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1、纺织材料学课程教案纺织材料学绪论纺织品的出现标志着人类从原始时代而进入文明社会，纺织业的飞速发展和其他科学的发展密不可分。今天的纺织品不仅仅用于衣着，它还应用于工业、农业、军事、航天、航海、交通、医疗卫生等诸多方面。一、特点(一) 纺织专业首门专业课，也是专业基础课。实践性很强。涉及面广，体系庞大。(二) 以论述纤维、纱线、织物为主线。（三）使纺织工程各专业课程的先修课程和基础。二、研究内容(一) 结构与性能的关系1. 结构：纤维的结构：形成的特点，组织物质，内部大分排列形态，外观形态纱线的结构：纤维在纱中的配置和空间形态织物的结构：纱线在织物中的排列关系及本身的屈曲2. 性能：性能是结构的产

2、物，结构决定性能工艺性能长度、细度、卷曲物理性能热、光、电、吸湿化学性能耐腐蚀（酸碱）机械性能拉、弯、磨、压服用性能起毛起球、折皱、缩水(二) 性能与工艺的关系原料性能是制定工艺参数的依据，工艺是产生结构的手段。(三) 测试技术、方法与标准 原料、产品的性能质量需要采用一定的测试手段和方法，使用一定的仪器，相关的指标。三、纺织纤维的分类纺织纤维，一般必须具备两个条件：（1）具有一定的化学，物理，稳定性（固体）（2）具有一定的强度，柔曲性，可纺性，弹性和可塑性等。（一）按来源和组成分：1、天然纤维（1）植物纤维（天然纤维素纤维）：棉、麻（2）动物纤维（天然蛋白质纤维）：毛、蚕丝（唯一的天然长丝）

3、（3）矿物纤维：石棉，（存在于地壳的岩层中，用于建筑和防火材料）大量用于纺织的是：棉、麻、毛、丝，这四种纤维2、化学纤维：以天然或合成高聚物为原料，经化学和机械加工而成的纤维。（1）人造纤维（再生纤维），它以天然纤维素，蛋白质、无机物为原料加工而成。人造纤维素纤维：粘胶、醋酯纤维、天丝人造蛋白质：酪素，大豆纤维人造无机纤维：玻璃纤维，金属纤维，碳纤维，陶瓷纤维（2）合成纤维涤纶聚酯；锦纶聚酰胺；腈纶聚丙烯腈；维伦聚乙烯醇缩甲醛；丙纶聚丙烯；氨纶聚氨酯。四、纱线的分类（一）按形成方式和结构分1、普通纱线（环锭纺）：（1）单纱；（2）股线2、新型纺纱线：（1）自由端纺纱线（气流纱、静电纱）；（2）

4、非自由端纺织（自捻纱）（3）变形线（膨体纱，弹力丝）；（4）花式线3、长丝短纤维组合纱（包芯纱、包缠纱）五、织物分类：（一）机织物（梭织物）；（二）针织物；（三）编结物；（四）非织造物；（五）其他：三向织物，多向织物，组合织物等（平面或立体）。六、纺织材料的发展讲授与讨论：1 纺织工业在国民经济、社会发展、人文文化中的地位和作用如何？天然纤维素纤维天然生成，以纤维素为主要组织物质的纤维。也叫植物纤维，本章主要介绍棉、麻两大类。第一节 原棉原棉供纺织厂作纺纱原料等用的皮棉。皮棉籽棉经轧棉机加工，除去棉籽所得的纤维。籽棉从棉铃中拾取的带籽的棉瓣。衣分（率）皮棉重量占籽棉重量的百分率。剥桃棉从非自然

5、开裂的棉铃中剥取的棉花。棉花棉植物种子上的纤维，籽棉和皮棉的统称。（有时亦做为棉植物，棉植物开的花的名称）一、原棉的种类（一）按棉花的品种分1、亚洲棉（亦叫中棉）。2、非洲棉（草棉）。4、海岛棉。（二）按棉花的初步加工分1、皮辊棉：用皮辊式轧棉机加工的皮棉。2、锯齿棉：用锯齿式轧棉机加工的质棉。（三）按原棉的色泽分1、白棉：正常成熟，为纺用棉2、黄棉：霜黄棉。少量使用。3、灰棉：雨灰棉，棉铃开裂时由于日照不足或雨淋，潮湿，霜等原因造成。二、棉纤维的形成，形态和结构（一）棉纤维的形成棉纤维是棉属植物种子表面生成的绒毛种子纤维。整个棉纤维的形成过程可分为三个时期。1、伸长期： 2、加厚期：3、转曲

