关闭

关闭

封号提示

内容

首页 03-第2章 纤维的结构特征.ppt

03-第2章 纤维的结构特征.ppt

03-第2章 纤维的结构特征.ppt

上传者: 珍河艾维 2011-03-02 评分 5 0 144 20 653 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《03-第2章 纤维的结构特征ppt》,可适用于工程科技领域,主题内容包含第二章纤维的结构特征第二章纤维的结构特征纤维结构:组成纤维的结构单元相互作用达到平衡时在空间的几何排列。大分子结构:化学组成、单基结构、端基组成、聚符等。

第二章纤维的结构特征第二章纤维的结构特征纤维结构:组成纤维的结构单元相互作用达到平衡时在空间的几何排列。大分子结构:化学组成、单基结构、端基组成、聚合度及其分布、大分子构象、大分子链柔曲性等超分子结构(supermolecularstructure):晶态、非晶态、结晶度、晶粒大小、取向度、侧序分布等形态结构(morphologicalstructure):表观形态(纤维的长度、粗细、截面形状和卷曲或转曲等)、表面结构、微细结构(原纤结构与排列)。一、纤维的形态结构微细结构原纤结构纤维是柔软细长物其微细结构的基本组成单元大多为细长纤维状的物质统称为原纤(fibril)原纤(fibril):大分子有序排列的结构或称结晶结构。微细结构:纤维内部的有序区(结晶或取向排列区)和无序区(无定形或非结晶区)的形态、尺寸和相互间的排列与组合及细胞构成与结合方式。基原纤微原纤原纤巨原纤细胞基原纤(protofibril):一般由几根以至十几根长链分子互相平行或螺旋状地按一定距离、相位稳定地结合在一起的大分子束直径为~nm(~Å)具有一定的柔曲性。微原纤(microfibril):由若干根基原纤平行排列组合在一起粗一点的基本上属结晶态的大分子束直径大约~nm(~Å)个别高达nm原纤(fibril):一统称有时可代表由若干基原纤或含若干根微原纤大致平行组合在一起的更为粗大的大分子束直径~nm。巨原纤(macrofibril):由多个微原纤或原纤堆砌而成的结构体。横向尺寸一般约为~μm细胞(cell):由巨原纤或微原纤直接堆砌而成的有明显的细胞边界。微原纤之间依靠相邻的分子结合力和穿越的大分子主链联结二、纤维的聚集态(stateofaggregation)结构、结晶()结晶态:纤维大分子有规律地整齐排列的状态。结晶区:纤维大分子有规律地整齐排列的区域。晶区(crystallinezone)特点:a大分子链段排列规整b结构紧密缝隙孔洞较少c相互间结合力强互相接近的基团结合力饱和。结晶度:纤维内部结晶区占整个纤维的百分率重量结晶度:纤维内部结晶区的重量占纤维总重量的百分率。体积结晶度:纤维内部结晶区的体积占纤维总体积的百分率。结晶度对纤维结构与性能的影响结晶度纤维的拉伸强度、初始模量、硬度、尺寸稳定性、密度纤维的吸湿性、染料吸着性、润胀性、柔软性、化学活泼性。结晶度纤维吸湿性容易染色拉伸强度降低变形较大纤维较柔软耐冲击弹性有所改善密度较小化学反应性比较活泼。()非晶态:纤维大分子无规则聚集排列的状态。非晶区(无定形区amorphousregion)纤维大分子无规则聚集排列的区域。非晶区特点:a大分子链段排列混乱无规律b结构松散有较多的缝隙、孔洞c相互间结合力小互相接近的基团结合力没饱和。直接影响着纤维的吸湿、染色、热定形、力学弹性及伸长等“两相结构”模型:纤维中存在明显边界的晶区与非晶区一些大分子的长度可以远超过晶区或无定形区各自的长度足够把若干个晶区和无定形区串连起来形成网络结构。缨状:无序区中分子排列的状态微胞:分子有序排列的结构块Hearle教授的缨状原纤结构模型取向和非取向折叠链片晶(fringedlamellarcrystal)结构模型折叠链缨状微胞模型中大分子可以折叠在一个晶区内也可以穿过无定形区进入另一晶区折叠两相结构其基本概念是纤维中存在明显边界的晶区与非晶区一些大分子的长度可以远超过晶区或无定形区各自的长度足够把若干个晶区和无定形区串连起来形成网络结构。