定性 —— 缩水；
电性能 —— 吸湿后天然纤维比电阻大为减小；
舒适性 —— 吸湿性差则排汗差，形成高湿区；
四．纤维吸湿性比较
天然纤维远高于化学纤维；
蛋白纤维吸湿能力大于纤维素纤维，但吸湿速度慢；
麻、再生纤维吸湿能力比棉大；
五．吸湿量的表示方法
回潮率,纺织纤维内水分重量与绝对干燥纤维重量之比的百分数。
含水率,纺织纤维内所含水分重量与未经烘干纤维重量的百分数。
R－回潮率
M－含水率
G0－未经烘干的纤维的重量
G－绝对干燥纤维的重量
%100
0
0 G GGM
%1 0 00 G GGR
五．吸湿量的表示方法由于使用需要，有如下几种表示方法
实际回潮率,纤维制品在实际所处环境条件下具有的回潮率。
标准回潮率,在标准状态下，纤维制品达到吸湿平衡的回潮率。
同一材料的标准回潮率不是定值，在一定范围内波动。
公定回潮率,为贸易、计价、检验等需要而定的回潮率。（商业回潮率）
1．纤维的吸湿过程
（ 1） 吸湿等温线平衡回潮率,放臵于某一温度和湿度下的纤维，在达到吸湿平衡时的回潮率。
吸湿等温线,纤维在一定的温度下，通过改变相对湿度所得到的平衡回潮率曲线。
不同纤维的吸湿等温线由曲线可看出,
不同纤维的吸湿等温线不同。
吸湿性强的纤维的吸湿等温线呈反 S形，吸湿性弱的纤维的吸湿等温线反 S形不明显。
在空气相对湿度为 0～ 15%和 70%～ 100%时，
纤维的平衡回潮率增加较快，而在空气相对湿度为 15%～ 70%时平衡回潮率增加较慢。
原因 如下：
纤维素纤维吸附水分的示意图结合水：直接吸附的水分，难去除游离水：间接吸附的水分，易去除
（ 2）吸湿热纤维在吸湿的同时伴随着热量的放出，这部分热量称为吸湿热 。
2．吸湿滞后脱湿等温线：在同样温度下，纤维在相对湿度为 100%的空气中达到吸湿平衡后，测定纤维的回潮率，再使环境的相对湿度递减并依次测定相应的平衡回潮率，它与相对湿度绘制而成的曲线即为脱湿等温线。
吸湿滞后：脱湿等温线始终高于吸湿等温线，两者不相重合的现象。
纤维的吸湿滞后吸湿性好的纤维,吸湿滞后现象较明显；
脱湿等温线始终高于吸湿等温线。
吸湿性差的纤维,吸湿滞后现象不明显。
原因,
纤维素分子间的氢键被纤维素分子与水分子间的氢键所代替形成新的氢键，但仍保持着纤维素分子间的氢键，即新游离出来的羟基较少。
解吸时，水分子难离开纤维。
3．时间和温度对吸湿的影响
纤维的吸湿和脱湿达到平衡回潮率所经历的时间是很长的。
相对湿度增加，纤维的吸湿增加 。
温度对纤维的吸湿有一定的影响。
4．纤维结构对纤维吸湿的影响
（ 1）亲水性基团：－ OH，－ NH2，－ CONH，－ COOH
（ 2）结晶区与非晶区：吸湿主要发生在无定形区与结晶区表面。
（ 3）纤维内部孔隙：孔隙多，有利于形成毛细管水，
吸湿性好。
（ 4）表面吸附：纤维细，比表面积大，吸附水分子能力强，可提高纤维的吸湿性。