6、期： （二）形态特征1、纵向：具有天然转曲，可见中腔。成熟度不同，形态和可纺性不同。2、截面：棉纤维沿长度方向截面的形状和面积都有很大变化。总体形态特征如下图： （三）结构1、初生层：棉纤的外层，即在伸长期所长成的初生胞壁和外表皮。2、次生层：位于初生层的下面，呈原纤变向螺旋结构。3、中腔：棉纤维停止生长后遗贸下来的空隙。三、原棉的性能与检验目的：充分掌握原棉的性能，达到合理使用原料，提高成纱质量（制定工艺参数）和产量，实现“优棉优价、优棉优用、粗粮细做、合理搭配、增强效益” 的目的。手感目测，仪器检验，单唛试纺三者相结合。（一）商业检验（业务检验）四项内容：品级、长度、水分、杂质疵点，突出一

7、个快字。1、品级检验：按成熟度、色泽特征、轧工质量将细绒棉分为七级，1级最好，1-5级为纺用棉。细绒棉分五级，一级最好。实物标准是最低标准。2、长度检验：用手扯法来测定，以手扯长度为计价的依据，每2mm为一价格差。（误差由国家长度标准棉来校准）3、水分检验：常用电阻式测湿仪快速测定。公定含水率10%。4、杂质疵点：收购以时常用手工和目测法估算，或用纤维杂质分析机测定。杂质夹杂的非纤维性物质，如：泥纱，枝叶，棉籽，破籽，虫屎等。疵点原棉中含有的有害纺纱的纤维性物质，如，索丝，棉结，软籽表皮，带纤维籽屑，黄根等。疵点率= 100（%）疵点数= （粒/100g）（二）物理性能检验（常规检验）用专门的

8、仪器进行检验，在实验室内进行1、长度：（1）概念：伸直长度：伸直纤维两端间的距离自然长度：自然伸展时两端间的距离。相当于手扯长度。（2）长度分布与工艺的关系长短与整齐度决定着成纱质量的好坏，生产效率的高低及工艺参数的制定。（3）长度指标的测定：A、遂根测量基础方法B、罗拉式长度分析仪（朱可夫长度仪）C、梳片式长度分析仪D、光电长度仪（手扯长度仪，照影机）E、YG081纤维长度分析仪（电容式）2、细度： （1）概念：纤维的直径或截面面积的大小。（2）细度与成纱质量（3）细度指标：我国目前规定细度法定计量单位为特克斯。特克斯：单位长度（1000米）纤维的质量数（克）(分特克斯，符号含义)（特克斯）

9、旦尼尔： (旦 ) 公制支数： （公支）马克隆尼值 M：用马克隆尼气流仪测得的综合表达棉纤维细度与成熟度的指标。值越大，纤维越粗。（4）细度测定：（原理、指标）中段切断称重法（注意教材第25页图1-4的介绍）气流仪法其它方法：A：测长称重法（单根）B显微放大投影法（宽度、截面积）3、成熟度：（1）概念：棉纤维细胞壁的加厚程度。4、强度：（1）概念：强力：纤维拉伸到断裂所需的外力。强度：拉断单位细度纤维所需的外力。（2）指标： （单纤维）断裂长度。单位是千米，但表示的是纤维的相对强弱。定义：自身重力等于纤维断裂强力时纤维所具的长度。 （千米）（3）测量：摆锤式（Y162）束纤维强力机单纤维强力仪

10、5、天然转曲：转曲的存在，使抱合力增大，有利于纺纱，提高产品的质量。形成原因：棉纤维生长发育过程中微原纤集体性沿纤维轴向的螺旋变向所致。6、综合检验与可纺性能：（1）手感目测：用手扯、手捏、手摸、耳听、鼻闻等。主要评价：长度及整齐度，强度，弹性，成熟度，色泽，抱合力，柔软性，杂质疵点及其他质量问题等。（2）仪器检验：实验室专门仪器进行单项性测试，如长度、细度，结果准确，可靠、稳定。（3）单唛试纺现在有小型试纺机，可加工棉花50g。7、其他性能：（1）物理性能：光学性能；热学性能；电学性能；密度；服用性能。优点：吸湿好，透气，保暖，抗溶，染色好。缺点：耐用差，抗皱免烫差，外观保持性差，易发霉，弹