粘胶纤维属于分散的晶相和连续的无定形相所组成的例子。棉及苎麻等则属于连续晶相和分散的无定形相的两相结构。两相结构的两种模型:缨状微胞模型中大分子可以穿过若并晶区和无定形区而折叠链缨状微胞模型中大分子可以折叠在一个晶区内也可以穿过无定形区进入另一晶区折叠。、取向度(orientationdegree)()定义:大分子排列方向与纤维轴向吻合的程度称作取向度。()取向度与纤维性能间的关系:取向度大大分子可能承受的轴向拉力也大拉伸强度较大伸长较小模量较高光泽较好各向异性明显。、侧序(lateralorder):在垂直于纤维取向轴方向上分子链排列的有序性。高聚物分子链间具有强次价力例如氢键相互作用时分子间的侧向排列具有有序性甚至完全规整的有序排列。测定方法:将试样置于逐渐增加浓度或温度的溶剂内依次测定各物理量如溶胀、溶解、收缩、吸附或吸收等性质的变化。凡侧序较低的部分首先受到溶剂的影响而发生相应的变化。三、纤维的分子结构(molecularstructure)(一)、单基(链节chainunit)、定义:构成纤维大分子的基本化学结构单元。A’-(A)n-A”:、常用纺织纤维单基的化学组成(二)、聚合度n(degreeofpolymerization)、定义:构成纤维大分子的单基的数目或一个大分子中的单基重复的次数。、常用纤维的n:棉、麻的聚合度高成千上万羊毛蚕丝粘胶-化学纤维聚合度不宜过高。一根纤维中各个大分子的n不尽相同具有一定的分布。、聚合度与力学性质的关系n临界值纤维开始具有强力n纤维强力但增加的速率减小n至一定程度强力趋于不变。n的分布:n分布集中分散度小对纤维的强度、耐磨性、耐疲劳性、弹性都有好处。(三)、纤维大分子链的内旋性、构象及柔曲性、内旋性(internalrotation):纤维大分子内的单基之间在键长键角保持不变条件下相邻单基可绕单键旋转的特性。、构象(conformation):由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为构象(或内旋转异构体)构象与构型的根本区别在于构象通过单键内旋转可以改变而构型无法通过内旋转改变。纤维大分子的典型构象示意图蛋白质的两种二次结构(构象)、柔曲性()定义:指纤维大分子在一定条件下通过内旋转或振动而形成各种形状的难易程度的特性。()纤维大分子结构与柔曲性的关系:主链弹性好柔曲性侧链较少柔曲性主链四周侧基分布对称柔曲性侧基间(大分子间)作用力较少柔曲性温度内旋转加剧大分子链柔曲性()单键的内旋转是大分子链产生柔曲性的根源大分子柔曲性是判断高聚物弹性的主要条件之一。(四)、链原子的类型与排列、碳链大分子:大分子主链都是靠相同的碳原子以共价键形式相联接的。如乙纶、丙纶、腈纶可塑性比较好容易成型加工。、杂链大分子:大分子主链除碳原子以外还有其他原子如氮、氧等即主链是由两种以上的原子所构成的。例如:粘胶、蚕丝、涤纶、锦纶、梯形和双螺旋形大分子纤维的主链是像一个梯子和双股螺旋的结构。例如:碳纤维石墨纤维主链是双链形式。(五)、大分子构型定义:指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。要改变构型必须经过化学键的断裂和重组聚丙烯纤维(PP)根据甲基在链上的排列位置不同形成不同的立体构型分为等规间规、和无规聚丙烯第二节纤维的结构特征与测量第二节纤维的结构特征与测量典型天然纤维的结构与特征棉纤维麻纤维羊毛蚕丝典型再生纤维素纤维的结构特征典型合成纤维的结构常规合成纤维差别化纤维棉纤维和麻纤维的主要成分是纤维素分子式为(CHO)棉纤维大分子的聚合度为~分子量为~百万纤维中约为结晶部分结晶晶格是单斜晶系棉纤维的形态结构模型纤维转曲数一般为~个mm截面呈腰圆形带中腔。初生层的网状原纤结构与纤维轴呈~倾角次生层有明显的“日轮”结构其中的S层是棉纤维主体厚~um原纤与纤维轴的螺旋角约棉纤维的细胞形态与构成棉纤维纵横向照片丝光棉纵横向照片苎麻纤维纵横向照片亚麻纤维纵横向照片基原纤、微原纤、原纤结构尺寸与棉纤维接近但螺旋角较小因而取向度强度比棉纤维高角蛋白大分子的构成及分子间作用羊毛纤维的结构特征、羊毛纤维的组成基本组成是α氨基酸螺旋大分子最为特殊的是胱氨酸即在羊毛角朊大分子间形成二硫键的氨基酸。