（ 5）纤维伴生物：如棉蜡使棉吸湿性差，果胶使麻吸湿性好，油剂一般使化纤吸湿性差。
六．纤维的溶胀
溶胀：纤维在吸湿的同时伴随着体积的增大的现象。
纤维溶胀的异向性：直径增大的程度远大于长度增加的程度。
纤维由于吸湿而发生的溶胀现象基本可逆。
第四节 纺织纤维的力学性质一、力学性能指标应力,外力使材料发生形变，同时在材料内部产生相等的反作用力抵抗外力,单位面积上产生的反作用力即为应力 。
1,张应力 σ （拉应力） —— 方向垂直于受力平面张应变 ε （伸长率）,单位长度上的伸长。
简单的拉伸示意图弹性模量 E（杨氏模量）：产生单位张应变所需的张应力。
E= σ/ ε
—— 表征材料抵抗变形能力的大小。模量越大，材料越不容易变形，表示材料刚度越大。
抗张强度 （抗拉强度、断裂强度、极限强度）：
使单位面积材料断裂所需的最大张力。
2,切应力（剪切应力） —— 方向平行于受力平面简单的剪切示意图
3,变形与应变变形,物体在平衡的力作用下,发生形状或尺寸的变化。
变形的大小用应变表示。
应变 (率 )ε,单位长度的变形。
ε=(L -L0)/L0=⊿ L/L0
二、纤维的拉伸性质
1,纤维的应力 — 应变试验
（ 1）纤维力学强度的主要指标纤维典型应力 —— 应变曲线
a点 是比例极限，
oa近似一条直线，表示应力与应变成正比，直线的斜率为试样的弹性模量 E，表示纤维材料伸长的难易，直线斜率越大,E越大，
纤维材料越硬，越难伸长。
Y点 为屈服点，对应的应力 σ Y为屈服强度或屈服应力,ε Y为屈服伸长率。
t点 为断裂点，对应的 σ t为拉伸强度或断裂应力,ε t为断裂伸长率。
σ t可能高于 σ Y,也可能低于 σ Y。
脆性破坏,纤维材料在断裂前变形小，在出现屈服点之前断裂，断裂表面光滑。
韧性破坏,纤维材料在断裂之前有较大形变，拉伸过程有明显的屈服点和细颈现象，断裂表面粗糙。
（２）纤维应力 —— 应变曲线的类型
软（柔）和硬（刚） 区分模量的低或高。
弱和强 是指强度的大小。
脆 指无屈服现象，而且断裂伸长很小。
韧 指断裂伸长和断裂应力都较高的情况。
断裂功,到 t点处纤维应力 —— 应变曲线下的面积，韧性的标志。
纤维的应力 —— 应变曲线模 量 软 硬拉伸强度 强 弱断 裂 功 脆 韧判断高聚物软硬、强弱、脆韧的方法：
棉,刚而脆，初始模量较高，断裂强度中等，断裂伸长和断裂功较低羊毛,柔而弱，断裂强度、初始模量和断裂功较低，断裂伸长中等。
蚕丝,刚而强，断裂强度和初始模量较高，断裂伸长和断裂功中等。
涤纶,刚而韧，初始模量、断裂强度、断裂伸长和断裂功较高。
锦纶,柔而韧，初始模量较低，断裂强度、断裂伸长和断裂功较高。
几种纤维的应力 —— 应变曲线
２,纤维的强度常用 相对强度 表示 —— 每 tex纤维受力拉断所能承受的最大外力。
P0－相对强度（ N/tex）
P－纤维被拉断时所需的力，绝对强度,N
D－纤维的线密度,tex
D
PP?
