化学纤维的主要品质指标及其检测方法.doc

第四节 化学纤维的重要品质指标及其检测方法
纤维的品质是指对纤维制品的使用价值有决定意义的许多指标的总体而言。反映纤维品质的重要指标有物理性能指标，涉及纤维的长度、细度、比重、光泽、吸湿性、热性能、电性能等；机械性能指标，涉及断裂强度、断裂伸长、初始模量、回弹性、耐多次变形性等；稳定性能指标，涉及对高温和低温的稳定性、对光－大气的稳定性、对化学试剂的稳定性及对微生物作用的稳定性等；加工性能指标涉及纤维的抱合性，起静电性和染色性等；短纤维的附加品质指标涉及纤维长度、卷曲度、纤维疵点等[1]。
　　一、细度
　　细度是纤维粗细的限度。分直接指标和间接指标两种。直接指标一般用纤维的直径和截面积表达，由于纤维截面积不规则，且不易测量，通常用直接指标表达其粗细的时候并不多，故常采用间接指标表达。间接指标是以纤维质量或长度拟定，即定长或定重时纤维所具有的质量（定长制）或长度（定重制），在化学纤维工业中通常以单位长度的纤维质量，即线密度（Linear density）（旧称纤度）表达，常用的有以下三种表达方法。
（一）表达方法
　　1．特（tex）或分特（dtex）特或分特是国际单位制（法定计量单位）。1000米长的纤维的重量克数称为特；其十分之一为分特。由于纤维细度较细，用特数表达细度时数值较小，故通常以分特表达纤维的细度。
　　对同一种纤维来讲（即纤维的比重一定期），特数越小，单纤维越细，手感越柔软，光泽柔和且易变形加工[2]。
　　2．旦（denier）9000米长的纤维的重量克数称为旦，对同一种纤维来讲（即纤维的比重一定期），旦数越小，单纤维越细。旦为线密度的非法定计量单位。1旦=9特。
　　3．公制支数公制支数简称公支，指单位质量（g）的纤维所具有的长度（m）。对同一种纤维而言，支数越高，表达纤维越细。公制支数为线密度的非法定计量单位。
　　特或分特、旦数和支数的数值可互相换算，关系如下：
　　旦数×支数=9000
　　特数×支数=1000
　　旦数=9×特数
　　分特数=10×特数
（二）测定方法
　　化学纤维细度的测定方法有直接和间接法两种。直接法用得最广的是中段切取称重法。间接法运用振动仪或气流仪测定纤维的细度[3]。国际上推荐采用振动法来测量单根化学纤维的线密度。由于振动法是在单根纤维上施加规定张力使其伸直的情况下测量其线密度的，故测量结果比较准确，特别是卷曲较大的纤维以及需要测试单纤维相对强度时，采用振动法更具优越性。
　　在化纤生产中，因原材料、设备运转状态和工艺条件的波动都会使未拉伸丝、拉伸丝的条干不均匀。因此，测定纤维沿长度方向的条干均匀度是衡量纤维质量变化的重要指标，它影响纤维的物理－机械性能与染色性能，还影响纤维的纺织加工性能及织物外观[4]。一般采用乌斯特（Uster）条干均匀度仪进行测定，测定结果以平均差系数U%、均方差系数CV%、极差系数R 表达。
二、吸湿性
　　吸湿性（moisture absorption）是纤维的物理性能指标之一，通常把纤维材料从气态环境中吸取水分的能力称为吸湿性。
（一）吸湿性指标
　　1．回潮率与含水率纤维材料中的水分含量，即吸附水的含量，通常用回潮率（Moisture regain）或含水率（Moisture content）表达。前者是指纤维所　　含水分的质量与干燥纤维质量的比例，后者是指纤维所含水分质量与纤维实际质量的比例。化纤行业一般用回潮率来表达纤维吸湿性的强弱。
　　2．标准状态下的回潮率与公定回潮率各种纤维的实际回潮率随环境温湿度而变，为了比较各种纤维材料的吸湿能力，将其放在统一的标准大气条件下（　　20℃、65％相对湿度）一定期间后，使它们的回潮率在“吸湿过程”中达成一个稳态值，这时的回潮率为标准状态下的回潮率。
在贸易和成本计算中，纤维材料往往并不处在标准状态，为了方便计重和核价的需要，必须对各种纤维材料的回潮率做出人为统一规定，称之为公定回潮率。各种纤维在标准状态下的回潮率和我国所规定的公定回潮率（Fficial regain）如表1-4：
表1-4 纤维在20℃、65％相对湿度下的回潮率和我国所规定的公定回潮率

