新型纺织材料学.docx

纺织新材料

绪 论
1.引言
全球纺织纤维每年加工量由3200万吨增加到7600万吨
纺织产业转移持续不断
Ø 许多高档产品和产业用纺织品的加工正在继续向中国大陆转移；
Ø 在中国大陆，纺织加工正由东部沿海地区向中西部转移；
Ø 中低档服装及家用纺织品的加工已经开始由中国向南亚和东南亚国家转移。
展望21世纪前半叶，纺织产业还将阔步发展。纺织产业从“夕阳产业”、“传统支柱产业”到 “新兴产业”重新定位。
2.纺织产业当前面临的问题
展望2050年，纺织产业有良好的发展机遇和宏伟的远景，但是也面临许多急待解决的问题。

Ø 纺织纤维原料资源的开发和利用。
Ø 纺织加工对环境的影响受到各种条件的制约。
Ø 新时期社会对纺织产品品质的要求将不断提高。
（1）纺织纤维原料资源的开发和利用
纺织纤维原料每年要由现在7600万吨增加到6.8亿吨，将面临许多制约。
Ø 全球人口暴增， 粮食供应紧张，直接影响到传统天然纤维的生产供应量，在未来40年中非但无法增加，甚至还要减少。
Ø 再生化学纤维依托棉短绒、木材浆粕等已趋极限，速生木材供应无法增长。
Ø 合成纤维依托石油化工原料渐趋枯竭。
因此，今后40年，纺织纤维原料供应缺口很大，必须另觅资源。
（2）纺织加工对环境的影响受到各种条件的制约
Ø “节能”、“减排”、“节水”、“降耗”、“对环境友好”的压力。
Ø 加工技术方法、设备、工艺和要求的制约
Ø 加工系统对成本的影响。
（3）新时期社会对纺织产品品质的要求将不断提高
Ø 抗起球性、抗钩丝性仍然是难题；
Ø 抗褶皱性、高湿摩擦色牢度、“洗可穿”性、防水导湿排汗性等的要求明显提高；
Ø 功能性要求不断提高，如保暖性、凉爽性、抗菌性、防臭性、防蛀性、防螨虫性、阻燃性、 防熔滴性、抗静电性、防紫外线性、红外辐射性、防电磁辐射性，以及智能服装的要求。
Ø 产业用纺织品按各种用途不同，提出高强度、超高强度、高模量、低模量、耐高温、耐低温、低电阻、高绝缘性、防高能粒子等新要求。

§ 要满足这些要求必须开发新的纤维品种，开发新的纺织加工工艺、设备，开发一系列检测技术和仪器，建立一系列新标准。
3. 纺织产业面临的任务
（1）拓展纺织纤维原料的新视野
Ø 充分利用自然条件，开发生物质资源
u 利用各种新技术，培育新品种，形成天然植物纤维生产的“新兴产业”
u 充分利用现有条件开发利用现有的生物质资源。
u 充分利用当前农作物废弃资源
Ø 充分利用废弃纺织品，再生利用
Ø 开发新型高性能纺织纤维
（2）开发纺织染整服装新技术和新设备

§ 纺纱技术：
Ø 走锭纺纱、翼锭纺纱、环锭纺纱
Ø 离心纺纱、转杯纺纱、赛络纺纱、赛络丝纺纱、缆形纺纱、空心锭纺纱、喷气纺纱、涡流纺纱、尘笼纺纱、花式纺纱、静电纺纱
Ø 集聚纺纱、低扭矩（扭妥）纺纱、嵌入式复合纺纱、自捻纺纱。
Ø 锭子转速由13000转/分增加到20000转/分甚至50000转/分。
§ 织造技术：
Ø 由原来的一般梭织发展到多臂织造、提花织造、剑杆织造、喷水织造、喷气织造、三轴向织造、多层织造。
Ø 宽幅织造、特宽幅（幅宽26米）织造。
Ø 织机转速由120转/分增到2500转/分以上。
§ 针织技术：
Ø 复盖了纬编、经编、平型、圆型、宽幅（大筒径）、单向衬经、单向衬纬、多向衬经、多向衬纬、多向衬经衬纬等等。
§ 非织造技术：
Ø 复盖了分梳、针刺、水刺、压粘以及喷纺（化纤纺丝）压粘和针刺、水刺复合技术以及与梭织物。针织物多层复合技术。
§ 编结织造技术：
Ø 覆盖了多种三维立体一次成形技术。
§ 染色技术：
Ø 复盖了轧染、浸染、冷轧堆染、喷染、超声染、涂染、原液着色以及超临界二氧化碳染色技术等多种技术。
§ 印花技术：
Ø 复盖平网印花、园网印花、喷墨印花、电子控制喷墨印花等等技术。
§ 服装设计：
Ø 制作技术也由原来的手工加工复盖了各种自动化技术以及一次成形无缝服装。