0
２,纤维的强度
（１）纤维理论强度纤维所能承受的最大外力，与键的数量和键的强度有关。
纤维最重要的键：范德华力 键能,4～ 21kJ/mol
氢 键 键能,8～ 42kJ/mol
共价键 键能,290～ 420kJ/mol
由此计算出的理论强度通常是实际强度的 15～ 20倍 。
（ 2）纤维断裂机理 —— 一般纤维断裂的机理为 化学键的断裂和分子间滑移,纤维断裂是克服了分子内的化学键结合力和分子链间的作用力。
纤维断裂微观过程的三种模型如果纤维大分子链排列方向是 平行于受力方向 的，则纤维断裂可能是 （ 1）或
（ 2）,如果大分子链的排列方向是垂 直于受力方向 的，
纤维的断裂是 （ 3）。
情况（ 1）,必须拉断所有的分子链。
计算出拉断一根分子链所需的力，再计算出破坏单位面积上所有分子链所需的力。
主链共价键的键能 E,3.35× 105 ～ 3.78× 105J/mol
对于共价键，当 d ≤ １,５ × 105m，不会破坏。
则可算出破坏一根键所需的力 f = E/d ＝３ × 10９ ～４ × 10９ N
以 PE为例计算,
每根链的截面积２ × 10-19m2
则每平方米截面有 1/ (２ × 10-19)=5× 1018条分子链如果键的强度按４ × 10９ N计算则纤维理论强度为：４ × 10９ × 5× 1018=20× 109N/m2
但是目前高度取向的结晶高分子的拉伸强度也要比这个数值小几十倍。
结论,完全拉断大分子使之断裂是不可能的。
情况（ 2）,分子间的滑脱的断裂,则必须使分子间的氢键或范德华力全部破坏。
如：分子间有氢键的高分子，
每 0.5nm链段的摩尔内聚能 1.47× 104～ 1.7× 105J/mol，
假定高分子链总长为 100nm，则总的摩尔内聚能为
2.9× 105～ 3.4× 107J/mol，比共价键的键能大 10倍以上。
如：分子间没有氢键，只有范德华力，每 0.5nm链段的摩尔内聚能为 4× 103～ 2× 104J/mol，假定高分子链长为 100nm,则总的摩尔内聚能为 8× 105～ 9.5× 105J/mol，也比共价键的键能大好几倍。
结论,完全由分子间的滑脱导致断裂是不可能的 。
情况（ 3）,分子垂直于受力方向排列，断裂是部分氢键或范德华力的破坏。
氢键的离解能为 2× 104J/mol，作用范围约为 0.28nm。
范德华力的离解能为 8× 103J/mol，作用范围约为 0.4nm。
拉断一个氢键和一个范德华力需要的力分别约为 10-10N
和 2× 10-10N。
同样可计算出拉伸强度分别为 500MPa和 100MPa,与实际测定的高度取向的纤维强度同数量级。
所以,这种情况的断裂有可能 。
由此分析，高分子实际断裂 最可能的原因 是：
首先 发生在未取向部分的氢键或范德华力的破坏,随后 应力集中到取向的主链上，使共价键破坏，随着范德华力和共价键的不断破坏,最后 导致大分子的破坏。
纤维的实际强度比理论强度低 得多：
取向状况不理想，即使高度取向的纤维也或多或少存在未取向部分；
结构中还存在裂隙、空洞、气泡以及缺陷、杂质等弱点，
纤维的断裂首先是从这些部位开始；
高分子的 实际强度与理论强度差异 很大，原因如下：
一,高分子的排列没有那么紧密规整。
二,拉伸破坏时每根分子链受力不很均匀，因而达不到应有的强度。
