纺织物理真题Word文档下载推荐.docx
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四、加捻对短纤纱和长丝影响差异的原因在拉伸加捻长丝纱线时，纱条中心层纤维的张应力和纤维间的压应力最大，外层纤维的张应力最小，压应力为零。
纱线捻度增大，中心层和外层纤维的应力差异增大，因此，纤维断裂不同时性加剧，且由于纤维倾斜程度增加，其相对应力也随着捻度的增加而降低。
对于短纤纱而言，捻度增加，纤维间横向压力增加，使滑脱长度减小，纤维对纱线强力的贡献损伤减小。
由于加捻的作用，纱中纤维相互紧密抱合，纱线的断裂过程就是纱中纤维的断裂和相互滑移的过程。
关于纱中纤维断裂破坏的过程，目前存在两种相反观点。
一是：
在细纱拉伸过程中伸长大的外层纤维先被拉断，然后逐渐向内层纤维扩展。
另一种认为：
纱线断裂时，中心即内层的纤维先断，然后纤维的断裂向外层扩展。
长丝纱断裂以纤维断裂为主，纤维不易滑脱和拔出，当长丝纱拉伸至最大断裂负荷时，仍有部分纤维未断裂，表现出明显的纤维断裂不同时性。
短纤维纱断裂时，在断裂区内，只有部分纤维断裂，有相当部分纤维仅相互滑脱，通常纤维越短，捻度越低，滑脱部分比例越高。
答：
1、（加捻对纱线强度的影响，有利于弱节消除；
加捻对纱线断裂伸长的影响，纱线伸长增加；
加捻对纱线体积质量和直径的影响，纱线直径有所增加。
）对纱线强度的影响：
加捻使短纤维产生预应力，尤其是外层纤维，纤维间的抱和增大，有利于强度提高；
但捻回角的增大，使纤维的承力在纱轴方向的分力减少，影响纤维强力的有效利用。
故在临界捻系数以下，纱线强度随捻度增加而增加；
在临界捻系数以上，纱线强度随捻度增加而减小。
（加捻对纱强是一个均匀化的过程，有利于纱线弱节的清除，主要作用在两个方面：
一是加捻会对较细、较松、较软的部分实施，使这些部位变得紧密并相互抱和，故可以减少弱节。
二是在加捻纤维间形成良好的抱和而形态稳定。
）2、对纱线断裂伸长率的影响：
大多数纱线随捻度增加而断裂伸长增加。
3、对纱线体积质量和直径的影响：
在一定范围内，随着捻系数的增大，纱内纤维紧密度增大，纤维间空隙减少。
纱的体积质量增大，使纱的直径减小。
当捻系数达到一定程度时，纱的可压缩空间减小，体积、质量和直径变化减小。
即在一定范围内，纱线体积质量随捻度增加而增加，直径随捻度增加而减小，捻度过大，则纱线直径由于捻缩而增加。
试述加捻作用对纱线的影响。
（1）长度的影响：
加捻后，纤维倾斜，使纱线的长度缩短，产生捻缩。
（2）密度和直径：
当捻系数大时，纱内纤维密集，纤维间空隙减少，使纱的密度增加，而直径减小。
当捻系数增加到一定程度后，纱的可压缩性减少，密度和直径变化不大，相反由于纤维过度倾斜可使纤维稍稍变粗。
（3）纱线强力：
对于单纱，当捻系数较小时，纱的强度随捻系数增加而增加；
但当捻系数增加到某一临界值，再增加捻系数，纱线强力反而下降。
对于股线，股线捻系数对强度的影响因素除与单纱相同外，还受捻幅影响，分布均匀的捻幅可使纤维强力均匀。
（4）断裂伸长率：
对于单纱，在一般采用的捻系数范围内，随着捻系数的增加细纱断裂伸长率有所增加；
对于股线，同向加捻，股线断裂伸长率随捻系数增加有所增加，反向加捻，股线断裂伸长率随捻系数增加有所下降。
（5）纱的捻系数较大时，纤维倾斜角较大，光泽较差，手感较硬。
加捻对纱线结构与性能的影响1.加捻对单纱的影响
（1）对单纱强力的影响：
纱线强力由两部分构成:
①单纤维强力②纤维间的摩擦阻力;
加捻对单纱即有积极作用又有消极作用：
捻度较小时——积极因素起主导，∴捻度↑
，纱强力↑
；
到临界捻度
ak时纱线强力最大。
当捻度＞ak时——消极因素变成起主导，捻度再↑
，纱强力↓
。
加捻对长丝强力的影响：
无捻长丝也有捻度，加捻后，抱合力增加，∴强力略有所增加。
但由于有效分力↓
∴强力很快↓
对单纱断裂伸长率的影响：
单纱断裂伸长率由三部分组成：
①纤维间相对滑移产生的伸长②纤维的伸长③纤维倾角↓
和纱直径↓
（变细）引起伸长。
在实用的范围内，后两者的影响是主要的，∴纱的断裂伸长率随?
