纤维结构和基础知识纺织材料学课件.ppt
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- 纤维结构 基础知识 纺织 材料 课件
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1、第一章第一章 纤维结构基础知识纤维结构基础知识 一、一、纤维大分子链的化学组成及连接方式纤维大分子链的化学组成及连接方式二、纤维高分子材料的聚集态结构二、纤维高分子材料的聚集态结构三线型非晶态高聚物的物理形态三线型非晶态高聚物的物理形态1.纤维大分子结构纤维大分子结构一、一、纤维大分子链的化学组成及连接方式纤维大分子链的化学组成及连接方式 纤维大分子是由许多结构相同或相近的结构单元(单基)以化学健的纤维大分子是由许多结构相同或相近的结构单元(单基)以化学健的方式连接而成的线型长链分子。由于纤维材料的分子量很大,约在一万以方式连接而成的线型长链分子。由于纤维材料的分子量很大,约在一万以上,因而被
2、称为上,因而被称为“大分子大分子”或或“高分子高分子”。(a)网状型 (b)枝杈型 (c)直线型图2-1 纤维的长链分子2.纤维大分子链的支化、构型:纤维大分子链的支化、构型:一、一、纤维大分子链的化学组成及连接方式纤维大分子链的化学组成及连接方式3.3.链原子的类型与排列链原子的类型与排列(1)碳链高分子:主链是以碳原子的共价键(C-C健)形式组成大分子链;(2)杂链高分子:主链是由两种以上的原子(如C-O、C-N、C-S等)以共价键相连接而成;(3)元素有机高分子:大分子主链上含有磷、硼、吕、硅、钛等元素,并在其侧链上含有有机集团。按构成主链的化学组成不同,纤维大分子可以分为以下三类:按构
3、成主链的化学组成不同,纤维大分子可以分为以下三类:4.纤维大分子的单体、链节、聚合度:纤维大分子的单体、链节、聚合度:高分子化合物的相对分子质量虽然很大,但其化学组成一般却比较简单。高分子化合物的相对分子质量虽然很大,但其化学组成一般却比较简单。例例 聚氯乙烯的分子是由许多氯乙烯结合而成:聚氯乙烯的分子是由许多氯乙烯结合而成:单体单体聚合物聚合物聚合度聚合度链节链节*平均聚合度平均聚合度 n 链节的式量链节的式量=高聚物的平均相对分子质量高聚物的平均相对分子质量简写:简写:CH2CHCH2ClCHCH2ClCHCln CH2=CHC lnCH2CHCl链节链节单单 体体聚合成高分子化合物的低分
4、子化合物聚合成高分子化合物的低分子化合物链链 节节组成高分子链的重复结构单元组成高分子链的重复结构单元聚合度聚合度高分子链所含链节的数目高分子链所含链节的数目则纤维大分子的通式可简约表达为:5.纤维大分子链的单基、侧基、端基纤维大分子链的单基、侧基、端基及聚合度:及聚合度:锦纶分子式:涤纶分子式:R R R R R R A/A A A A A A A/如果纤维大分子的通式可简约表达为:则式中A为单基,则A/、A/为分子的端基,R为侧基。5.纤维大分子链的单基、侧基、端基:纤维大分子链的单基、侧基、端基:单基的定义:构成纤维大分子主链的基本结构单元称为“单基”。侧基的定义:分布在大分子主链两侧并
5、通过化学键与主链连接的化学基团。端基的定义:指大分子主链两端的结构单元,且与主链单基结构有很大差别的基团。R R R R R R A/A A A A A A A/单基的化学结构、官能团的种类决定了该材料的最基本的物质属性,即耐酸、耐碱、耐光以及染色等化学性能。侧基的结构、性能对于大分子的柔顺性、凝聚态和功能化都具有重要影响。端基对于纤维的热、光学的稳定能等性能具有重要影响。聚合度对于聚合物的加工型、最终纤维的性能等都具有较大的影响,棉、麻的聚合度高,成千上万;羊毛576;蚕丝400;粘胶300600;化学纤维聚合度不宜过高。同时一根纤维中各个大分子的n不尽相同,具有一定的分布。6.常用纤维的单
6、基常用纤维的单基n纤维素纤维:纤维素纤维:-葡萄糖剩基葡萄糖剩基n蛋白质纤维:蛋白质纤维:-氨基酸剩基氨基酸剩基n涤纶:对苯二甲酸乙二酯涤纶:对苯二甲酸乙二酯n锦纶:己内酰胺锦纶:己内酰胺n丙纶:丙烯丙纶:丙烯n腈纶:丙烯腈腈纶:丙烯腈7.纤维大分子链的内旋性、构象及柔曲性纤维大分子链的内旋性、构象及柔曲性分子的内旋转示意图 1 1、内旋性、内旋性: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。2 2、构象、构象: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。8.
7、纤维大分子链的内旋性、构象及柔曲性纤维大分子链的内旋性、构象及柔曲性蛋白质的两种二次结构(构象)8.纤维大分子链的内旋性、构象及柔性纤维大分子链的内旋性、构象及柔性3 3、柔性、柔性: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。二、纤维高分子材料的聚集态结构二、纤维高分子材料的聚集态结构1.分子间的相互作用分子间的相互作用作用力的类型作用力的类型 共价键 主价力(又称化学键)配位键 作用力的类型 离子键 次价力(又称分子间力,包括:范德华力、氢键)高分子链的形成主要靠主价力(化学键)高分子链聚集成高聚物主要靠次价力(分子间的力)。二、纤维高分子材料的聚集态结构二、
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