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2019-01-02
  化学纤维的主要品质指标,你不收藏起来吗? 阅读: 295
纤维的品质是指对纤维制品的使用价值有决定意义的许多指标的总体而言。反映纤维品质的主要指标有物理性能指标,包括纤维的长度、细度、比重、光泽、吸湿性、热性能、电性能等;机械性能指标,包括断裂强度、断裂伸长、初始模量、回弹性、耐多次变形性等;稳定性能指标,包括对高温和低温的稳定性、对光-大气的稳定性、对化学试剂的稳定性及对微生物作用的稳定性等;加工性能指标包括纤维的抱合性,起静电性和染色性等;短纤维的附加品质指标包括纤维长度、卷曲度、纤维疵点等。 一、细度 细度是纤维粗细的程度。分直接指标和间接指标两种。直接指标一般用纤维的直径和截面积表示,由于纤维截面积不规则,且不易测量,通常用直接指标表示其粗细的时候并不多,故常采用间接指标表示。间接指标是以纤维质量或长度确定,即定长或定重时纤维所具有的质量(定长制)或长度(定重制)。 在化纤生产中,因原材料、设备运转状态和工艺条件的波动都会使未拉伸丝、拉伸丝的条干不均匀。因此,测定纤维沿长度方向的条干均匀度是衡量纤维质量变化的重要指标,它影响纤维的物理-机械性能与染色性能,还影响纤维的纺织加工性能及织物外观。 二、吸湿性 吸湿性(moisture absorption)是纤维的物理性能指标之一,通常把纤维材料从气态环境中吸收水分的能力、称为吸湿性。表征吸湿性的指标有: 1、回潮率与含水率:纤维材料中的水分含量,即吸附水的含量,通常用回潮率(Moisture regain)或含水率(Moisture content)表达。前者是指纤维所含水分的质量与干燥纤维质量的百分比,后者是指纤维所含水分质量与纤维实际质量的百分比。化纤行业一般用回潮率来表示纤维吸湿性的强弱。 2、标准状态下的回潮率与公定回潮率:各种纤维的实际回潮率随环境温湿度而变,为了比较各种纤维材料的吸湿能力,将其放在统一的标准大气条件下(20℃、65%相对湿度)一定时间后,使它们的回潮率在“吸湿过程”中达到一个稳态值,这时的回潮率为标准状态下的回潮率。 在贸易和成本计算中,纤维材料往往并不处于标准状态,为了方便计重和核价的需要,必须对各种纤维材料的回潮率做出人为统一规定,称之为公定回潮率。主要纺织纤维的回潮率如下: 三、密度 纤维的密度(densities),是指单位体积纤维的质(重)量,常用单位为g/cm3 。由于物质组成、大分子排列堆砌以及纤维形态结构不同,各种纤维的密度是不同的,主要化学纤维品种中,丙纶的密度最小,粘胶纤维的密度最大。主要纺织纤维的密度如下: 四、拉伸性能 纤维材料在使用中会受到拉伸、弯曲、压缩、摩擦和扭转作用,产生不同的变形。化学纤维在使用过程中主要受到的外力是张力,纤维的弯曲性能也与其拉伸性能有关,因此拉伸性能是纤维最重要的机械性能。它包括强力和伸长两个方面,因此又称强伸性能。 (一)断裂强度 断裂强度是表征纤维品质的主要指标,提高纤维的断裂强度可改善制品的使用性质。纤维的断裂强度,通常有以下几种表示方法: 1、断裂强力:亦称绝对强力或断裂负荷,简称强力。即纤维材料受外界直接拉伸到断裂时所需的力,单位为牛顿(N),衍生单位有厘牛顿(cN)、毫牛顿(mN)、千牛顿(kN)等。各种强力机上测得的读数都是强力。强力与纤维的粗细有关,所以对不同粗细的纤维,强力没有可比性。 