增加而增加，当捻度很大时，纱断裂伸长↓
（3）对纱线体积重量?
、直径d的影响。
Δ
--?
↑
，?
，超过一定范围后，影响不大，
D-?
，d↓
，到一定捻度后，d变化不大，捻度↑
，d又有增加趋势。
（4）对手感、光泽的影响：
?
，手感硬，光泽差
（5）对纱的均匀度的影响：
加捻使表现均匀度变差。
（∵加捻时，粗处的捻度少，细处的捻数多）
2.加捻对股线的影响
（1）股线强力一般：
股线强力＞组成股线的单纱强力之和原因：
①并合改善了条干均匀度②并合作用使单纱之间及纤维之间的接触压力↑
，不易滑移。
同捻时—①a单纱较大，则股线强力随↑
而↓
②a单纱较小，则股线强力随a股线↑
先↑
后↓
异捻时--①a股线↑
，股线强力先可能↓
，到一定程度后再↑
②a股线/a单纱=1.414，股线强力最大。
（2）股线伸长率?
％
同捻——纤维的倾角随a股线↑
而↑
，∴?
％↑
异捻——随着a股线
，纤维倾角先是↓
，而后↑
％也是先↓
而后↑
（3）股线光泽取决于表面纤维倾斜程度，倾斜程度大，光泽差，手感硬。
股线异捻，且a股线/a单纱=0.707时，
——外层捻幅为0，即纤维平行于股线轴线，此时股线光泽优良，手感柔软试分析棉纤维转曲，细羊毛卷曲及化学短纤维卷曲各自形成的原因；
并给出描述纤维卷曲性状的指标，说明它们的含义。
棉纤维转曲：
棉纤维次生层分为三个基本层：
S1,S2,S3.转曲是由于次生层S2中的原纤螺旋排列所致。
细羊毛卷曲：
是由于内部结构中的正、偏皮质细胞呈双边结构或偏皮芯结构或不均匀的混杂结构所致。
化学短纤维：
化学纤维一般都要人为赋予卷曲以改善其可纺性和织物性能。
赋予化纤卷曲的方法：
机械卷曲法—利用纤维热塑性（暂时卷曲）；
复合纺丝法—利用内部结构的不对称经热处理（永久卷曲）；
三维卷曲法等方法。
表示纤维卷曲性能的指标
卷曲数：
指每厘米长纤维内的卷曲个数，是反映卷曲多少的指标。
2、卷曲率：
指纤维单位伸直长度内，卷曲伸直长度所占的百分率（或表示卷曲后纤维的缩短程度）。
3、剩余卷曲率指纤维经加载卸载后卷曲的残留长度对卷曲伸直长度的百分率。
反映卷曲牢度的指标，数值越大，表示回缩后剩余的波纹越深，即波纹不易消失，卷曲耐久。
4、卷曲弹性率指纤维经加载卸载后，卷曲的残留长度对伸直长度的百分率。
反映卷曲牢度的指标。
数值越大，表示卷曲容易恢复，卷曲弹性越好，卷曲耐久牢度越好。
一般短纤维约为10％。
写出POY、DTY、FOY、ATY四种变形丝的中文全称并从结构与性能上比较变形丝、短纤纱、普通长丝的特点。
POY——预取向丝，DTY——拉伸变形丝，FDY——全拉伸丝，ATY