、羊毛纤维的组织结构、羊毛纤维的组织结构鳞片:角质化细胞细羊毛的鳞片约~个mm粗羊毛约~mm正皮质:基原纤微原纤巨原纤细胞约~%。基原纤:由~根α氨基酸螺旋形角朊组成直径~nm。微原纤:由+x(或)或+x根基原纤组成直径~nm其中含有nm左右的缝隙和空穴。巨原纤:呈环芯分布、堆砌紧密、含硫量低直径约~nm长度约为~μm。副(偏)皮质:基原纤微原纤细胞核残留物细胞堆砌密度松含硫量高微原纤的堆砌时而规整时而无序交替出现为典型的柔性结构羊毛纤维各层次结构综合示意图羊毛纤维的天然卷曲正皮质位于弯曲的外侧副皮质位于弯曲的内侧。又因为这种双边分布在羊毛纤维的轴向是发生螺旋的因此形成了羊毛特有的准二维卷曲绵羊毛纤维纵横向照片山羊绒纤维纵横向照片兔毛纤维纵横向照片纵向:鳞片大多呈斜条状有单列或多列毛髓横向:绒毛为非圆形有一个中腔粗毛为腰圆形有多个中腔蚕丝的各层次结构综合示意图蚕丝分子结构大分子为伸直折叠链(锯齿)链构象。分子几乎不含胱氨酸即无二硫键且侧基简单分子间主要是氢键作用。微原纤直径约~nm原纤横向尺寸约~nm结晶度为%~%桑蚕丝纤维纵横向照片柞蚕丝纤维纵横向照片第二节纤维的结构特征与测量第二节纤维的结构特征与测量典型天然纤维的结构与特征棉纤维麻纤维羊毛蚕丝典型再生纤维素纤维的结构特征典型合成纤维的结构常规合成纤维差别化纤维纤维结构特征的测量几种粘胶纤维的典型结构富强纤维或Polynosic(虎木棉)为全芯层结构强力粘胶或粘胶帘子线为全皮层结构高湿模量或Modal为厚皮层结构粘胶纤维中微原纤、原纤尺寸大体与棉接近但排列不及棉纤维中整齐取向度低非晶区多缝隙孔洞大。普通粘胶纤维为皮芯结构皮层大分子取向度较高结晶区颗粒小结晶度低结构均匀上色慢芯层大分子取向度较低结晶区颗粒较大结晶度较高上色快。水中膨润后的Lyocell纤维结构示意图Lyocell纤维内部结构紧密、为原纤结构孔隙少。典型代表是英国考陶尔兹公司的Tencel纤维再生纤维素纤维的结晶度与聚合度第二节纤维的结构特征与测量第二节纤维的结构特征与测量典型天然纤维的结构与特征棉纤维麻纤维羊毛蚕丝典型再生纤维素纤维的结构特征典型合成纤维的结构常规合成纤维差别化纤维纤维结构特征的测量不同晶系及晶格参数表从点阵中取出一个仍能保持点阵特征的最基本单元叫晶胞。将阵点用一系列平行直线连接起来构成一空间格架叫晶格。涤纶或聚酯纤维(PET)聚酯纤维分子有刚性链苯环和柔性亚甲基链CHCH其间由酯基连接是典型的刚柔性兼备的线型大分子且以刚性为主。侧基上没有极性基团吸湿和染色差。晶胞属于三斜晶系(abcαβγ)。涤纶纤维的分子及晶格示意图涤纶纤维纵横向照片平滑、圆形锦纶纤维(PA)主要特征:大分子链由酰胺键(-CONH-)连接主要品种:锦纶和锦纶酰胺键:极性基团能形成稳定的氢键作用既可使分子间产生相互作用构成晶区又可与水分子作用形成一定的吸湿性。亚甲基:疏水性的非极性基团个数越多构象越多分子柔性则越大。腈纶纤维(PAN)主要重复单元:-CH-CH(CN)-聚集态结构:侧向有序轴向无序的准晶结构分子侧向强作用的氰基(-CN)可形成稳定的相互作用和排列导致纤维变脆故通过加入第二单体(含有酯基的化合物%~%)改善弹性和手感加入第三单体(%左右)改善纤维的染色性。腈纶表面不光滑有树皮状沟槽纹路。腈纶内部有一定的微孔截面基本圆形或腰圆形随纺丝加工方法而异。聚丙烯纤维(PP)属最轻的纤维几乎不吸湿但具有良好的芯吸能力强度高织物尺寸稳定耐磨弹性好化学稳定性好。其化学单基式为:-CH-CH(CH)-丙纶纤维(PP)根据甲基在链上的排列位置不同形成不同的立体构型分为等规间规、和无规等规和间规能形成规则有序的排列导致纤维的结晶。等规形式其空间构型是螺旋结构通过三维有序堆砌构成完整结晶形式有α、β及拟六方变形等晶型。维纶纤维(PVA)维纶分子中的羟基是极性基团是维纶优良吸湿性的主要作用部位。