【2017年整理】紡織物理講義1

1、1第一章第一章纖維的結(jié)構(gòu)纖維的結(jié)構(gòu)概述概述1纖維結(jié)構(gòu)：纖維的固有特征和本質(zhì)屬性，決定纖維性質(zhì)；涵蓋微觀到分子組成，宏觀到纖維形貌；結(jié)構(gòu)多樣性與結(jié)構(gòu)層次有多種劃分。2結(jié)構(gòu)層次的模糊，纖維的微細(xì)結(jié)構(gòu)（finestructure）：可以追溯到19世紀(jì)。但卓有成效的研究和結(jié)構(gòu)理論的提出與驗(yàn)證是在20世紀(jì)的上半葉，近五十年又在許多纖維結(jié)構(gòu)理論和分析方法上有新的突破。3纖維微細(xì)結(jié)構(gòu)的研究，通常采用的研究方法有：※光學(xué)顯微術(shù)（opticalmicro

2、scopy）和電子顯微術(shù)（electronmicroscopy）：掃描電子顯微鏡SEM和透射電子顯微鏡TEM※X射線和電子衍射法（X－ray＆Electrondiffraction）※紅外（infrared）、紫外（ultraviolet）、熒光（fluescence）和喇曼光譜法（Ramanspectrum）※核磁共振法（nuclearmagicresonance）※表面分析法（surfaceanalysis）※原子力顯微鏡AFM（a

3、tomicfcemicroscope）或掃描隧道顯微鏡STM（scanningtunnelingmicroscope）等方法※熱分析法（thermalanalysis）※動(dòng)態(tài)和斷裂力學(xué)法※質(zhì)譜分析法（massspectrometry）4.纖維結(jié)構(gòu)的研究和發(fā)展、問(wèn)題、未知性和不確定：※基本形式：對(duì)纖維微細(xì)結(jié)構(gòu)作文字或簡(jiǎn)單模型圖來(lái)描述。※基本原因：結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和多樣性、表征方法的局限性、人們的認(rèn)識(shí)。第一節(jié)第一節(jié)纖維結(jié)構(gòu)理論纖維結(jié)構(gòu)理論一、纓狀

4、微胞理論一、纓狀微胞理論1歷史Ngeli理論；Meyer和Mark的微胞學(xué)；Spearkman模型。30年代的爭(zhēng)論：※纖維素及其他聚合物分子的長(zhǎng)度的問(wèn)題?！P(guān)于纖維究竟是由分離的晶體所組成，還是由連續(xù)的均勻的分子所組成的問(wèn)題。Meyer認(rèn)為分子是相當(dāng)短的，其聚合度約為200。而Staudinger則認(rèn)為，在天然纖維素中，聚合度在2000以上?！袄t狀微胞”（fringed－micelle）說(shuō)的出現(xiàn)，分子通過(guò)若干個(gè)微胞，在微胞之間為非結(jié)晶區(qū)

5、，通過(guò)這些連續(xù)的分子網(wǎng)絡(luò)將微胞結(jié)合在一起。長(zhǎng)鏈分子間的規(guī)整排列構(gòu)成結(jié)晶微胞。而伸出的無(wú)規(guī)則排列的分子成為纓狀須從。故稱為纓狀微胞理論（fringedmicelletthey）。邊界解釋分歧，兩種看法：①兩相結(jié)構(gòu)；①單相不均勻。2作用3構(gòu)。2無(wú)定型結(jié)構(gòu)用統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)觀點(diǎn)導(dǎo)出的無(wú)規(guī)線團(tuán)（romcoil）模型圖，在理論上說(shuō)明了非晶態(tài)高聚物中，是無(wú)規(guī)纏結(jié)的線團(tuán)模型，分子鏈間有一定的相互作用。這種結(jié)構(gòu)不否定纖維分子的部分取向排列，甚至有序定向排列。

6、3缺陷結(jié)晶結(jié)構(gòu)有人從金屬結(jié)構(gòu)的概念出發(fā)，認(rèn)為纖維結(jié)構(gòu)中的無(wú)序區(qū)，是由結(jié)晶區(qū)中的缺陷所形成。4串晶結(jié)構(gòu)（Shishkebabfibrillarcrystals）串晶結(jié)構(gòu)是以伸展鏈構(gòu)成的原纖晶體與折疊鏈形成的片晶組合形成的結(jié)晶形式，通常稱為“羊肉串”結(jié)晶。五、纖維的弱節(jié)結(jié)構(gòu)特征五、纖維的弱節(jié)結(jié)構(gòu)特征1弱節(jié)的定義與內(nèi)涵纖維弱節(jié)的概念，由Peirce最早提出。力學(xué)性質(zhì)上的弱點(diǎn)，與該部位的結(jié)構(gòu)狀態(tài)有關(guān)，故又稱“結(jié)構(gòu)弱節(jié)”或“形態(tài)弱節(jié)”。結(jié)構(gòu)弱節(jié)是

7、指纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)中和外觀形態(tài)上存在的明顯結(jié)構(gòu)不均勻性和缺陷。形態(tài)弱節(jié)是指纖維明顯的幾何細(xì)頸部位。由此定義，取羊毛纖維為例，其弱節(jié)可以分為三類：內(nèi)部結(jié)構(gòu)弱節(jié)；形態(tài)細(xì)節(jié)或細(xì)頸；自然侵蝕和人為損傷的結(jié)構(gòu)缺陷。2纖維弱節(jié)的特征（1）纖維的細(xì)節(jié)；（2）天然生長(zhǎng)的形態(tài)缺陷；（3）人為加工中的損傷：（4）內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷。六、結(jié)語(yǔ)六、結(jié)語(yǔ)纖維微細(xì)結(jié)構(gòu)理論大致可分力三類，即單相結(jié)構(gòu)，過(guò)渡態(tài)結(jié)構(gòu)和兩相結(jié)構(gòu)理論。由于纖維結(jié)構(gòu)上有許多差別，單一模型解釋不合適。纓狀

8、微胞模型，適合于人造絲結(jié)構(gòu)，而纓狀原纖模型則適合于棉、麻、絲、毛部分結(jié)構(gòu)的描述以及部分合成纖維。纓狀片晶則較適合乙聚乙烯纖維、粘膠纖維和部分合成纖維的結(jié)構(gòu)。第二節(jié)第二節(jié)紡織纖維結(jié)構(gòu)特征與表征紡織纖維結(jié)構(gòu)特征與表征一、紡織纖維的結(jié)構(gòu)特征一、紡織纖維的結(jié)構(gòu)特征基本特征要求：在宏觀形態(tài)上要求；在微觀分子排列上的要求。1分子鏈要具有一定的長(zhǎng)度，即具有一定的聚合度（DP），使纖維具有必要的強(qiáng)度；2分子應(yīng)該是線型長(zhǎng)鏈分子，支鏈要短，側(cè)基要小，以保證