——空气变形丝短纤纱：
①纱线表面有毛茸且长短不一，光泽暗淡，覆盖性好；
②纱中纤维有径向转移，幅度较大，纱线较蓬松，手感暖和；
③易起球，易玷污；
④纤维强力没有被充分利用，延伸性与捻度有关；
⑤吸湿性好，静电少，与皮肤接触舒适透气；
⑥短纤纱的加工过程复杂，工序长。
普通长丝纱：
①具有挺直的、光滑的外观，表面无毛羽，一般光泽较强，织物有丝感；
②蓬松性差，手感凉滑，不易起球，不易沾污，易勾丝，覆盖性差；
③纤维强力被充分利用，延伸性较小，尺寸稳定性好；
④吸湿性取决于纤维成分，热塑性纤维吸湿差，易产生静电，不透气；
⑤一般很少加捻或捻度很高；
⑥加工较简单，大大地缩短了工序。
变形纱：
同时具有短纤纱和长丝纱的特征。
①发送了纱的吸湿性、透气性、柔软性、弹性和保暖性等性能；
②纱线表面暗淡有绒毛，蓬松或有弹性，手感柔软，从而提高了覆盖能力；
③纤维强力利用程度略差于长丝纱，延伸性与加工方法有关；
④其织物尺寸稳定性高，保形性好；
⑤保持了合成纤维织物易洗快干的特点；
⑥加工比长丝复杂。
POY：
预取向丝；
DTY：
牵伸丝;
FOY：
全取向丝;
ATY：
变形丝短纤纱（结构特征）纱表面有毛羽，纱中心部分纤维的聚集密度高；
纱的线密度和外观直径不匀，加捻使纱线表表面的纤维倾斜；
纱线表面有纤维结、大肚纱、粗节、细节等疵点。
（外观特点）织物具有自然特征--
茸毛状外观，有变化规则的细粒状，有一定的粗糙度和柔软性，有良好的膨松度和覆盖能力，光泽较好。
长丝：
（结构特征）纱中纤维的平行度好，密集程度高，表面光滑。
（外观特点）织物透明度高，光泽强，但膨松性、覆盖能力较差，冷感性强。
变形丝：
（结构特征）变形工艺使长丝中的纤维呈高度的非平行排列，纤维密集程度低，表面有丝圈、丝辫等突出，表观粗细均匀。
（外观特点）
织物具有高度的膨松度和覆盖能力，手感柔软，织物中的粒状外观比短纤纱更明显更均匀2、试述纱线中纤维转移的主要理论解释、影响因素、表征方法和纤维转移的作用，并讨论环锭纱、转杯纱和单须条分束纱在此方面的同异性。
纱线转移是由于纤维本身性质的差异和纱中不同位臵纤维所受力学作用不同，会造成纤维在纱中原螺旋线上的向内或向外移动，主要原因是纤维在扁平须条的位臵不同（几何机理）和纱中纤维所走的路径不同（张力机理）。
（一）目前关于纱线中纤维转移的主要理论解释有：
（1）纤维张力变化机理:
该理论认为在纺纱过程中由于外层纤维的螺旋线轨迹长，纤维内应力大，而内层纤维相对螺旋轨迹较短，内应力小，甚至为负值，这样内外层纤维就会交换位臵来达到结构的平衡。
转移的条件为加捻张力Ty《=6r
（1-cos?
