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2019-01-02

化學(xué)纖維的主要品質(zhì)指標(biāo)，你不收藏起來嗎？

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纖維的品質(zhì)是指對纖維制品的使用價值有決定意義的許多指標(biāo)的總體而言。反映纖維品質(zhì)的主要指標(biāo)有物理性能指標(biāo)，包括纖維的長度、細(xì)度、比重、光澤、吸濕性、熱性能、電性能等；機械性能指標(biāo)，包括斷裂強度、斷裂伸長、初始模量、回彈性、耐多次變形性等；穩(wěn)定性能指標(biāo)，包括對高溫和低溫的穩(wěn)定性、對光－大氣的穩(wěn)定性、對化學(xué)試劑的穩(wěn)定性及對微生物作用的穩(wěn)定性等；加工性能指標(biāo)包括纖維的抱合性，起靜電性和染色性等；短纖維的附加品質(zhì)指標(biāo)包括纖維長度、卷曲度、纖維疵點等。一、細(xì)度細(xì)度是纖維粗細(xì)的程度。分直接指標(biāo)和間接指標(biāo)兩種。直接指標(biāo)一般用纖維的直徑和截面積表示，由于纖維截面積不規(guī)則，且不易測量，通常用直接指標(biāo)表示其粗細(xì)的時候并不多，故常采用間接指標(biāo)表示。間接指標(biāo)是以纖維質(zhì)量或長度確定，即定長或定重時纖維所具有的質(zhì)量（定長制）或長度（定重制）。在化纖生產(chǎn)中，因原材料、設(shè)備運轉(zhuǎn)狀態(tài)和工藝條件的波動都會使未拉伸絲、拉伸絲的條干不均勻。因此，測定纖維沿長度方向的條干均勻度是衡量纖維質(zhì)量變化的重要指標(biāo)，它影響纖維的物理－機械性能與染色性能，還影響纖維的紡織加工性能及織物外觀。二、吸濕性吸濕性（moisture absorption）是纖維的物理性能指標(biāo)之一，通常把纖維材料從氣態(tài)環(huán)境中吸收水分的能力、稱為吸濕性。表征吸濕性的指標(biāo)有： 1、回潮率與含水率：纖維材料中的水分含量，即吸附水的含量，通常用回潮率（Moisture regain）或含水率（Moisture content）表達(dá)。前者是指纖維所含水分的質(zhì)量與干燥纖維質(zhì)量的百分比，后者是指纖維所含水分質(zhì)量與纖維實際質(zhì)量的百分比�；w行業(yè)一般用回潮率來表示纖維吸濕性的強弱。 2、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回潮率與公定回潮率：各種纖維的實際回潮率隨環(huán)境溫濕度而變，為了比較各種纖維材料的吸濕能力，將其放在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下（20℃、65％相對濕度）一定時間后，使它們的回潮率在“吸濕過程”中達(dá)到一個穩(wěn)態(tài)值，這時的回潮率為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回潮率。在貿(mào)易和成本計算中，纖維材料往往并不處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，為了方便計重和核價的需要，必須對各種纖維材料的回潮率做出人為統(tǒng)一規(guī)定，稱之為公定回潮率。主要紡織纖維的回潮率如下：三、密度纖維的密度（densities），是指單位體積纖維的質(zhì)（重）量，常用單位為g/cm3 。由于物質(zhì)組成、大分子排列堆砌以及纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，各種纖維的密度是不同的，主要化學(xué)纖維品種中，丙綸的密度最小，粘膠纖維的密度最大。主要紡織纖維的密度如下：四、拉伸性能纖維材料在使用中會受到拉伸、彎曲、壓縮、摩擦和扭轉(zhuǎn)作用，產(chǎn)生不同的變形�；瘜W(xué)纖維在使用過程中主要受到的外力是張力，纖維的彎曲性能也與其拉伸性能有關(guān)，因此拉伸性能是纖維最重要的機械性能。它包括強力和伸長兩個方面，因此又稱強伸性能。（一）斷裂強度斷裂強度是表征纖維品質(zhì)的主要指標(biāo)，提高纖維的斷裂強度可改善制品的使用性質(zhì)。