缩醛化后产生的醚键是维纶耐水和稳定的部分聚乙烯醇的晶胞属单斜晶系晶胞含有两个单元链节晶格参数为a=Åb=Åc=Åβ=º'常规维纶的结晶度约为。差别化纤维-异形与多孔(a)为单开孔以增加表面积和内凹蓄水和快速导水但受压后易于反渗水(b)为中空带微孔若微孔与中空相通则可以形成导水和扩散(c)为变异三叶形大凹反射光性能优良和减少接触叶顶小沟槽有利于导水和点状接触(d)为表面多坑结构可柔和光泽和增加表面积极蓄水点。可以有效地改善纺织品的光泽、手感、抗起毛起球、耐污性等。多种复合纤维的截面结构示意典型超细纤维成形方法示意图差别化纤维-复合与超细对环芯多层结构的夹层大量掺入碳黑并在纤维主体中也掺入碳黑制成耐久性抗静电差别化纤维-弹性结构物理交联:通过硬链段间的相对稳定、有序的排列构成交联大都为微晶结构。化学交联:由硬链段间的化学键完成分子间的相互联接弹性伸长和回复均要优于物理交联。第二节纤维的结构特征与测量第二节纤维的结构特征与测量典型天然纤维的结构与特征棉纤维麻纤维羊毛蚕丝典型再生纤维素纤维的结构特征典型合成纤维的结构常规合成纤维差别化纤维纤维结构特征的测量纤维化学结构的测量纤维化学结构的测量质谱分析通过对纤维样品的气相离子的质量电荷比对纤维的组成和链结构进行定量化的表征红外吸收光谱可对高聚物或混合物的极性基团及其含量的吸收带强度进行识别和定量分析紫外与可见光谱可测定在~nm紫外吸收光谱范围及~nm可见光范围具有不饱和链及不对称电子的分子。核磁共振光谱可测定在外部磁场作用下分子内部发生化学位移的核群及吸收带以及相邻核的信息计算出各吸收强度与各核群的比例。可用于大分子的构型及构象和分子量的分析。纤维聚集态结构的测量纤维聚集态结构的测量结晶结构及非晶结构纤维是结晶与非晶结构共存的材料。主要指标有结晶度、晶体类型、结晶大小和形状、晶区分布及非晶区结构等。测量方法常采用密度法、X射线衍射法、热分析法、红外光谱法、电子显微镜法等。取向结构纤维取向度的测量可有显微镜观察法、X射线或电子衍射法、红外二色性法、光学偏振法、声速模量法、染色二色性法、导热系数法、介电系数法等纤维形态结构特征的测量纤维形态结构特征的测量对>μm以上的微细及外观形态结构一般采用光学显微镜的方法可以采用透射、反射、偏光、荧光干涉。对于观察结构μm以下的须借助扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)进行观察与记录SEM和TEM试样制备与观察流程示意图参考书目参考书目于伟东储才元《纺织物理》上海:东华大学出版社高绪珊、吴大诚等编《纤维应用物理学》北京:中国纺织出版社大卫R•萨利姆著高绪珊吴大诚等译《聚合物纤维结构的形成》北京:化学工业出版社殷敬华莫志深主编现代高分子物理学北京:科学出版社吴宏仁吴立峰《纺织纤维的结构和性能》北京:纺织工业出版社MukhopahyaySK,edAdvancesinFiberScienceTheTextileInstitute,Manchester,UK镁盐晶须作业:作业:名词解释:差别化纤维、复合纤维、异形纤维、原纤、两相结构、结晶度、取向度PTPT、T

类似资料

该用户的其他资料

4.花织物CAD.ppt

宝宝出生前妈妈准备物品清单.doc

染色基础概念.ppt

针织物的整理及热定型质量问题分析.doc

酸性染料染色.ppt

职业精品

精彩专题

上传我的资料

精选资料

热门资料排行换一换

  • [苏]潘克拉托娃:十九世纪俄国工…

  • [苏]潘克拉托娃:十九世纪俄国工…

  • [成功是逼出来的].pdf

  • 风云人物采访录——20世纪后期世…

  • 麦克里兰-西方政治思想史.pdf

  • 西汉野史·隋唐野史.pdf

  • 石头记甲戌本[上海古籍].pdf

  • 中国现代散文史.pdf

  • 中国革命根据地全景实录.pdf

  • 资料评价:

    / 68
    所需积分:5 立即下载

    意见
    反馈

    返回
    顶部