ü 这些技术反应了近30年来科学技术和纺织染整服装机械设备制造技术的长足进步。
ü 但展望未来40年，纺织染整服装技术及设备，必将发生更大的进步，特别是电子计算机自动控制的纺织设备。

第二节 生态纺织品
一 生态纺织品
生态纺织品是指对环境与生态无害的纺织品。
主要指资源可再生和可重复利用；生产过程对环境无污染；在穿着和使用过程中对人体没有伤害；并且废弃后能在环境中自然降解，不会对环境造成污染。
1. 生产过程的环保性
纺织品生产过程是指从纤维生产到成品加工的全过程。
2 .使用过程的环保性
服装使用的材料无论是化学纤维还是天然纤维，经过化学染料和整理剂的处理，部分化学品有刺激性物质，其残留物存于服装面料内，对体质敏感的人会造成一些危害，如出现皮炎、红肿、发痒等过敏反应。
3.废弃处理的环保性
纺织品废弃物的处理方法主要有：
（1）回收再利用、
（2）降解处理、
（3）焚化销毁。
二 环保性纺织品的质量监控
1.Oeko-Tex 标准100
一种语言的标志： 多种语言的标志 ：

国际纺织品生态研究和检验协会（International Association for Research and Testing in the Field of Textile Ecology）1992年发布了Oeko-Tex标准100，其内容讲述了有关纺织品中有毒物质的测试标准。之后又陆续在1995年，1997年，1999年发布了修正版。并于1999年12月21日发布了2000年版，2002年2月9日该协会发布了最新版本。我国于1993年5月正式成立了“中国环境产品认证委员会”，认证合格的产品为环境标志（绿色标志）产品。
2.Oeko认证的产品分类
Ø 婴儿用品（一类产品）
除皮制衣物外，一切用来制作婴儿及两 岁以下儿童服装的织物、原材料和附件。
Ø 直接接触皮肤的产品（二类产品）
穿着时，大部分材料直接接触皮肤的织物。（如：上衣、衬衣、内衣等）
Ø 不接触皮肤的产品（三类产品）
穿着时，只有小部分直接接触皮肤，大部分没有接触到皮肤的织物。（如：填充物、衬里等）
Ø 装饰材料（四类产品）
用来缝制室内装饰品的一切产品及原料，如桌布、墙面遮盖物、家具用织物、窗帘、室内装潢用织物、地面遮盖物、窗垫等。
标准对婴儿和初学走路孩子的产品规定了非常严格的条件：如，甲醛的限定值是20ppm，而同皮肤直接接触的产品如床上用品、内衣、衬衫及宽松的上衣的甲醛限定值是75ppm，不与皮肤直接接触的产品如外衣（男女套装、外套）和家用装饰品（桌布、装饰织物、窗帘、家具上的织物、床垫）甲醛含量只须低于300ppm。可以对照一下，一个苹果的甲醛含量至少是20ppm。化妆品的甲醛是用作防腐剂的。像漱口水这样的产品，如果甲醛含量超过了100ppm就必须公告。按照法律，纺织品的甲醛含量如果1500ppm或更高就必须声明。
3.有害物质检测
根据Oeko-Tex Standard 100的需要，生产商只有进行了皮肤PH值、甲醛、杀虫剂、五氯苯酚、重金属、氯化有机物载体、致癌物和潜在致癌物、敏感症诱导染料、以及色牢度（婴儿和初学走路孩子的产品还包括唾液和汗渍牢度）等方面的检测后，才能允许产品印上该标志。
1 禁用偶氮染料或致癌芳香胺
偶氮染料是指含有偶氮基（-N=N-）的染料，是品种最多，应用最广的一类染料。包括酸性、碱性、直接、酸性媒染阳离子、活性和分散等染料。可用于各种纤维染色和印花。含有芳香胺的染料对人体健康不利。
2 禁用致癌、致敏染料
致癌染料是指未经还原等化学变化即能诱发人体癌变的染料。其中最著名的品红（C.I.碱性红9）染料早在100多年前已被证实与男性膀光癌的发生有关联。
3 可萃取重金属
纺织品上可能残留的重金属主要有：Sb、As、Pb、Cd、Cr、Co、Cu、Ni、和Hg。主要来源于染料，而天然植物纤维在生长过程中亦可能从土壤或空气中吸收重金属，此外，在染料加工和纺织品印染加工过程中溶剂也可能带入一部分重金属。
4 游离甲醛含量
甲醛作为纤维素纤维树脂整理时常用的交联剂而广泛应用于纯纺或混纺产品的整理中。如，某些织物防皱和洗可穿整理。另外，为了提高织物染色牢度，也通常使用含有甲醛的阳离子树脂进行后处理。
5 pH值和染色牢度
人体皮肤表面呈微酸性可以防止病菌的侵入，因此纺织品的pH值在微酸性和中性之间有利于人体的保护。而在偏碱性条件下细菌、病菌繁殖较快对人体健康不利。因此，丝织物pH值限制在4.0－7.5之间，毛织物pH值限制在4.8－7.5之间。
6 五氯苯酚（PCP）和含氯有机载体
五氯苯酚（PCP）是纺织品、皮革制品和木材、浆料采用的传统防霉防腐剂。动物试验证明PCP是一种毒性物质，对人体具有致畸和致癌性。
含氯有机载体是指一些类似PCP的印染助剂。载体染色工艺是聚酯纤维纯纺及混纺产品常用的染色工艺。
7 农药及其它物质
残留于棉花之中的农药
残留在纺织品内的气味和多余针等物质