纖維的斷裂強度，通常有以下幾種表示方法： 1、斷裂強力：亦稱絕對強力或斷裂負(fù)荷，簡稱強力。即纖維材料受外界直接拉伸到斷裂時所需的力，單位為牛頓（N），衍生單位有厘牛頓(cN)、毫牛頓(mN)、千牛頓(kN)等。各種強力機上測得的讀數(shù)都是強力。強力與纖維的粗細(xì)有關(guān)，所以對不同粗細(xì)的纖維，強力沒有可比性。 2、相對強度：拉斷單位細(xì)度纖維所需要的強力稱為相對強度，即纖維的斷裂強力與線密度之比，用以比較不同粗細(xì)的纖維拉伸斷裂性質(zhì)的指標(biāo)，單位為N/tex。斷裂強度高，纖維在加工過程中不易斷頭、繞輥，最終制成的紗線和織物的牢度也高；但斷裂強度太高，纖維的剛性增加，手感變硬。（二）斷裂伸長纖維拉伸至斷裂時的伸長率稱為斷裂伸長率（Elongation at break），它表示纖維承受拉伸變形的能力。斷裂伸長率大的纖維手感比較柔軟，在紡織加工時，可以緩沖所受到的力，毛絲、斷頭較少；但斷裂伸長率也不宜過大，否則織物容易變形。普通紡織纖維的斷裂伸長率在10% ～30%范圍內(nèi)比較合適。但對于工業(yè)用強力絲，則一般要求斷裂強度高、斷裂伸長率低，使其產(chǎn)品不易變形。（三）初始模量初始模量（Initial modulus）亦稱彈性模量或楊氏（Young’s）模量，表示試樣在小負(fù)荷下變形的難易程度，反映了材料的剛性。纖維的初始模量取決于高聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及分子間相互作用力的大小。大分子柔性越強，纖維的初始模量就越小，也就容易發(fā)生形變。對于由同一種高聚物制得的纖維，若分子間的作用力愈大，取向度或結(jié)晶度越高，則纖維的初始模量就越大。在主要的化學(xué)纖維品種中，以滌綸的初始模量最大，錦綸則較小，因而滌綸織物挺括，不易起皺；而錦綸易起皺，保形性差。幾種常見化學(xué)纖維的拉伸指標(biāo)如下：（四）回彈性材料在外力作用下（拉伸或壓縮）產(chǎn)生的形變，在外力除去后，恢復(fù)原來狀態(tài)的能力稱為回彈性（Elastic recovery）。纖維在負(fù)荷作用下，所發(fā)生的形變包括三部分：普彈形變、高彈形變和塑性形變。這三種形變，不是逐個依次出現(xiàn)而是同時發(fā)展的，只是各自的速度不同。因此，當(dāng)外力撤除后，可回復(fù)的普彈形變和松弛時間較短的那一部分高彈形變（急回彈形變）將很快回縮，并留下一部分形變，即剩余形變，其中包括松弛時間長的高彈形變（緩回彈形變）和不可復(fù)的塑性形變。剩余形變值越小，纖維的回彈性越好。纖維的回彈性與其制品的尺寸穩(wěn)定性和折皺性有密切關(guān)系。回彈性高的纖維（例如滌綸）制成的服裝不易起皺，具有挺括等特性。五、耐疲勞性耐疲勞性通常是指纖維在反復(fù)負(fù)荷作用下，或在靜負(fù)荷的長時間作用下引起的損傷或破壞。疲勞破壞的機理從能量學(xué)角度，可以認(rèn)為是外界作用所消耗的功達(dá)到了材料內(nèi)部的結(jié)合能（斷裂功），使材料發(fā)生疲勞；也可以從形變學(xué)角度認(rèn)為是外力作用產(chǎn)生的變形和塑性變形的積累達(dá)到了材料的斷裂伸長，使材料發(fā)生疲勞。一般說來，回彈性較好的纖維，其耐疲勞性就高，如錦綸的回彈性較好，它的耐疲勞性最好。六、耐磨性所謂磨損，一般指材料由于機械作用從固體表面不斷失去少量物質(zhì)的現(xiàn)象，即兩個固體表面接觸作相對運動，伴隨著摩擦引起的減量過程。影響纖維耐磨損性能的因素非常復(fù)雜。首先是纖維的分子結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)。一般情況下，分子主鏈鍵能強，分子鏈柔曲性好，聚合度好，取向高度、結(jié)晶度適當(dāng)，結(jié)晶顆粒較細(xì)較勻，纖維的玻璃化溫度在使用溫度附近時，耐磨損性能較好。從纖維性能方面看，纖維表層硬度高，拉伸急彈性恢復(fù)率高，拉伸斷裂比功大，恢復(fù)功系數(shù)高時，耐磨損性能較好。另外，溫濕度、試樣張力、磨料的種類、形狀、硬度等都對耐磨損性能有影響。常見纖維耐磨性能高低順序如下：錦綸>丙綸>維綸>乙綸>滌綸>腈綸>氯綸>羊毛>蠶絲>棉>麻>富強纖維>銅氨纖維>粘膠>醋酯纖維>玻璃纖維。