2、相对强度:拉断单位细度纤维所需要的强力称为相对强度,即纤维的断裂强力与线密度之比,用以比较不同粗细的纤维拉伸断裂性质的指标,单位为N/tex。 断裂强度高,纤维在加工过程中不易断头、绕辊,最终制成的纱线和织物的牢度也高;但断裂强度太高,纤维的刚性增加,手感变硬。 (二)断裂伸长 纤维拉伸至断裂时的伸长率称为断裂伸长率(Elongation at break),它表示纤维承受拉伸变形的能力。 断裂伸长率大的纤维手感比较柔软,在纺织加工时,可以缓冲所受到的力,毛丝、断头较少;但断裂伸长率也不宜过大,否则织物容易变形。普通纺织纤维的断裂伸长率在10% ~30%范围内比较合适。但对于工业用强力丝,则一般要求断裂强度高、断裂伸长率低,使其产品不易变形。 (三)初始模量 初始模量(Initial modulus)亦称弹性模量或杨氏(Young’s)模量,表示试样在小负荷下变形的难易程度,反映了材料的刚性。 纤维的初始模量取决于高聚物的化学结构以及分子间相互作用力的大小。大分子柔性越强,纤维的初始模量就越小,也就容易发生形变。对于由同一种高聚物制得的纤维,若分子间的作用力愈大,取向度或结晶度越高,则纤维的初始模量就越大。在主要的化学纤维品种中,以涤纶的初始模量最大,锦纶则较小,因而涤纶织物挺括,不易起皱;而锦纶易起皱,保形性差。 几种常见化学纤维的拉伸指标如下: (四)回弹性 材料在外力作用下(拉伸或压缩)产生的形变,在外力除去后,恢复原来状态的能力称为回弹性(Elastic recovery)。纤维在负荷作用下,所发生的形变包括三部分:普弹形变、高弹形变和塑性形变。这三种形变,不是逐个依次出现而是同时发展的,只是各自的速度不同。因此,当外力撤除后,可回复的普弹形变和松弛时间较短的那一部分高弹形变(急回弹形变)将很快回缩,并留下一部分形变,即剩余形变,其中包括松弛时间长的高弹形变(缓回弹形变)和不可复的塑性形变。剩余形变值越小,纤维的回弹性越好。 纤维的回弹性与其制品的尺寸稳定性和折皱性有密切关系。回弹性高的纤维(例如涤纶)制成的服装不易起皱,具有挺括等特性。 五、耐疲劳性 耐疲劳性通常是指纤维在反复负荷作用下,或在静负荷的长时间作用下引起的损伤或破坏。 疲劳破坏的机理从能量学角度,可以认为是外界作用所消耗的功达到了材料内部的结合能(断裂功),使材料发生疲劳;也可以从形变学角度认为是外力作用产生的变形和塑性变形的积累达到了材料的断裂伸长,使材料发生疲劳。一般说来,回弹性较好的纤维,其耐疲劳性就高,如锦纶的回弹性较好,它的耐疲劳性最好。 六、耐磨性 所谓磨损,一般指材料由于机械作用从固体表面不断失去少量物质的现象,即两个固体表面接触作相对运动,伴随着摩擦引起的减量过程。 影响纤维耐磨损性能的因素非常复杂。首先是纤维的分子结构和微观结构。一般情况下,分子主链键能强,分子链柔曲性好,聚合度好,取向高度、结晶度适当,结晶颗粒较细较匀,纤维的玻璃化温度在使用温度附近时,耐磨损性能较好。从纤维性能方面看,纤维表层硬度高,拉伸急弹性恢复率高,拉伸断裂比功大,恢复功系数高时,耐磨损性能较好。另外,温湿度、试样张力、磨料的种类、形状、硬度等都对耐磨损性能有影响。 常见纤维耐磨性能高低顺序如下:锦纶>丙纶>维纶>乙纶>涤纶>腈纶>氯纶>羊毛>蚕丝>棉>麻>富强纤维>铜氨纤维>粘胶>醋酯纤维>玻璃纤维。 七、耐热性和热稳定性 纤维及其制品在加工过程中要经受高温的作用(如染整、烘干等),在使用过程中也常常要接触到高温(如洗涤和熨烫),工业和技术用纤维则更要受到高温的长时间作用,因此对高温作用的稳定性,是材料稳定性能指标之一。 