第二章 纺织材料的热学、光学和电学性质
第一节 热学性质（与温度相关联的物理性质，称为热学性质）
一、比热容与热焓
（一）比热容
1 概念：质量为1g的纺织材料，温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量。单位J/g·℃，比热值的大小，直接反映了材料温度变化的难易程度。例如：锦纶比热大，其不易随温度变化，夏天穿着锦纶服装，有明显的“冷感”。
2 影响比热容的因素：
（1 ）环境温度：温度提高，C增大。
（2 ）环境相对湿度：随回潮率增加而增大。
（3 ）纤维中孔洞和纤维间缝隙:随孔隙率增加而下降。
（二）热焓
表示物质系统能量状态的参数。
H=U+PV（其中U-系统的内能，P-压强，V-体积）
比热容：温度升高1℃时单位质量物质热焓的增量。

二、导热Q
d
T1
T2 (T2 >T1)
S
λ

1. 导热系数λ
材料厚度为1m，两表面之间温差为1℃，1秒钟内通过1m2材料所传导的热量焦耳数。
法定单位：W/m·℃。
λ值越小，导热性越差，它的绝热性或保暖性越好。
2．影响保暖性的因素
⑴ 导热系数越小，保暖性越好。
⑵ 纺材吸湿后，保暖性下降。
吸湿微分热：纤维在给定回潮率下吸着1g水放出的热量。
吸湿积分热：1g干燥纤维从某一回潮率吸湿达到完全润湿，所放出的总热量。
⑶ 静止空气层的厚度越大，保暖性越好。
3.增强服装保暖性的途径
（1）尽可能多的储存静止空气；（中空纤维、多穿衣服、不透水）
（2）降低W；
（3）选用λ低的纤维；
（4）加入陶瓷粉末等材料。

4.绝热率T，表示纺织材料的绝热性指标。
式中：Q0-热体不包覆试样时单位时间的散热量（J）；
纤维层体积重量和导热系数间的关系
Q1-热体包覆试样后时单位时间的散热量（J）；
T值越大保暖性越好
三、热对纺织材料的影响
纺织材料受热时，内部结构和性质会发生变化。根据受热时的变化现象，纺织纤维可分两类。
热塑性纤维：在较高温度时会发生软化、熔融的纤维，如涤纶、锦纶、醋酸纤维等。
非热塑性纤维：在较高温度时不出现熔融而直接发生分解、炭化的纤维，如棉、羊毛、蚕丝等
（一）两种转变和三种力学状态
热塑性纤维在不同的温度下，其伸长变形和弹性模量随温度变化的曲线－－热机械曲线。如图。
1、三种力学状态

（1）玻璃态
宏观力学特征：模量高，变形能力较差，强度高，纤维坚硬，类似玻璃，显得脆。
内部结构特点：大分子的热运动能较低，整个大分子处于“冻结”状态，运动单元只是一些小的链节、侧基、支链。绝大多数纤维在常温下都处于玻璃态。