棉、麻和粘胶纤维的断裂机理：
棉、麻分子量大,以大分子断裂为主要原因，
由此产生其湿强比干强高。
粘胶纤维分子量小,以分子间的滑移主要原因，由此产生其湿强比干强低。
（ 3）实际强度
①纤维的强度与结构的关系
化学结构,增强分子间力、引入交联键、增加分子链刚性，可提高强度。
分子量,分子量低时，纤维断裂是以分子链的滑移为主，
强度较低；分子量增加，次价键力的总和增大，纤维强度随之增加 ；
（但当分子量增加到一定数值时，次价键力的总和超过主价键力，纤维断裂以大分子主链断裂为主，强度与分子量关系不明显。）
结晶,能限制大分子链相对滑移，使强度提高。
取向,有利于应力均匀分布，使强度提高。
纤维 结构缺陷 使强度下降。
② 纤维强度与使用（测试）条件的关系
环境 温 /湿度对 强度的影响：
温度越高，拉伸强度下降，断裂伸长率增大，初始模量下降。
纤维含湿越大，纤维强度降低（棉与麻纤维除外）。
应变速率,室温附近测试时,强度 对应变速率的依赖性显著，速率增加的效果与温度降低的效果相同。
试样长度,试样越长，薄弱环节越多，平均强度越低。
试样根数,n根纤维成束被拉断测得的强度比单根测得平均强度值的 n倍要小，根数越多，差异越大。
总结,实际测试纤维的强度时，要规定环境条件及试样条件。
3.纤维的伸长性断裂伸长,纤维断裂时的长度与原来 长度之差 为断裂伸长。
断裂伸长率,断裂伸长与纤维原长之比断裂伸长率反映纤维的柔韧性,伸长率大手感柔软，
在加工时可以缓冲受到的力，毛丝、断头比较少；
伸长率太大则易变形。
普通纺织纤维的断裂伸长率在 10～ 30%范围。
%100
0
0
L
LLy
L0—— 纤维的原长
L —— 纤维伸长至断裂时的 长度
4．纤维的拉伸弹性
（ 1）初始模量,即应力 — 应变曲线初始一段直线的斜率。
纤维伸长率为 1%时的应力 — 应变的比值。
初始模量表征纤维对小形变的抵抗能力，即对小的拉伸作用或弯曲作用所表现的硬挺度,反映纤维刚性 。
初始模量大，纤维不易变形，刚性大，织物抗皱性好，穿着挺括。
初始模量小，手感柔软。
初始模量取决于,大分子链的结构及分子间的引力。
柔性越高，纤维的初始模量越小。
同一类纤维中，结晶度和取向度高，初始模量大。
（ 2） 纤维的弹性回复（回弹性） —— 纤维在外力作用下发生形变，从形变中回复原状的能力。
表示方法：形变回复率、功回复率
受环境的影响大（ 20℃,相对湿度 65%）
① 一次负荷回弹性能将纤维在拉伸负荷试验机上以一定速度（ 10%/min）拉伸，拉伸至一定伸长率
（通常 2%）的 b点，然后保持伸长不变，
停留 60s，此时发生应力松弛（ b→ g），
然后以和拉伸相同的速率使纤维减负荷而回缩，
至图中 c点，应力松弛到零，然后再等待 180s，
则回缩至 d点。
lad （塑性形变、永久形变）
ldc （高弹形变、推迟回复形变）
lce （普弹形变、瞬时回复形变）
cedcaddeadae llllll
由于测定方法中时间的限制，往往不能把三者严格区别开来，从实用角度根据外力去除后在一定时间内形变回复情况，将形变分为：
可复弹性形变 急弹形变,普弹形变＋高弹形变中回复快的部分缓弹形变,高弹形变中回复速率中等部分不可复形变 —— 永久形变：塑性形变＋高弹形变中回复较慢部分
%100?
ae
de
l
l
%100?