11、性差。（2）化学性能：水的作用：不溶于水，但会膨胀，纵：1-2%，横40-45%酸的作用：酸会使纤维素水解，或发生酯化反应，对棉纤维的破坏能力，随强解，浓度，时间，温度的变化而变化。不耐酸。碱的作用：纤维在碱中很稳定，不会被破坏。可利用碱的作用机理对棉纤维进行变性处理：如提高强度，吸湿少，染色少，光泽和尺寸稳定性。氧化剂的作用：氧化剂会使纤维素发生降解破坏，特别在碱性条件下更严重。微生物的作用：在潮湿条件下，微生物使纤维变质变色而破坏。有机溶剂的作用：不溶于一般溶剂。第二节 麻纤维一、麻纤维的种类它有韧皮纤维和叶纤维两大类，所以麻纤维是韧皮纤维和叶纤维的总称。韧皮纤维；叶纤维。韧皮纤维中的苎麻

12、、亚麻是优良的麻种，可纺性能好，是织造夏季衣料的良好材料。用它们织成的织物挺括，吸汗，不贴身，透气，凉爽。二、麻纤维的化学组成：麻与棉同是天然纤维素，所以化学组成差不多。成份麻别苎麻亚麻 黄麻纤维素65-75 70-8057-60半纤维素14-1612-1514-17木质素0.8-1.52.5-510-13果胶 4-51.4-5.71.0-1.2水溶物4-8 脂、蜡质0.5-1.01.2-1.80.3-0.6灰分2-50.8-1.20.5-1.5半纤维素：木糖或甘露糖等组成的多糖的总称（多缩戊糖）三、麻纤维的形态特征（一）横截形态特征苎麻：横截面呈腰园形，有中腔，胞壁上有裂纹。亚麻和黄麻的横截

13、面呈多角形（五或六角）边有中腔，（以上是单纤维）（二）纵向形态特征：苎麻：比较平直，有横节，竖纹亚麻：细长的两端封闭的尖状体，表面比较平滑但有横向裂节。四、麻纤维的物理机械性质成份单位 麻别苎麻亚麻黄麻密度克/厘米31.511.531.461.21单纤维长度毫米20250172524单纤维细度微米4012171518公支 110022003500 单纤维强度克/旦7.6 断裂伸长率% 3.8324工艺纤维强度 分斤/克25 3040工艺纤维细度公支11002200400800200450工艺纤维长度厘米4575100350思考题：1棉纤维的品种、初加工方式、生长发育特点及形态特征。2棉纤维的结

14、构层次和各层次的结构特点。天然蛋白质纤维第一节 毛一、特种动物毛的品种，性能及用途（一）山羊绒（开司米）从绒山羊和能抓绒的山羊身上取得的绒毛。是品质极优的毛纤维，产地主要在大西北（内蒙、新疆、陕西、甘肃、宁夏、辽宁等）每头羊每年可产200克左右的绒，个别可达600克/羊。山羊绒具有细而轻柔、手感滑糯，保暖性好等特性，可纯纺或混纺制成各种高档名贵纺织品。我国的山羊绒品质最优。（二）马海毛（安哥拉山羊毛）是光泽很强的长山羊毛（mohair）。一种中多用型纤维，可纯纺、混纺，可制作西服面料，提花毛毡，长毛绒，银枪大衣呢，雪花呢等高档纺织品。（三）兔毛。细而轻柔，保暖性很好，兔毛织物，手感特别轻滑，弹

15、性也好。（四）驼绒。（五）牦牛绒。（六）其它：如羊驼毛二、羊毛的种类（一）细羊毛：澳大利亚美利奴细羊毛直径在25m以下，毛丛长度5-12cm。（二）半细毛：平均直径1537m，长515厘米的同质毛。（三）长羊毛：长度特长（1530厘米）和光泽明亮为主要特征的绵羊毛。（四）杂交种羊毛。（五）粗羊毛：指毛被中兼有发毛和绒毛的异质毛。三、羊毛的形成及形态结构（一）形成（二）结构。羊毛径向从外向里可以分为三个组成部分：鳞片层、皮质层、髓质层。（稍加解释）四、羊毛的品质特征（一）细度：毛纤维的截面近似园形。1、羊毛细度的变化概况从根部到稍部的细度变化如下图：2、细度的表达。（1）平均直径及细度不匀（2）