（2）高弹态
宏观力学特征：变形能力较大，强度较小。
内部结构特点：具有比较大的运动单元――链段，大分子可通过链段的运动使其伸展或卷缩，但没有分子链的滑移。

（3）粘流态
宏观力学特征：发生不可逆变形，纤维呈现粘性流动。
内部结构特点：整个大分子链具有较高的运动能，有较强的滑动能力。
2、两个转变区
（1）玻璃化转变区
对温度十分敏感，物理性质，如比热、模量等均发生突变。
玻璃化温度Tg：玻璃态向高弹态转变的温度（二级转变温度），实际是个温度范围。
（2）粘弹转变区
对温度十分敏感，纤维呈现流动性，模量迅速下降，形变增加。
粘流温度Tf ：高弹态向粘流态转变的温度（一级转变 温度），也是一个范围。
3. 熔点（晶体发生熔化时的温度）
4.软化温度（低于熔点20-30 ℃的温度）
5.分解点（高聚物发生分解时的温度）
（二）耐热性与热稳定性
l 耐热性：
纺织材料高温作用后，保持其物理机械性能的性质。
用不同温度作用一定时间后力学性能的保持率，或材料随温度升高而强度降低的程度来表示。
l 热稳定性：
指材料对热裂解的稳定性，或热作用下的结构形态和组成的稳定性。
用一定温度下，强度随时间而降低的程度表示。
l 常用纤维的耐热性：
Ø 天然纤维：纤维素纤维比蛋白质纤维好
Ø 合成纤维：涤纶>腈纶>锦纶>维纶；
Ø 碳纤维、玻璃纤维相当好
l 常用纤维的热稳定性：
Ø 天然纤维：蚕丝、棉较差；
Ø 化纤：粘胶、锦纶、腈纶较差；
耐热性好的纤维，热稳定性并不一定好。锦纶、腈纶的耐热性较好，但热稳定性差；
涤纶的耐热性与热稳定性均较好。
（三）合成纤维的热收缩和热定形
　1、合成纤维的热收缩
合纤受热后发生不可逆的尺寸收缩现象，称～。
（1）原因：合纤在纺丝成形过程中经受拉伸，在纤维中残留有内应力，但受玻璃态的约束不能恢
复。当纤维受热超过一定温度，分子间的约束减弱，由于内应力的作用而产生收缩。
（2）指标 热收缩率＝收缩量/原长×100％
　  根据加热介质的不同有：沸水收缩率、热空气收缩率、饱和蒸汽收缩率。
（3）利弊
弊：影响织物的服用性能
利：获得特殊的外观效果，如膨体纱
2、热定形
（1）基本概念
热塑性：将合成纤维或制品加热到玻璃化温度以上，并加一定外力强迫其变形，然后冷却并去除外力，这种变形就可固定下来，只要以后不超过这一处理温度，形状基本上不会发生变化。这种性质称之为热塑性。
热定形：利用合纤热塑性，将织物在一定张力下加热处理，使之固定于新的状态的工艺过程。
（2）热定形的机理
l 合成纤维（热塑性）：纤维处于高弹态，分子链段移动，在新的位置重新建立新的结合，冷却后新结构得以固化。（针对无定形区）
l 棉、麻：结晶度高，类似合成纤维的定形机制不存在或太少，无法进行（类似合成纤维的），获得暂时性定形。
l 羊毛：湿热和力的作用打开二硫键，并在新的位置重键，获得半永久性定形。
（3）影响合纤织物热定形效果的因素
1）温度（最主要因素）
2）时间 ：低温时间长，高温时间短   
3）张力
4）冷却速度：要迅速冷却，以使新的结合点很快冻结”
5）定形介质
合成纤维与毛纤维热定形异同
l 相同：都是通过定形来达到使产品尺寸稳定。
l 不同：
(1)合成纤维主要通过玻璃态的“冻结”来定形；毛纤维则是通过分子间化学联结键的“重建”(如二硫键)定形。
(2)合成纤维定形时可伴随有晶型的改变；而毛纤维没有。
(3)合成纤维的玻璃化温度明显；而毛纤维则不明显且多变。
(4)合成纤维可用干热来定形；毛纤维用干热无法获得良好的定形效果。
（四）纺织材料的燃烧性能
1、极限氧指数LOI
极限氧指数LOI (Limiting Oxygen Index)：将材料点燃在氧、氮大气中，维持材料燃烧所需要的最低含氧量的体积百分比。
分类
LOI(%)
燃烧状态
纤维品种
不燃
≥35
常态环境及火源作用后短时间不燃烧
多数金属纤维、碳纤维、石棉、硼纤维、玻璃纤维及PBO、PBI、PPS纤维
难燃
26~34
接触火焰燃烧，离火自熄
芳纶、氟纶、氯纶、改性腈纶、改性涤纶、改性丙纶等
可燃
20~26
可点燃，能续燃，但燃烧速度慢
涤纶、锦纶、维纶、羊毛、蚕丝、醋酯纤维等
易燃
≤20
易点燃，燃烧速度快
丙纶、腈纶、棉、麻、粘胶纤维等
LOI越大，材料越难燃。

点燃温度、火焰最高温度、续燃时间、阴燃时间、火焰蔓延速率、火焰蔓延时间、熔孔时间及熔滴等指标都反映材料的燃烧性能。
2、按燃烧性能不同分：易燃、可燃、难燃、不燃。
3、提高纺织材料难燃性途径
　1) 进行阻燃整理
2) 制造阻燃纤维：
a）纺丝液中加入防火剂制成阻燃纤维；
b）用难燃的聚合物纺成阻燃纤维，如诺麦克斯（Nomex）等