ae
ce
l
l
%001%100 伸长时所做的总功去除负荷时所回复的功＝面积面积abec g e
形变回复率（ 回弹率 ）＝
瞬时形变回复率（ 回弹率 ）＝
回复功 （弹性功）＝
② 多次循环负荷回弹性质与耐疲劳性在测定试样的负荷 — 伸长性能时，如果在达到断裂负荷以前，就停止负荷并逐渐减小，以至完全去除负荷，将这种增加和去除负荷的过程循环重复多次，得到多次循环负荷 — 伸长曲线。
疲劳,给纤维加上较断裂强度为小的负荷，接着放松，然后再给纤维加上大小与上次相同的负荷和放松，虽然所加外力并未超过纤维的断裂强度，但经过,加负荷－去负荷,
的反复循环作用一定 次数后，纤维最后也会断裂，这种现象称为疲劳。
纤维的疲劳是织物在服用过程中破损的主要原因 。
耐久度,纤维所能承受的,拉伸－松驰,循环的次数称为耐久度。
耐疲劳性的高低与所加 外力大小、作用时间、松驰时间 有密切关系 。
纤维较高的耐疲劳性要求：
较高的断裂强度较高的断裂延伸度弹性（急弹性）
外力越大，作用时间越长，疲劳越早发生。
松驰时间越长，缓弹形变可得到较多的回复，形变累加比较慢，疲劳出现得比较晚。
5.纤维的断裂功与耐磨性
（ 1）纤维的断裂功断裂功,纤维从受拉伸直到断裂，外力对纤维所做的总功。与纤维粗细和原始长度有关。
断裂比功,单位线密度和单位长度的试样拉伸至断裂，
外力所做的功。
可以有效地评价纺织纤维的强韧性和耐磨性。
耐磨性是纤维强度、延伸性和回弹性的综合表现。
麻：强度虽高，但延伸度低，弹性差，故耐磨性差。
5.纤维的断裂功与耐磨性
（ 2）纤维的耐磨性耐磨性 一般用纤维多次拉伸后的断裂功来表示。
锦纶：强度、延伸度和弹性都高，耐磨性特别好。
羊毛：强度低，但延伸度高，弹性好，
经过多次拉伸后断裂功降低不多，故耐磨性好。
三、纺织纤维的弯曲性质
1．纤维的抗弯刚度纤维在受到横向力 F（由 F产生弯矩）作用时所产生的弯曲形变绕度 y为：
Rf称为 抗弯刚度,抗弯刚度较大时，弯曲变形绕度较小。
Rf越大表示纤维越刚硬。
IE
lfFy
)(
IER f
2．纤维的弯曲破坏纤维在弯曲过程中，中心面以上受拉伸，中心面以下受压缩。弯曲曲率越大，各层变形差异也越大。
钩结强度,指两根纤维相互钩结套成环状，然后将其拉断所测得的强度。
结节强度,指在一根纤维的中央打结，然后将其拉断所测得的强度。
纤维的钩结强度和结节强度低，脆性较大，容易折裂，不耐磨，耐疲劳性能较差。
钩结强度和结节强度一般低于纤维的拉伸强度。
原因,钩结和结节处发生弯曲，当纤维拉伸应力尚未达到断裂强度时，弯曲处边缘的拉伸伸长率将超过断裂伸长而致使纤维受弯折断。
相对抗弯刚度高、断裂伸长率大的纤维，钩结强度和结节强度都比较高。
3．纤维的反复弯曲疲劳与实验条件有关,温度、湿度、拉伸张力、折曲角度、反复弯曲频率与纤维的结构有关,聚合度、结晶度、取向度高的纤维反复弯曲疲劳较好。
四、纤维的扭转性质五、纤维的压缩性质第五节 纤维的热学性质一．比热容,
单位质量的纤维在其温度变化 1℃ 时所吸收或放出的热量。
单位,J/(kg?K)
水的比热比纤维大，所以纤维吸湿后比热容增大。
不同温度，纤维的比热容不同。温度升高，纤维的比热容增大。
二．导热性纤维的导热性用导热系数 λ 表示,λ 值越小，纤维导热性越低，绝缘性和保暧性高。
在空气不流动时，纤维中夹持的空气越多，保暧性越好。
（如中空纤维）；
空气一旦流动，纤维层的保暧性大大降低；
水导热系数大，约为纤维的 10倍左右，纤维回潮率提高，
纤维的导热系数增大，保暖性下降；
温度升高，纤维导热系数略有增加。
三．耐热性耐热性：纤维在高温下保持自身性能的能力。
纤维受高温时：