16、间接指标：特克斯、旦尼尔、公制支数等均可使用。（3）品质支数。4、细度的测量方法： （1）目测法（2）仪器测定法 显微镜投影法中段切断称重法（测长称重法）气流仪法电子式测量仪（光电式计算机图像法，激光式细度仪）（二）长度：自然长度伸直长度（三）卷曲大多数羊毛均具有卷曲，卷曲的存在有助于改善纺纱性能和成品的手感与保暖。1、卷曲的测量与表达（1）卷曲度：自然卷曲状况下 沿纤维轴向平均1厘米长度内卷曲波的周期个数（波数/厘米）（2）波高比：波长周期对半波高之比。（3）卷曲伸直率B=（L2L1）100/L1 （%）； L2伸直长度，L1卷曲长度。（4）卷曲弹性率（四）羊毛的含杂与净毛率1、油脂和汗2、

17、植物质。3、砂土。4、其它：如标记毛，沥青毛。 5、净毛率：净毛量才可真实反映羊毛的价值 五、化学性质与化学组成（一）组成：构成羊毛纤维的主要组成物为各种-氨基酸的多缩氨酸（蛋白质）。（二）性质1、水：羊毛角蛋白不溶解于冷水，但可使纤维膨化。2、酸：弱酸或低浓度的强酸对羊毛不会构成破坏。3、碱：作用剧烈，在煮沸的NaOH溶液中（3%以上浓度）使羊毛全部溶解，表现出不耐碱。4、氧化物：对羊毛有损伤，当浓度不高时，注意控制可用来漂白羊毛。5、霉蛀性：耐霉菌，但不耐虫蛀。6、有机溶剂，耐一般的有机溶剂。六、羊毛的品质评定：第二节 蚕丝一、种类：（一）家蚕丝。（二）野蚕丝。二、蚕丝的形成：一粒茧来说，

18、可分为茧衣、茧层，蛹衬三个部分。三、形态结构：（一）横截面：近三角形（二）纵向：茧丝（茧层之丝）四、化学组成组成物质桑蚕丝（%）柞蚕丝（%）丝蛋白70758085丝 胶25301216蜡质、脂肪0.751.500.501.30灰 分0.500.802.503.20五、物理机械性能：（一）形态尺寸品种长度（m）直径（微米）桑蚕丝120015001318柞蚕丝5006002130（二）强伸度：强力比毛、棉高，但比麻低（三）吸湿性：比毛、麻低，比棉高。（四）抱合性：生丝的抱合性是指丝胶把若干根茧丝粘在一起的一种性能。（五）色泽：颜色与光泽，丝的颜色随蚕的品种而变。思考题：1 概述羊毛的细度特点及指标

19、。2 桑蚕丝和柞蚕丝的宏观形态特征与突出性能是什么？化学纤维第一节 化纤概况一、化学纤维的诞生与应用民用：强度高，比重轻，耐磨损，不霉蛀，易洗快干等。工农业：包装材料，传送带，渔网，绳索等。交通运输：轮胎帘子线。医疗：人造器管，缝合线，消毒纱布，卫生用品国防：炮衣，降落伞，军用帐蓬，各种防护服宇航：耐辐射，耐高低温纤维，飞行服，宇宙飞船减速器。 二、种类和分子组成（一）人造纤维1、粘胶纤维：以木材，棉短绒，芦苇，甘蔗渣等植物纤维素为原料制成。2、人造蛋白质纤维：大豆纤维（不是纯蛋白）。（二）合成纤维 1、 普通合成纤维2、 特种纤维（1）氨纶 （莱卡）。弹性纤维。（2）芳纶。耐高温、高绝缘、高