（五）熔孔性
1、概念
l 熔孔性：涤纶和锦纶等合成纤维织物，接触到火星等热体时，在织物上形成孔洞的性能。
l 抗熔性：抵抗熔孔破坏的性能，称抗熔性。
2、影响熔孔性的因素
（1）热体的温度
（2）热体的作用时间、热体的热量
（3）纤维熔点、分解点、分解所需的热量、导热系数、回潮率大小等
3、测量方法
（1）落球法
（2）烫法：热体（金属棒、纸烟等）接触试样一定时间，观察熔融状态。
天然纤维和粘胶的抗熔性好，涤纶、锦纶等的抗熔性差。
4、改善织物抗熔性的方法
（1）与天然纤维混纺
（2）制造包芯纱（锦纶、涤纶外包棉）
（3）对织物进行抗熔、防熔整理

第二节 光学性质
纺织纤维在光照射下表现出来的性质。包括
一、色泽（颜色和光泽）
光致发光
1.纤维的颜色
纤维的颜色取决于纤维对不同波长色光的吸收和反射能力。
天然纤维的颜色,取决于品种、生长过程中的外界因素；化纤，与纺丝工艺有关。
2.纤维的光泽
光泽是纺织材料的重要外观性质。光泽取决于对可见光的反射情况。当光线射到纺织材料的表面时，在纤维和空气的界面上同时产生反射和折射，光的一部分被反射，另一部分折射光在纤维内部进行，当达到另一界面时，再产生反射和折射。
光泽是正反射光、表面散射反射光和来自内部的散射反射光的共同贡献。
光泽分五级：无光泽（如粗绒棉）、弱光泽（如细绒棉）、显著光泽（如丝光棉）、强光泽（精练过的蚕丝）、最强光泽（未消光的粘胶丝）。
丝绸工艺中常用极光和肥光两种光泽感：
极光：反射光量很大，分布不均匀； 肥光：反射光量很大，分布较均匀。
3. 影响光泽的因素
（1）纤维的纵向形态：表面光滑，粗细均匀，光泽好，如丝光棉、没有卷曲的化纤长丝。
（2）截面形态
l 圆形截面：透光能力强，观感明亮，易形成极光，纤维绕轴心转动光泽不变；
l 三角形截面：可发生全反射、有闪光效应。
（3）纤维层状结构，使纤维光泽强而不耀眼。
（4）纤维彼此排列的平顺程度纱线表面的纤维沿纱轴向排列，粗细均匀，毛羽少，光泽好。
（5）化纤中加TiO2可消光，TiO2改变光线的反射情况。
二、折射与双折射
双折射：光线投射到纤维上时，除了在界面上产生反射光外，进入纤维的光线被分解成两条折射光。纺织纤维的这种光学性质，叫双折射。
Ø 寻常光：遵守折射定律，快光(o)，振动面⊥光轴,折射率n⊥
Ø 非寻常光：不遵守折射定律，慢光(e)，振动面‖光轴,折射率n‖
Ø 双折射率：△n=n‖- n⊥
纤维双折射率的大小，与分子取向度和分子本身的不对称程度有关。分子与纤维轴平行排列时双折射率大，大分子紊乱排列时双折射等于零，故可利用双折射率来比较同种化纤取向度的高低。
三、纤维的耐光性
1.定义：纺织材料抵抗光照的能力。
   纤维因光照发生裂解引起强度下降的现象叫“老化”。可进行“大气老化实验”或若排除风吹雨淋等影响，则为耐光性试验。
2.实验方法：露天曝晒法和人工模拟法。
3.常用纤维耐光性；腈纶>羊毛>麻>棉>粘胶>涤纶>锦纶>蚕丝
紫外线的能量高，对纤维的损伤大，而－CN吸收紫外线的能量后转化为热能释放出来，保护分子不断裂，故腈纶耐光性好。
四、光致发光
纺织纤维在受到紫外线光照射时，材料的分子受到激发，会辐射出一定光谱的光，从而产生不同的颜色，这种现象称光致发光。
不同的纤维光致发光的性质不同，可用于鉴别纤维。
各种纤维荧光颜色如下表：
纤维名称
荧光颜色
纤维名称
荧光颜色
棉纤维
淡黄色
黄麻
淡黄色
棉（未成熟）
淡蓝色
亚麻（生）
紫褐色
棉（丝光）
淡红色
粘胶
白色带紫
丝（脱胶）
淡蓝色
锦纶
淡蓝色
羊毛
淡黄色
维纶（有光）
淡黄色紫阴影
第三节　电学性质
一、介电系数ε
1. 概念
介电现象：指绝缘体材料(也叫电介质) 在外加电场作用下，内部分子形成电极化的现象。
由于电介质的极化，材料表面出现感应电荷，感应电荷使原电容器的电场强度减小，容器的电容量增加（右如图）。
介电系数ε（介电常数） －衡量介电现象强弱的物理量，即材料在电场中被极化的程度，反映材料的储电能力。

