影响纤维集合体导热性的主要因素

１．环境温湿度　
随着环境温度的提高，纤维内部大分子的运动能力提高，因分子运动传递的热能也会增加。表１１－４中的数据说明了几种纤维集合体导热系数与温度的关系。纤维内部的水分随相对湿度的变化而变化，相对湿度越高，纤维内部的水分越多，测得的纤维导热系数越大，而且这个变化要比温度引起的变化大得多。
  c+ P& k% v- i随回潮率的增加，纺织材料保温性能下降，冰凉感增加，导热系数上升，点燃温度上升，玻璃化转变温度下降，热收缩率上升，抗熔孔能力有所改善。回潮率的变化对材料热学性质的影响是很大的。
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几种纤维集合体导热系数与温度的关系
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	纤维 ; e/ h& c9 ^& h5 X	1 X3 k+ S( J% U8 U. ?/ T0 h' } 导热系数λ［Ｗ／（ｍ·℃）］ ' U& T, w  a# i) t
# G, I% |" T/ J7 L* ] ０℃		３０℃ , Q; f  K# F- F% ^	１００℃
棉 ) I" B- ?; e: W2 t6 b' O! _" t0 x	2 S5 n* Y* g7 ]" g ０．０５８	' `2 f7 @+ f5 G ０．０６３ 5 R# V" f, K) u& J. v4 Y# A7 j, A+ m	０．０６９
& Q* ~$ Q: |8 t) W$ }) d% M; b 绵羊毛 ( A! [* A7 Z+ h; A5 g  t; v, }9 t& [	０．０３５ / d  r" Z' G& \; X4 X/ g	０．０４９ + r, A* ]& @2 C. i/ F( \	7 ^1 J) \4 [7 S% x( c" w ０．０５８ 6 g9 p/ n% r' ^( ?5 W: |4 @/ [1 [
( j1 q( C# R8 l+ ~( O9 n 桑蚕丝 $ I& L" |7 |/ W	０．０４６	3 N6 G1 r, v* J" h. G. e ０．０５２ ( T3 D, m8 E% q) _# R# {# r. S' V# Y	- y& Y9 N# q$ c9 d ０．０５９ 0 e' d' |$ y! z
+ ?% v2 Q( l' x( l" K) e 亚麻 $ h0 R& |/ Q( g0 K3 {	０．０４６ 5 L5 O" Y6 I* S0 _- M* l( ]1 U9 v+ v6 w	０．０５３ 6 T% }( L$ N1 [- }/ g; H0 s	０．０６２

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" a7 X  j' P& h  E, G4 Y纺织材料在吸湿和放湿过程中还有明显的热效应，即吸湿放热或放湿吸热。空气中的水分子被纤维大分子上的极性亲水基团吸引而结合，使水分子的运动能量降低，所降低的能量转换为热能释放出来，其值相当于水分子的凝结潜热。这种热效应可以用以下两个指标来表示。
（１）吸湿微分热：它是纤维在某一回潮率状态下，达到完全润湿时吸附１ｇ水所放出的热量，单位为Ｊ／ｇ（水），且回潮率状态不同，吸湿微分热不同。实验表明各种干燥纤维的吸湿微分热大致接近，为８３０～１２５６Ｊ／ｇ。各种常见纤维吸湿微分热与回潮率关系如图所示，可以看出它们的曲线形状基本相同，这说明它们吸湿能力虽有差异，但吸湿过程和吸湿机理基本相同。
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几种常见纤维的吸湿微分热

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2 I  K( Q) j  S" C) u5 z; T. z（２）吸湿积分热：它是１ｇ干燥纤维在某一回潮率状态下，吸湿达到完全润湿时，所放出的总热量，单位为Ｊ／ｇ（干燥纤维）。由于是到达完全润湿状态，所以也有人称其为“润湿热”。常见干燥纤维的吸湿积分热分别为：棉４６．１、绵羊毛１１２．６、桑蚕丝６９．１、苎麻４６．５、黄麻８３．３、亚麻５４．４、黏胶纤维１０４．７、锦纶３１．４、涤纶５．４、维纶３５．２、醋酯纤维３４．３、腈纶７．１，单位均为ｋＪ／ｇ，可以看出各种纤维的吸湿积分热差异很大，这说明它们的吸湿能力差异很大。纤维吸湿积分热与回潮率的关系如图所示。

几种常见纤维的吸湿积分热

在吸湿放热或放湿吸热发生时，纤维的导热系数也是波动的，要比较纤维间的导热系数，应在纤维达到吸湿平衡后进行测试。
纤维的吸湿和热效应实际上是紧密联系的，吸湿达到平衡时，热的变化也达到平衡，而且纤维内部水分的扩散和热的传递都需要一个过程。纤维吸湿的热效应除了对纺、织、染整加工工艺构成影响外，在纺织材料储运过程中必须注意纤维的吸湿放热现象，注意保持通风、干燥，否则可能会使纤维吸湿发热而产生霉变，甚至引起自燃。

２．体积质量　
纤维集合体的导热系数λ与其体积质量δ的关系如下图所示，选取合理的纤维集合体体积质量是获得良好保暖性的保证。当纤维集合体的体积质量小于δｋ时，虽然集合体中保有较多的空气，但在风压的作用下对流传导较大，保暖性变差；当纤维集合体的体积质量大于δｋ时，纤维间良好的接触使得热传导能力提高，保暖性变差。实验表明，在没有气压差的条件下，纤维集合体的体积质量为０．０３～０．０６ｇ／ｃｍ３，即达到δｋ时，导热系数最小，纤维集合体的保暖性能最好。因此，通过制造中空纤维、增加纤维卷曲，使纤维集合体能保有较多的静止空气，这已成为提高化学纤维保暖性的重要途径。
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纤维集合体的导热系数λ与其体积质量δ的关系

# h: ], }0 K, {/ B" v３．纤维的排列状态　
集合体中纤维的排列状态影响着纤维间的接触面积的大小，接触面积越大，热传导能力越强；纤维间的平行排列程度会导致集合体热传导性能的各向异性，同时和热源的方向性关系也会影响集合体的导热性能，如纤维的轴向和热的传递方向一致，将使集合体的热传导能力明显上升。
( D8 X2 u7 d0 }# }" Q1 J４．纤维的形态　
纤维的粗细、横截面形状、卷曲、中空等状态都会影响纤维集合体的导热系数。这些因素主要从三个方面产生影响，一是形态导致纤维集合体中维持静止空气而使导热系数下降；二是形态导致纤维间接触面积减小而使导热系数下降；三是形态导致纤维集合体中直通孔隙的减少而使导热系数下降。
( B$ ^& m! R( I3 O异形截面的纤维随着轮廓凹凸状况的变化，尤其是多沟槽化会使纤维集合体的导热系数下降；卷曲丰富的纤维有利于长时间维持纤维集合体的蓬松；在相同体积和密度条件下，细的纤维可以形成更少直通性的空间，维持更多的静止空气；中空纤维的空腔非常有利于保持静止空气，但单孔大中空的纤维抗压扁能力较差，使用效果不好，新型的多孔（如４孔、７孔等）中空纤维比较有效地解决了这个问题。
7 }0 {3 x  t" G2 n# A5 p５．其他　
在固体表面、固·气界面上一般均吸附气体分子以及很薄的气体稳定区，因此，在固体·气体界面上也有热阻，它们也影响热传导系数的数值。
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