20、强度（3）氟纶。耐腐蚀纤维（4）导电纤维。金属的，复合的。（5）碳纤维。复合材料的骨架增强材料（三）改性纤维：改性方法：1、化学改性：（1）接枝，（2）共聚，（3）纤维化学处理。改善纤维的吸湿，染色性，抗静电性，难燃性等。2、物理改性：（1）改变喷丝孔的形状异形纤维（2）改变纤维伸直为卷曲变形纤维（3）不同聚合物从同一喷丝孔喷出复合纤维改善：膨松性，伸缩弹性，光泽，抗污等，增强特性或功能。三、化学纤维的制造大体分为：纺丝液的制备，纺丝成形，后加工三个过程。（一）纺丝液的制备要将成纤高聚加工成纤维，则必须首先把它制成一种粘稠的液体纺丝液，但不是所有的高聚物都可加工成纤维。成纤高聚物要满足三个条件

21、：线性分子结构；适当的分子量；凝固后的纤维中，大分子间应该具有足够的结合能。纺丝液的制备方法：目前最主要的有熔体法和溶液法两种。（二）纺丝成形：1、熔体纺丝2、溶液纺丝：（1）湿法纺丝（2）干法纺丝一些新的纺丝方法：如：热压法：（加热温度低于熔点，使软化，用高压使其从孔中喷出，冷却成形，用于熔化即分解，而暂行找不到适当溶剂的那些高分子物）。裂膜成纤法：高分子物熔融挤压为薄膜，用切刀或针刺使之破裂成条，如丙纶扁丝。喷射纺丝：纺丝液从喷丝孔压出后，受周围高速气流喷吹，并进行高倍拉伸，使纤维直径小于0.5-3m，成超细纤维。复合纺丝：由两种或两种以上纺丝液，按一定比例，复合喷丝，形成多组分复合纤维。

22、异形纺丝：改变喷丝孔形状，得各种异性纤维。高速纺丝：POY丝（三）后加工集束拉伸（关键工序，产生不同力学类型纤维）上油（介绍目的作用）卷曲（解释为什么要加卷曲）干燥热定形（这是第一次接触热定型一词，注意解释：热定形是为了消除纤维在拉伸时所产生的内应力，确保结构在后期使用中的稳定性，以提高纤维的尺寸稳定性，保持卷曲效果，改善机械性能和其它物理性能。）切断、打包（按成品要求切成不同的长度规格（解释三种类型，注意内容更新），打包入库，准备售出）。第二节 化纤性能检验一、 长度：1、等长纤维（棉型化纤）的长度测定 由于加工机械不良可能使其中含有超长、倍长纤维，用它们的含有率来表示，是疵点，含有率越高，

23、说明质量越不好。（1）中段切断称重法： （异长纤维不能用此法）式中：Ln平均长度（mm）；W纤维总重（mg）；Wc中段重（mg）Lc中段长度（mm）。（2）手扯法：用手扯法将纤维整理成两端平齐的纤维束，在用钢尺量取其长度。2、异长纤维（毛型化纤）的长度测定具有一定长短差异的纤维，纺出的纱线品质比等长纤维纱好。（1）梳片式长度仪：方法与毛纤维的类似。（2）单根测量：测得根数加权平均长度Ln。 Lg=Ln（1+CVn2）（3）电子自动化仪器测量二、细度：1振动测量法：纤维两端夹持，由仪器在纤维上施加一横向振动，使纤维产生共振，此时，可用下面的公式计算：式中：N-纤维的线密度(g/cm)；P-张力（

24、cN）；L-纤维的长度(cm)；f-共振频率（Hz）。对于异形纤维，增加两个指标：异形度（%）=（1- ）100中空度（%）：= 三、密度：各种纤维的密度见教材根据纤维的密度可计算出纤维的结晶度四、卷曲：1、卷曲数= 个/厘米（表示卷曲的密度）2、卷曲率= （%） （表示卷曲波的深度）3、剩余卷曲率或卷曲回复率= （%） （表示卷曲的耐久牢度）4、卷曲弹性率= （%） （表示卷曲的恢复能力）五、其它性能检验：含油，回潮，强伸度（拉伸，湿态，钩接、打结强度），疵点等。第三节 常见化纤特性简述一、 粘胶（吸湿易染）：是人造纤维素纤维，由溶液法纺丝制得二、 涤纶（挺括不皱）：强度高、耐冲击性好，耐热