式中，C－电容极板间填充电介质时的电容量;
C0－电容器极板间为真空时的电容量。
2. 常见纺织材料的介电常数
工频条件下（50Hz）： 空气，1； 液态水，20； 干纺材料，2～5
3.应用
（1）测试纺织材料的回潮率
水的ε远大于纺织材料ε，纺织材料重量一定回潮率不同，电容器的电容量不同。
（2）测试纱线（条）的均匀性
纺织材料ε大于空气的ε，平行金属板电容器间的纱条粗细变化（纤维根数变化） ，电容量变化。
4.影响因素
（1）纤维内部结构
分子量、极性基团的数量、堆砌密度
（2）外部因素
温度、回潮率、电场频率
二、介电损耗
1.定义：电介质在电场作用下引起发热而消耗能量，称为介电损耗。
成因：在交变电场作用下，纤维材料的极性基团以及纤维内部的水分子会发生极化，极化分子部分地沿着电场方向定向排列，并随着电场方向的变换不断地作翻转交变取向运动，分子间发生碰撞、摩擦、生热，消耗能量。
2. 应用
（1）纺材作为电工绝缘材料，介电损耗小为好，以免材料发热引起老化。
（2）利用介电损耗，可对纺材进行烘干。同条件，水的介电损耗大，吸收绝大部分能量而很快蒸发，材料本身吸收的能量少。
三、导电性能（反映纤维材料导电性质的指标－－比电阻。）
1.指标
（1）体积比电阻ρv（Ω﹡cm）
     试样长1cm，截面积为1cm2时的电阻。
　 R：电流流过材料时的电阻Ω)；Ｌ：试样的长度（cm）；S：试样截面积（cm2）。
（2）表面比电阻ρS（Ω）
电流流过长、宽都为1cm材料表面时的电阻。
Rｓ：电流流过材料表面时的电阻(Ω)；Ｌ：试样的宽度（cm）；ｂ：电极间的距离（cm）
（3）质量比电阻ρm（Ω·g/cm2）
 试样长1cm，重1g的纤维束时的电阻。 ρm=ρv·γ 
γ：纤维的材料的密度；ρv ：体积比电阻； ρm 易测，应用较多。
纺织纤维的质量比电阻因值较大，采用对数表示，比电阻高的易产生静电。（7以下为好）
2.影响纤维比电阻的因素
（1）湿度；湿度升高，电阻减小
（2）温度；温度升高电阻减小
（3）纤维上的附着物；油剂、棉蜡、油脂的存在，ρ↓。
四、静电
静电现象是指不同纤维材料之间或纤维与其它材料之间由于接触和摩擦作用使纤维或其它材料上产生电荷积聚的现象。
（一）产生原因：摩擦接触感应起电。
（二）静电电位序列

（三）指标：静电压、静电量、电荷半衰期（静电衰减到原始值一半时所需时间）、比电阻。
（四）影响
1. 应用;静电纺丝、静电纺纱、静电植绒
2. 影响
Ø 在纺织加工过程中，造成条子发毛，纱线毛羽增多，卷装成形不良，缠绕机械元件。
Ø 服用过程中，衣服易吸灰，缠身。
3.减少或防止静电现象的方法