），r为纤维单位伸长率时形成的张力。
中间纤维发生转移前，必须是张力首先为零，而且纤维必须有一定程度的起拱，纤维才有可能发生转移，这就是张力导致转移的机理。
（2）纤维转移的几何机理该理论认为扁平带状纤维束的圈捻是纤维转移的几何机制，扁平带状纤维束先形成空心卷筒，随之纤维束按最稳定排列而崩塌形成实心状圆柱体纤维，纤维束的一边转移至纱内部。
（纤维在扁平须条上的位臵不同，当扁平带状须条发生包卷或圈捻时，上层纤维会进入纱体的芯层，下层的纤维留在纱体的表面，两侧的纤维在纱芯和纱表面过渡）。
（三）实际纤维束加捻中的转移机理实际这两种转移机理并不互相排斥，在低张力时由于张力机理的作用，转移频率很高，这时张力机理起主导作用；
在高张力时，转移频率将降低，但并没有消失，这时几何机理起主导作用，因为几何机理取决于是否发生圈捻，转移频率与张力无关。
环锭纺纱时，纺纱张力远远低于停止发生转移的临界张力，且须条为扁平带状，故在扁平须条成纱三角区中，张力和几何机理共存。
一方面由于纺纱张力的作用使外层纤维或罗拉夹持的纤维束两侧的纤维不断地向中间松弛纤维挤压而形成转移。
另一方面由于几何机理的作用，使具有初捻的扁平纤维束形成圈捻而造成纤维的转移，这种转移的频率较低。
即几何转移的周期较长且不受张力影响。
在转杯纺中，纤维须条截面为三角形，在气流和离心作用下，须条堆砌紧密，又无初始捻度，故几何机理作用极小，一般靠张力机理。
但纺纱为自由端纺纱，有效张力很小，故转移幅度很小。
由于在加捻成形引出时，不断有纤维附着，在主体纱外层包缠较多的纤维，形成内外层的结构。
在长丝纱加捻时，张力和几何机理都起着重要的作用，但理论计算转移频率一般比实测值低。
（四）纤维转移表征指标
（1）转移系数C，C=1时纤维为弯曲转移，C=0时纤维不转移，C值越大，纤维转移愈大；
（2）单位长度的切割数Nc，Nc越大，说明纤维转移越多，越频繁，Nc为0时纤维没有转移；
（3）转移特征数：
纤维的平均位臵、转移幅度和转移率。
（五）影响因素可以定性地认为：
（1）纤维的长度L越长，向心力N越大，纤维越易被挤入纱芯。
（2）初始模量E越小，N小，纤维越易在纱的外层。
（3）伸长率大的纤维易于分布在外层（4）纤维截面积A大的N也大，而且抗弯刚度大，故挤入内层的向心力大。
但截面积大，位阻也大，所以分布在内层还是外层是个复杂的问题。
3、试述纤维导电机制及其基本特征和导电机制的判析方法，并讨论影响纤维及其集合体导电性的因素，纤维导电性的测量与表征。
一、纤维导电的基本机制及其基本特征纤维导电的主要机制是离子导电。
对于纤维高分子材料来说，其在理论上应是近绝缘体。
但是由于纤维不是纯高分子物质，存在水分、杂质等其他低分子物质，这导致了纤维的导电性比理论值高，并且纤维的大分子上总是存在一些不稳定的极性基团和原子，而且并非所有的电子都牢靠地束缚在分子和原子上，因此总存在一定的载流子（电子和离子），这种载流子在外界电场、温度和压力作用下会增多，甚至呈几何级数地增加，所以，纤维具有一定的导电性，纤维的导电主要取决于纤维中的附属物，其次与纤维分子本身的导电性以及外界条件的作用有关。
电导率在10-9—10-15之间。
二、导电机制的辨析方法电子导电的特点是：
1.分子的相互密集排列有利于电子的跳跃通过，甚至能产生π电子轨道的交叠，形成电子的直接通道而加快电子的迁移速度，导电性增加2.光照条件物质时电子导电会产生霍尔效应；
3.电子导电在两极间不产生电解物。
4.电子导电随外界压力增大，导电性增加；
5.电子导电随温度升高，导电性开始变化不大，随后降低。
6.电子导电的极化时间极短。
离子导电的特点是：
1.离子导电随分子间的空间增大而增大，即纤维的自由体积越大导电性越好；
2.离子导电在两电极端往往会产生电解物，即有明显的电解沉淀物；
3.离子导电因本身导电载流子的体积较大，因此受空间位阻和约束较大，物质密度小，环境温度高，外界压力低，导电性好；
4.温离子导电中，温度的增高随离子的产生和迁移速率的改变起着积极的作用，而对离子定向运动的热扰作用较小，所以温度的升高可使纤维导电明显提高。
5.离子的极化速度较慢，与时间有关.