天然纤维素纤维,再生纤维素纤维和蛋白质纤维，
不熔融而分解或炭化（ Tm >Td）
合成纤维,软化，然后熔融
在热的作用下，纤维内结晶部分的消减和无定形部分增大、大分子降解及分子间作用力的减弱，使纤维强度下降。
不同纤维的耐热性,
纤维素纤维耐热性较好；
羊毛耐热性较差（加热到 100～ 110℃ 变黄）；
蚕丝耐热性比羊毛好；
化纤中涤纶和腈纶耐热性较好，锦纶的耐热性比较差，
维纶耐热水性较差。
第六节 纤维的燃烧性一,点燃温度 和 火焰最高温度不同的纤维点燃温度和火焰最高温度不同。
二,燃烧特性可用来鉴别纤维。
包括：燃烧速度，火焰颜色，散发的气味，灰烬的颜色、形状和硬度。
第六节 纤维的燃烧性三,极限氧指数（ LOI)
极限氧指数,纤维材料点燃后在氧 -氮混合气体中维持燃烧所需的最低含氧量的体积分数。
极限氧指数 =O2的体积 /（ O2的体积 +N2的体积）
× 100%
空气中，氧的百分率为 21%，则：
LOI < 21%,纤维可燃或易燃
LOI > 21%,纤维难燃或阻燃
LOI > 26%,纤维阻燃第七节 纤维的电学性质一．纤维的导电性
1,纤维导电性能的表示方法：用比电阻表示。
(1) 体积比电阻
(2) 表面比电阻
(3) 质量比电阻
2,影响纤维电阻的因素
干燥的纤维没有自由电子，也没有导电的离子，
是绝缘体。
影响纤维电阻的因素主要有,
– 湿度：吸湿性越好，电阻越小，天然纤维电阻较小。
– 温度：电阻随温度的升高而降低。
– 纤维的聚集态结构：结晶度增大，纤维电阻变小；取向度增加，纤维电阻下降。
– 杂质：杂质对纤维导电性质有很大影响。
二．静电及消除
起电现象：在外界因素影响下使物体产生电荷的过程。
静电（荷）,产生的电荷固定在物体上而不流动。
纤维的导电性愈差，静电现象越严重。
用静电半衰期 T1/2表示纤维的静电性能。
部分纤维与金属摩擦接触的带电序列：
（－） 乙纶 丙纶 氯纶 腈纶 涤纶 维纶 醋纤麻 丝 棉 粘胶 锦纶 羊毛 （＋）
当两种纤维材料相互摩擦时，排在左边的带负电，排在右边的带正电荷
带电序列与纤维大分子所含官能团及性质有关，供电能力强者带正电，反之带负电。
(－ ) － Cl － COOCH3 － OC2H2 － OCH2 － COOH －
OH － NH2 （＋）
第八节 纤维的光学性质一．折光指数与双折射折光指数 n,真空中的光速与纤维材料介质中的光速之比。
折光指数 n具有波长依赖性，不同波长的光波 n不相同。
对于折光指数应注明测定所用光源的波长。
色散,不同波长具有不同折光指数的现象。
双折射,纤维在未拉伸状态下是各向同性的，但当单向拉伸后，纤维的光学性质表现出各向异性，即光波在纤维中各个方向的传播速度不同，光线射入纤维介质时就会分解为两条折射光，存在两个折射率。
O光（寻常光，快光）：
遵守折射定律，在不同方向的折射率是不变的，振动面与光轴垂直，折射率以 n 表示。
E光（非常光，慢光）：
不遵守折射定律，折射率随方向而变，振动面与光轴平行，
折射率以 n?表示。
纤维的双折射率用 Δ n＝ n?－ n 表示，与分子的取向度有关，
取向度大，双折射率大。
二．纤维的光泽光泽的强弱取决于纤维表面对光的反射情况。
纤维表面越平滑，光泽越亮。
纤维截面的形状也影响纤维的光泽。
三,纤维的耐光性太阳光中的紫外线引起纤维结构破坏，如纤维泛黄、色变，强力降低，纤维完全降解。
四,二向色性二向色性,
微观领域，分子的光吸收率有一定的方向性，
若三个主方向上的吸收系数分别为 α 1,α 2,α 3，
任意两个系数之差。
二向色性可表征取向度。
б 二向色性红外二向色
π 二向色性