1）提高空气的相对湿度
2）表面抗静电剂
3）混纺
a.合成纤维与吸湿性好的纤维混纺
b.按电位序列使带正电荷与带负电荷纤维混纺
4） 抗静电纤维：金属、导电纤维
5）织物防静电整理
第三章 新型天然纤维
1.竹纤维的加工方法
 原生法生产竹纤维；再生法生产竹纤维  
物理加工得到原生竹纤维
特点：不添加化学助剂，完全采用物理的方法进行加工。绿色环保并最大限度保留竹纤维原有的特点。
工艺：经水解，蒸煮，脱胶，软化，分梳等工序，最后得到天然的竹纤维束。
化学法得到再生竹纤维
特点：竹子经过化学变性，克服了原生竹纤维刚性大，硬挺的缺点，但环保和保健功能差于物理法。
工艺：竹子先制成浆柏，再经类似粘胶生产的方法，制胶，纺丝，凝固得到再生竹纤维。
2.天竹纤维纺纱及在各领域的应用
（1）．机织纺织面料
利用纤维初始模较高，耐磨性、色泽亮丽的特点，开发一些织物挺括悬垂性好的产品。
（2）．针织毛衫内衣
根据纤维的天然抗菌性、吸湿性、透气性、开发各类大圆机、横机、罗纹机产品。
（3）．医用卫生
由于天竹纤维的天然抗菌抑菌性，可生产医院的护士服，手术服、口罩、纱布、绷带、病人的床被等，能在效防止病菌的传播。
（4）．装饰、日用
利用天竹纤维还可以生产各种装饰用品，如地毯、凉席、玩具、毛巾、浴巾、床单、被罩、窗帘、汽车座垫等。
3.功能性竹纤维
（1）远红外天竹纤维：
采用纺前注射共混纺丝的方法，加入纳米级的远红外粉，随着纺丝成型，该粉均匀地分布在纤维的内层及表面，内层不受日晒和洗涤的影响，具有永久的远红外发射功能。应用该种纤维的热效应和保健理疗功能，可做内衣、袜子、床上用品、冬季服装。
（2）负氧离子天竹纤维：
采用添加剂的办法赋予天竹纤维特殊功能，利用负氧离子的除臭、产生负氧离子等特点，加之天竹纤维本身的特性，更适用于家庭用品，冬季服装、装饰用品，医用卫生、填充物，给人一种心情舒畅的感觉。
（3）芳香天竹纤维：
采用复合法纺丝，将香味损失减少到最少，而且香型剂分布在纤维内部缓慢释放，芳香持久，应用于女士用品、家庭用品、装饰用品、给人一种香气溢人的感觉，同时还能达到驱虫效果。
3.存在的问题
竹纤维细化比较困难，特别是原生竹纤维。
竹纤维制品的抗皱性和保形性比较差，下水易发硬。
第四章 新型化学纤维（九种）
一．Lyocell纤维
1.Lyocell概况
Lyocell纤维是以N—甲基氧化吗啉(NMMO)一H20为溶剂、用干湿法纺制的再生纤维素纤维，1980年由德国Akzo-Nobel公司首先取得工艺和产品专利、1989年由国际人造纤维和合成纤维委员会（BISFA）正式命名。Tencel是英国Courtanlds公司生产的Lyocell纤维的商品名称。目前工业化生产的还有奥地利Lenzing公司生产的Lyocell纤维和德国Akzo-Nobel 公司生产的Newcell纤维。Lyocell纤维是人造纤维素纤维6大新品（铜氨、粘胶、高强高湿模量、醋酯、三醋酯纤维及Lyocell）成员之一。奥地利兰精Lenzing公司注册商标Lyocell；英国考陶尔兹Courtaulds公司注册商标Tencel。（英、美等注册商标Tencel，在我国及台湾地区则俗称为天丝。）
2.Lyocell的优点
• 原料丰富，全世界纤维素年产量1000亿吨/年，目前仅200万吨用于纤维生产（0.002%）。
• 生产周期短，粘胶投料到纤维需72小时，Lyocell 纤维仅需3小时。（将纤维素浆粕直接溶解在有机溶剂中，纺丝、凝固，无化学反应）。
• 生产过程无污染，溶剂N—甲基氧化吗啉(NMMO)一H20 99.7%得到回收。
• 可生物降解(成分为天然纤维素)。
• 纺织染整加工中可沿用现有设备
• 纤维制品强度高、服用性能好
3.Lyocell纤维的性质比较
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物理性能 Tencel 粘胶 棉 涤纶 高模粘胶
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强度cN/tex 42 22-26 20-24 40-52 34-36
伸长率% 14-6 20-25 7-9 40-45 13-15
湿强度cN/tex 34-38 10-15 26-30 40-50 19-21
湿伸长% 16-18 25-30 12-14 44-45 13-15
回潮率% 11.5 13 8 0.5 12.5
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a.强度很高，与涤纶相近, b.湿强度变化小
4.Tencel 纤维的聚合度 5. Tencel纤维的结晶度
二、Modal纤维
Modal是 奥地利兰精(Lenzing)公司开发的高湿模量的纤维素再生纤维,原料采用欧洲的榉木,先将其制成木浆,再纺丝加工成纤维.因该产品原料全部为天然材料,是100%的天然纤维,对人体无害,并能够自然分解,对环境无害。
主要特点：
1、原料来自于大自然的木材，使用后可以自然降解。
2、柔软顺滑、光洁。
4、具有合成纤维的强力和韧性。
5、吸湿透气性好。吸湿能力比棉高出50%，且吸湿速度极快。
6、与棉相比，其具有良好的形态与尺寸稳定性。
7、染色性能较好，经过多次洗涤仍保持鲜艳如新。
8、频繁洗涤后依然柔顺亮丽。
三、Richcel（丽赛）纤维