综上所述，根据温度的影响，压力（对材料加压）的作用，极化的快慢程度，电解物的产生以及是否有霍尔效应，可以判断纤维的导电作用机制。
三、影响纤维及其集合体导电性的因素1.从电导率公式电离离子数看：
N=2?
1+?
2?
Tε
n0:
材料固有的极性或可被电离的粒子数，该值显然取决于纤维中的含水、含杂量；
T为环境温度，越大电导率上升；
为介电数，越大导电越好；
E0为真空状态的电离能，即粒子的最小溢出能，越小，电导性越好。
2.从离子迁移速率看离子的自振频率v、电荷量q、一次迁移距离的平方a2越大，迁移速率越大，离子发生迁移的活化能以及温度有关。
3.从通常因素看：
纤维的结构因素：
（1）纤维的相对分子质量或聚合度，纤维大都为线型大分子构成，故相对分支质量大，聚合度大，链长，电子通道的连续性强，电子导电性好，而正由于相对分子质量大，端基数、游离基的分子少，离子导电少，纤维以离子导电为主，故相对分子质量的增大，导电性下降；
（2）纤维的聚集态结构，随着纤维的结晶度和取向度增加，纤维自由体积减少，各项异性增大，离子导电性下降，导电的各项异性增大。
杂质与空隙：
纤维的导电为离子导电，杂质的增加有利于增加可店里的粒子数，并使电离离子数增加，由此提高纤维的导电性。
空隙的增加有两个方面的作用，一是为离子的迁移提供较多的空间或通道，使离子的运动速度提高，一是空隙的增加有利于水分子的进入和极性分在空隙表面的存留，有利于导电粒子的增加，也能提高纤维的导电性；
温度与湿度：
温度与湿度增加，导电性增强；
四、纤维导电性的测量与表征
（1）体积比电阻ρ
v
体积比电阻是指单位长度上所施加的电压U，相对于单位截面上所流过的电流I之比，其值是电阻率，单位Ω
〃
cm。
（2）表面比电阻ρ
s
纤维柔软细长，体积或截面积难以测量，而通常纤维导电主要发生在表面，因此采用表面比电阻ρ
s表达。
ρ
s是单位长度上的电压（U/L）与单位宽度上流过的电流（I/H）之比，单位欧姆Ω
（3）质量比电阻ρ
m
考虑纤维材料比电阻测量的方便，引入质量比电阻ρ
m概念，即单位长度上的电压（U/L）与单位线密度纤维上流过的电流（I/（W/L））之比，单位是欧姆〃
克／
厘米2（Ω
g/cm2）。
影响纤维比电阻的因素：
主要有内部因素和外部因素。
内部因素：
指纤维的内部结构，由于非极性分子组成的纤维，导电性能较差，比电阻较大；
聚合度较大、结晶度较大而取向度较小的纤维比电阻也较大。
外部因素：
主要指外界大气条件、纤维的附着物和测量方法等。
干燥的纤维导电性能极差，比电阻很大，吸湿后纤维的导电性能有所改善，比电阻下降；
纤维的比电阻随温度的升高而降低；
纤维上的附着物，特别是附着具有吸湿能力和导电能力的杂质，都会降低纤维的比电阻，从而增加纤维的导电性能，合成纤维添加抗静电剂，能大大降低纤维的比电阻，提高其导电性能，改善纤维的可纺性；
测试纤维比电阻所采用的电压高低、测定时间长短和使用的电极材料等，对纤维比电阻的测定有一定的影响，电压高，比电阻小测量时间长，测量比电阻值增高。
38、何谓纺织材料的介电常数和介电损耗？
分析讨论影响介电常数的因素和介电性能在纺织材料结构和性能测试研究中的应用。