七、耐熱性和熱穩(wěn)定性纖維及其制品在加工過程中要經(jīng)受高溫的作用（如染整、烘干等），在使用過程中也常常要接觸到高溫（如洗滌和熨燙），工業(yè)和技術(shù)用纖維則更要受到高溫的長時間作用，因此對高溫作用的穩(wěn)定性，是材料穩(wěn)定性能指標(biāo)之一。耐熱性：表征纖維在升高溫度下測得的機械性能的變化，這種變化在回復(fù)至常溫時往往能夠恢復(fù)（屬于可復(fù)變化），因此亦稱物理耐熱性。熱穩(wěn)定性（Thermal stability）：表征纖維受熱后，機械性能的不可復(fù)變化，這種變化是將纖維加熱并冷卻至常溫后測得的，系聚合物發(fā)生了降解或化學(xué)變化所致，因此亦稱化學(xué)耐熱性。高聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)是影響纖維耐熱性(包括熱穩(wěn)定性)的主要因素之一。天然的纖維素纖維和再生的水化纖維素纖維耐熱性很高，這類纖維不是熱塑性的，因而在升溫下它們不會軟化或發(fā)生粘結(jié)。合成纖維在升溫下強度的降低程度比水化纖維素纖維為高。主要化學(xué)纖維品種中，粘膠纖維耐熱性最好，而滌綸的熱穩(wěn)定性最好。高聚物分子中形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)可以提高纖維的耐熱性，如聚乙烯醇的縮醛化。借助于加入少量抗氧劑或鏈裂解過程的阻滯劑，可使纖維的熱裂解和熱氧化裂解程度大為減小，可提高纖維熱穩(wěn)定性，但不能提高纖維的耐熱性。八、熱收縮熱收縮是纖維熱性能之一，指受熱條件下纖維形態(tài)尺寸收縮，溫度降低后不可逆。纖維產(chǎn)生熱收縮是由于纖維存在內(nèi)應(yīng)力，熱收縮的大小用熱收縮率（Heat-shrinkage）表示，它是指加熱后纖維縮短的長度占原長度的百分率。根據(jù)加熱介質(zhì)不同，有沸水收縮率、熱空氣收縮率和飽和蒸汽收縮率等。對纖維熱收縮處理，品種不同采取的熱處理條件也不同。常見化學(xué)纖維熱收縮處理條件：纖維熱收縮率的大小，與熱處理的方式、處理溫度和時間等因素有關(guān)，一般情況下，纖維的收縮在飽和蒸汽中最大，在沸水中次之，在熱空氣中最小。氯綸在100℃熱氣中收縮率達(dá)50%以上，維綸的沸水收縮率約為5%，正常加工滌綸短纖維的沸水收縮率約為1%。九、阻燃性纖維燃燒是纖維物質(zhì)在遇到明火高溫時的快速熱降解和劇烈化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。阻燃性是纖維的穩(wěn)定性能指標(biāo)之一，亦稱防燃性。描述纖維燃燒性能的指標(biāo)有極限氧指數(shù)LOI、著火點溫度T、燃燒時間t、火焰溫度TB等指標(biāo)。其中應(yīng)用較為廣泛的為極限氧指數(shù)。所謂極限氧指數(shù)，是指試樣在氧氣和氮氣的混合氣中，維持完全燃燒所需的最低氧氣體積分?jǐn)?shù)。限氧指數(shù)愈高，說明燃燒時所需氧氣的濃度愈高，常態(tài)下纖維愈難燃燒。根據(jù)LOI數(shù)值的大小，可將纖維燃燒性能分為四類：常見化學(xué)纖維極限氧指數(shù)：十、化學(xué)穩(wěn)定性對化學(xué)作用的穩(wěn)定性是材料的穩(wěn)定性能之一，亦稱耐化學(xué)性。它是纖維抵抗化學(xué)試劑作用的能力的量度。對微生物作用的穩(wěn)定性是指纖維抵抗蛀蟲、霉菌作用的能力，亦稱耐微生物性。化學(xué)纖維對化學(xué)試劑作用的穩(wěn)定性主要決定于其聚合物的結(jié)構(gòu)。一般碳鏈化學(xué)纖維比雜鏈化學(xué)纖維對酸堿的穩(wěn)定性好，但與側(cè)基也有關(guān)系，例如：腈綸纖維的大分子鏈上有氰基，因此不耐強堿。滌綸纖維化學(xué)穩(wěn)定性主要取決于分子結(jié)構(gòu)。滌綸纖維除耐堿性差以外，耐其它化學(xué)試劑性能均比較優(yōu)良。滌綸纖維耐微生物作用，不受蛀蟲、霉菌等作用。錦綸纖維耐堿性、耐還原劑作用的能力很好，但耐酸性和耐氧化劑作用性能比較差。錦綸纖維耐微生物作用的能力較好，在淤泥水或堿中，耐微生物作用的能力僅次于氯綸纖維，但有油劑或上漿劑的錦綸纖維，耐微生物作用的能力降低。腈綸纖維耐酸、堿性好，35%鹽酸、65%硫酸、45%硝酸對其強度無影響，在50%苛性鈉和28%氨水中強度幾乎不下降。腈綸纖維耐蟲蛀，耐霉菌性能好。

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