耐热性:表征纤维在升高温度下测得的机械性能的变化,这种变化在回复至常温时往往能够恢复(属于可复变化),因此亦称物理耐热性。 热稳定性(Thermal stability):表征纤维受热后,机械性能的不可复变化,这种变化是将纤维加热并冷却至常温后测得的,系聚合物发生了降解或化学变化所致,因此亦称化学耐热性。 高聚物的化学结构是影响纤维耐热性(包括热稳定性)的主要因素之一。天然的纤维素纤维和再生的水化纤维素纤维耐热性很高,这类纤维不是热塑性的,因而在升温下它们不会软化或发生粘结。合成纤维在升温下强度的降低程度比水化纤维素纤维为高。主要化学纤维品种中,粘胶纤维耐热性最好,而涤纶的热稳定性最好。 高聚物分子中形成交联结构可以提高纤维的耐热性,如聚乙烯醇的缩醛化。借助于加入少量抗氧剂或链裂解过程的阻滞剂,可使纤维的热裂解和热氧化裂解程度大为减小,可提高纤维热稳定性,但不能提高纤维的耐热性。 八、热收缩 热收缩是纤维热性能之一,指受热条件下纤维形态尺寸收缩,温度降低后不可逆。纤维产生热收缩是由于纤维存在内应力,热收缩的大小用热收缩率(Heat-shrinkage)表示,它是指加热后纤维缩短的长度占原长度的百分率。 根据加热介质不同,有沸水收缩率、热空气收缩率和饱和蒸汽收缩率等。对纤维热收缩处理,品种不同采取的热处理条件也不同。常见化学纤维热收缩处理条件: 纤维热收缩率的大小,与热处理的方式、处理温度和时间等因素有关,一般情况下,纤维的收缩在饱和蒸汽中最大,在沸水中次之,在热空气中最小。氯纶在100℃热气中收缩率达50%以上,维纶的沸水收缩率约为5%,正常加工涤纶短纤维的沸水收缩率约为1%。 九、阻燃性 纤维燃烧是纤维物质在遇到明火高温时的快速热降解和剧烈化学反应的结果。阻燃性是纤维的稳定性能指标之一,亦称防燃性。描述纤维燃烧性能的指标有极限氧指数LOI、着火点温度T、燃烧时间t、火焰温度TB等指标。其中应用较为广泛的为极限氧指数。 所谓极限氧指数,是指试样在氧气和氮气的混合气中,维持完全燃烧所需的最低氧气体积分数。限氧指数愈高,说明燃烧时所需氧气的浓度愈高,常态下纤维愈难燃烧。根据LOI数值的大小,可将纤维燃烧性能分为四类: 常见化学纤维极限氧指数: 十、化学稳定性 对化学作用的稳定性是材料的稳定性能之一,亦称耐化学性。它是纤维抵抗化学试剂作用的能力的量度。对微生物作用的稳定性是指纤维抵抗蛀虫、霉菌作用的能力,亦称耐微生物性。 化学纤维对化学试剂作用的稳定性主要决定于其聚合物的结构。一般碳链化学纤维比杂链化学纤维对酸碱的稳定性好,但与侧基也有关系,例如:腈纶纤维的大分子链上有氰基,因此不耐强碱。 涤纶纤维化学稳定性主要取决于分子结构。涤纶纤维除耐碱性差以外,耐其它化学试剂性能均比较优良。涤纶纤维耐微生物作用,不受蛀虫、霉菌等作用。 锦纶纤维耐碱性、耐还原剂作用的能力很好,但耐酸性和耐氧化剂作用性能比较差。锦纶纤维耐微生物作用的能力较好,在淤泥水或碱中,耐微生物作用的能力仅次于氯纶纤维,但有油剂或上浆剂的锦纶纤维,耐微生物作用的能力降低。 腈纶纤维耐酸、碱性好,35%盐酸、65%硫酸、45%硝酸对其强度无影响,在50%苛性钠和28%氨水中强度几乎不下降。腈纶纤维耐虫蛀,耐霉菌性能好。
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