（一）介电常数在电场中，不导电的介质内的电子会因电场的作用而极化，产生与外界电场方向相反的电场，减小电容器的带电荷板间的电热差，增加电容器的电容量。
介质损耗纺织材料及水分子，在交变电场作用下，会发生极化现象，分子部分沿着电场方向定向排列，并随着电场方向的变换不断作交变取向运动，使分子之间不断碰撞和摩擦，引起介质发热。
介质在电场作用下引起发热而消耗能量，称之为介质损耗。
（二）影响介电常数的因素
（1）纤维内部结构对介电常数的影响：
纤维内部结构对介电常数的影响较大的因素有纤维大分子的分子量、大分子中极性基团以及纤维的堆砌密度。
分子量较小和堆砌密度较大的纤维材料的介电常数较大；
纤维大分子的极性基团的数量和极性的强弱对介电常数影响很大，无极性基团的纤维相对介电常数较小。
通常，极性基团愈多，基团的极性愈强，纤维材料的介电常数越大，但当极性基团在纤维大分子上处于特定位臵或某些强极性基团之间形成强耦合而使偶极矩恰好叠加抵消时，相对介电常数较小；
就取向而言，纤维分子的取向越高，在电场作用下的介电常数的各向异性亦越大，通常顺分子取向方向的介电常数高于垂直于纤维分子取向的介电常数，即纤维在同一方向上，取向排列程度越高其集合体在此方向上的介电常数越大；
对纤维的结晶结构来说，不同晶格形式的材料，微观上对质点的作用和约束不同，故介电常数不同。
结晶度的增加对电子极化和原子计划的整体作用会越高，对取向和界面计划就极为困难，一般来讲，结晶度增大，介电常数变小。
（2）外部因素对介电常数的影响影响纤维材料介电常数的外部因素主要有空气温湿度、杂质和交变电场频率。
纤维的回潮率或含水率越大，纤维介电常数也越大；
当纤维含有杂质时，介电常数通常也会增大；
温度对纤维介电常数的影响一般较少，其重要原因是：
温度升高，纤维膨胀，纤维自由体积增大，有利于纤维极性基团和低分子物的极化和转动，有利于纤维中带电粒子的运动，即有利于分子的取向和界面极化，但温度升高，会导致纤维分子的极性基团、低分子物和带电粒子的热运动，干扰纤维的极化，极化又呈减弱趋势，对纤维高分子材料来讲，通常自由体积增大的作用明显，故一般随温度上升，介电常数略微增大；
极板间的电压越高，电场强度越大，而填充纤维的极化程度为非线性增高，介电常数值会增大；
介电常数随外加电场频率的增加而减小。
人们利用空气的介电系数小于纺织材料这个原理，设计了电容式电子条干均匀度测定仪。
当纱条试样连续通过由两个金属平板组成的空气电容器时，电容器的介质仍和纤维与空气的混合物，各段纱条所含纤维数量的变化，会引起电容量的变化。
利用介质损耗原理，可以对纺织材料加热烘干。
高频加热干燥法也是利用这一原理检测纺织材料的含水的多少。
说明纺织材料静电测量的意义，表示静电性能的指标，及静电测量方法。
纺织生产中消除静电的方法，织物的防静电措施。
所谓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.纤维加工中产生静电将引起绕皮辊或罗拉，引起纱条和丝束分离、织造开口不清、飞花和粉尘积聚、棉网成网不良以及放电等。
其结果造成产品质量问题，危害生产
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