25、，耐腐，耐蛀，耐酸不耐碱，耐光性很好（仅次于腈纶）织物易洗快干，保形性好。“洗可穿”三、 锦纶（结实耐磨）：最大特点是结实耐磨，是最优的一种。密度小，织物轻，弹性好，耐疲劳破坏，化学稳定性也很好，耐碱不耐酸。四、 腈纶（膨松耐晒）：腈纶的性能很象羊毛，所以叫“合成羊毛”。五、 维纶（价廉耐用）：最大特点是吸湿性大，合成纤维中最好的，号称“合成棉花”。强度比锦、涤差，化学稳定性好，不耐强酸，耐碱。耐日光性与耐气候性也很好。六、 丙纶（质轻保暖）：最轻的纤维。它几乎不吸湿。七、 氨纶（弹性纤维）：弹性最好，强度最差，吸湿差，有较好的耐光、耐酸、耐碱、耐磨性。第四节 纺织纤维的鉴别一、 手感目测法：

26、可有效地鉴别天然纤维棉、毛、丝、麻，对化学纤维则显得无能为力。二、 燃烧法：根据各种纤维在烧烧中所表现出来的燃烧状态，加以区别。三、 显微镜观察法：通过纤维纵向与横截面在外形上的特征加以区别四、 着色法：同一化学试剂，不同纤维可能显出不同的颜色（未染色纤维）五、 溶解法：利用各种纤维在不同的化学溶剂中的溶解性能来鉴别纤维。用这种方法应注意控制好“溶液浓度，溶解时间和温度”。六、 熔点法：化学纤维中大部分具有可熔融性，但它们的熔融温度不在一点，可加以区别。 七、 红外光谱法：不同的化合物对同一波长的红外线具有不同的吸收率（或衰减率）。八、 其它方法：荧光（颜色）法，双折射法，密度法，强度法等纺织

27、纤维的吸湿性第一节 吸湿指标与吸湿机理一、吸湿指标及常用术语（一）回潮率、含水率及其换算关系（二）标准回潮率（三）公定回潮率（四）实际回潮率（五）调湿与预调湿（六）标准重量二、吸湿机理（一）亲水基团及其作用：纤维大分子上是否存在亲水性基团，是决定纤维吸湿性能的决定性因素。（二）结晶度（结晶区与非结晶区的比例）实验证明：纤维的吸湿作用主要发生在非结晶区，这是肯定的，水分能否进入结晶区，目前尚有争议，但水分进入结晶区的量是很少的。（三）比表面积：单位体积的纤维所具有的表面积。比表面积越大，吸湿能力愈强。（四）伴生物的性质和含量：第二节 影响吸湿性的外界因素一、吸湿平衡与平衡回潮率（时间）：二、吸湿

28、等温线（温度）：在大气压力和温度一定且不变的条件下，材料的吸湿平衡回潮率随相对湿度变化的曲线。不同的纤维具有不同的吸湿等温线，但我们可以看到它们的曲线形状都呈反S形。解释：在开始阶段，自由的极性基团较多，以化学吸附为主，随着相对湿度的提高，化学吸着水迅速增加而后趋于稳定。当相对湿度较大时，毛细水迅速增加，这主要是水分子进入较大的孔隙，加上纤维的膨化，曲线快速上升。三、吸湿滞后性：在同一空气条件下，纺织材料吸湿平衡回潮率比放湿平衡回潮率小的现象四、吸湿等湿线（温度的影响）：相对湿度一定时，平衡回潮率随温度变化的曲线。第三节 吸湿性对纺织材料性能的影响一、对重量的影响二、对几何尺寸的影响三、对密度和体积的影响四、对机械性质的影响五、对热学性质的影响六、对电学性质的影响七、对光学性质的影响第四节 吸湿性的测试方式一、直接法：（一）烘箱法：二、间接测定法：利用某引起物理量，如电阻，介电系数，外来辐射的吸收等和材料回潮率间的关系间接测得回潮率。它以不必赶出材料中的水分为其特征。1、电阻式测湿仪：利用纤维的电阻与回潮率的关系，测知纤维的电阻间接知晓回潮率是多少。电阻测湿仪是接触式的。影响因素：（1）试样的回潮率分布是否均匀。（2）测量范围：即量程的读数范围。（3）温度影响。（4）其它导电物的影响。（5）纤维集合体的结构状态思考题： 影响