Richcel(r)（丽赛(r)）纤维是一种新型的高湿模量再生纤维素纤维。原料源于日本进口的天然针叶树精制木浆，资源可再生，废弃物可自然降解，安全环保。Richcel纤维具有高强度、高湿模量、高聚合度和适当的伸度，吸湿性好，在性能上与Tencel纤维接近；而市场价格大大低于Tencel纤维，与Modal较为接近。Richcel织物尺寸稳定性较好，收缩率较小，较耐洗、耐穿；色泽鲜艳，悬垂性好；Richcel的耐碱性好，与棉混纺织物还可进行丝光处理，改善织物手感与光泽。因此，Richcel既符合“可持续发展”的要求，又满足人们日益追求自然、舒适、美观和卫生保健的时尚需求，具有很好的市场前景。
纤维性能：
①从根本上克服了粘胶纤维的缺点，秉承了该系列纤维的所有优点，实现了其它高湿模量纤维素纤维所不能突破的优良性能；
②具有较强的耐碱性，与棉混纺时，可做丝光整理，使混纺织物更具有特色；
③具有很高的湿强度使生产与服用更理想；
④良好的干伸与湿伸性能，织物具有良好的尺寸稳定性；
⑤光滑的圆形横截面和全芯结构使纤维光泽好，极富弹性，悬垂性和滑爽感；
⑥高吸湿度和干燥度，使该纤维的织物具有良好的舒适感和身体亲和性，是一种全新的绿色亲肤纤维；
⑦可染性好，鲜艳度极佳，适合所有纤维素纤维的染整工艺和染料应用；
⑧废弃物可自然降解，安全环保。
丽赛、天丝和莫代尔并称为“高档纤维素纤维三剑客”。
四．聚乳酸(PLA)纤维（又叫玉米纤维）
1.聚乳酸（PLA）纤维的历史
1948年至1957年，美国维吉尼亚———卡里罗来纳化学公司批量生产维卡拉纤维。后来，美国知名谷物公司Cargll研发成功玉米聚乳酸纤维，一度使产量由3000吨扩充到6000吨。
1997年，化学公司Dowpolymers看好聚乳酸纤维的后期发展，便与Cargll公司合资组建GDP公司，1999年开始建造年产14万吨的新工厂，现已正式运营。2000年美玉米库存为4500吨，非常需要寻求消化渠道。以玉米制作聚乳酸是最好的途径。GDP公司预计2年后营业额至少达3亿美元，其中30％输往日本。 1989年，日本钟纺公司与岛津制作所合作开发玉米聚乳酸纤维，原料来源于岛津制作所和GDP公司，1994年开发出商品名为Lactron的纤维，1998年又开发出此纤维的系列产品，并于长野冬季奥林匹克运动会上展示了由Lactron纤维制成的各种服饰。2000年1月，钟纺公司与GDP合作，联合生产聚乳酸纤维树脂。目前，聚乳酸纤维成本过高的问题亦因聚乳酸树脂工厂的投产而得到解决。现在，世界各工厂生产的聚乳酸纤维的原料均来自美国GDP公司，而杜邦公司等也有建厂计划。
2.聚乳酸（PLA）纤维的发展前景
聚乳酸(PLA)纤维是葡萄糖发酵转变而成的乳酸单体经聚合成为高聚物聚乳酸(PLA)，再经成纤而得。PLA最初用于纤维，因为PLA的性能恰好介于合成纤维和天然纤维之间。其它的应用还包括膜、纸、热成形及注射塑膜等方面。在将来、它的应用还将扩展到泡沫注塑容器以及乳液等方面。从环保的观点看来，玉米聚乳酸纤维以其低原料能源取胜于合成纤维，并且在生物降解方面获得极高评价。我国有极其丰富的玉米原料，每年产量在12亿吨以上，占世界总产量的四分之一左右，而且由于世界市场玉米价格低迷，我国不少玉米产区经常发生“卖粮难”的问题。在急需为玉米找到良好消化渠道的我国，生产玉米纤维可谓孕育着极大的商机；尤其在减少污染加强环保方面，生产玉米纤维无疑可造福万代。可持续性:PLA相对于其它的塑料而言更具可持续性。与合成聚合物相比，PLA中的单体来自于可重复使用资源,年复一年生长的农业资源。可以生物降解纤维类似于诸如丝、棉花、羊毛、大麻以及黄麻等等，都属于天然纤维．是可以生物降解的。特殊条件如较高的温度和湿度、尤其是混合肥料环境时,PLA产品将会完全地分解为二氧化碳和水。相信，玉米纤维这种生物降解高分子产品将在21世纪得到广泛应用。
3.聚乳酸（PLA）纤维的结构特点

玉米纤维和涤纶同属聚酯类，但涤纶是芳香族聚酯化合物，而玉米纤维属于脂肪族聚酯化合物。其化学结构如下：
玉米纤维侧面及横截面的显微镜照片：其横截面呈非完整的圆形：

聚乳酸结构式 横向结构 纵向结构
4.聚乳酸（PLA）纤维的生产及加工
玉米纤维的提炼方法是首先把玉米粒粉碎，过滤出淀粉，加入酶等成分，使其变成葡萄糖，再加上乳酸菌发酵成乳酸，并从中生成一种聚合体的物质，再利用熔融纺丝法，可制成长纤及短纤。
目前，聚乳酸的制备方法主要是直接聚合法和丙交酯开环聚合法。
1).直接聚合法主要是指由精制的乳酸直接进行聚合(缩合)的方法。这种方法是最早也是最简单的生产方法。其主要特点是生产工艺流