纤维
标准状态下的回潮率/％
公定回潮率/％
纤维
标准状态下的回潮率/％
公定回潮率/％
蚕丝
9
11.0
维纶
3.0～5.0
5.0
棉
7
8.5
锦纶
3.0～5.0
4.5
羊毛
16
16.0
腈纶
1.2～2.0
2.0
亚麻
7～10
12.0
涤纶
0.4～0.5
0.1
苎麻
7～10
12.0
氯纶
0
0
粘胶纤维
12～14
13.0
丙纶
0
0
醋酯纤维
6～7
7.0
乙纶
0
0
从表中可见，天然纤维和再生纤维的回潮率较高，合成纤维的回潮率较低。
（二）吸湿性的检测方法
按照吸湿性的测试特点，大体可分为两类：直接测定法和间接测定法。
直接测定法是直接获取纤维中水分重量的测定方法，从而计算出含水率或回潮率。如烘箱法、红外线辐射法、吸湿剂干燥法、真空干燥法等。其中烘箱法应用最广。
间接法测定法是运用纤维材料中含水多少与某些物理性质（如电阻、电容、水分子振动吸取性能等）密切相关的原理，通过测量这些性质来推测含水率或回潮率，如电阻测试法、电容测试法。这类方法测量迅速、不损伤纤维、可在线测量，但干扰因素较多，结果的稳定性和准确性受到影响。
三、密度
纤维的密度（densities），是指单位体积纤维的质（重）量，常用单位为g/cm3 。由于物质组成、大分子排列堆砌以及纤维形态结构不同，各种纤维的密度是不同的，重要化学纤维品种中，丙纶的密度最小，粘胶纤维的密度最大，重要纺织纤维的密度见表2-2。
表1-5 重要纺织纤维的密度
纤维
密度/g/cm3
纤维
密度/g/cm3
粘胶纤维
1.50～1.52
氨纶
1.54
涤纶
1.38
棉
1.32
锦纶
1.14
羊毛
1.32
腈纶
1.14～1.17
蚕丝
1.33～1.45
维纶
1.26～1.30
麻
1.5
丙纶
0.91

测定纤维密度的方法很多，有液体浮力法、比重瓶法、气体容积法、液体温升悬浮法和密度梯度法等。其中密度梯度法精确度较高，也较简朴。
四、拉伸性能
纤维材料在使用中会受到拉伸、弯曲、压缩、摩擦和扭转作用，产生不同的变形。化学纤维在使用过程中重要受到的外力是张力，纤维的弯曲性能也与其拉伸性能有关，因此拉伸性能是纤维最重要的机械性能。它涉及强力和伸长两个方面，因此又称强伸性能。表达材料拉伸过程受力与变形的关系曲线，称为拉伸曲线。它可以用负荷－伸长曲线表达，也可用应力－应变曲线（Stress- strain curve）表达。图1-3为几种常见纤维的应力－应变曲线。

应力－应变曲线初始阶段为弹性区域，在这区域中纤维分子链产生弹性形变，互相间没有大的变位。超过这一范围后为延性区域，外力克服分子间引力，使分子链间产生滑移，纤维应力较小的增长会产生较大的延伸，应力去除后发生不可回复的剩余应变，图1-4中所示，
（一）断裂强度
断裂强度是表征纤维品质的重要指标，提高纤维的断裂强度可改善制品的使用性质。纤维的断裂强度，通常有以下几种表达方法：
1．断裂强力亦称绝对强力或断裂负荷，简称强力。即纤维材料受外界直接拉伸到断裂时所需的力，单位为牛顿（N），衍生单位有厘牛顿(cN)、毫牛顿(mN)、千牛顿(kN)等。各种强力机上测得的读数都是强力。强力与纤维的粗细有关，所以对不同粗细的纤维，强力没有可比性。
2．相对强度拉断单位细度纤维所需要的强力称为相对强度，即纤维的断裂强力与线密度之比，用以比较不同粗细的纤维拉伸断裂性质的指标，单位为N/tex。
3．强度极限纤维单位截面积上能承受的最大强力，单位为帕斯卡（Pa）。
4．断裂长度以自身重量拉断纤维所具有的长度，单位为千米（km）。
纤维的断裂强度通常用强力实验机测定。断裂强度高，纤维在加工过程中不易断头、绕辊，最终制成的纱线和织物的牢度也高；但断裂强度太高，纤维的刚性增长，手感变硬。
（二）断裂伸长
纤维拉伸时产生的伸长占本来长度的百分率称为伸长率。纤维拉伸至断裂时的伸长率称为断裂伸长率（Elongation at break），它表达纤维承受拉伸变形的能力。
断裂伸长率大的纤维手感比较柔软，在纺织加工时，可以缓冲所受到的力，毛丝、断头较少；但断裂伸长率也不宜过大，否则织物容易变形。普通纺织纤维的断裂伸长率在10% ～30%范围内比较合适。但对于工业用强力丝，则一般规定断裂强度高、断裂伸长率低，使其产品不易变形。
（三）初始模量
初始模量（Initial modulus）亦称弹性模量或杨氏（Young s）模量，为纤维受拉伸而当伸长为原长的1%时所受的应力，即应力－应变曲线（或称负荷—伸长曲线）起始一段直线部分的斜率，单位为 N/tex，如图1-5中直线 OY的斜率。初始模量表达试样在小负荷下变形的难易限度，反映了材料的刚性。

纤维的初始模量取决于高聚物的化学结构以及分子间互相作用力的大小。大分子柔性越强，纤维的初始模量就越小，也就容易发生形变。对于由同一种高聚物制得的纤维，若分子间的作用力愈大，取向度或结晶度越高，则纤维的初始模量就越大。
在重要的化学纤维品种中，以涤纶的初始模量最大，锦纶则较小，因而涤纶织物挺括，不易起皱；而锦纶则易起皱，保形性差。
（四）屈服应力与屈服应变
在拉伸曲线上，图线的坡度由较大转向较小时，表达材料对于变形的抵抗能力逐渐减弱，这一转折点称为屈服点（Yield point），如图1-5种的P点。屈服点处所相应的应力和伸长就是它的屈服应力和屈服应变。屈服点是纤维开始明显产生塑性变形的转变点。一般而言，屈服点高的纤维，不易产生塑性变形，拉伸弹性较好，其制品的抗皱性较好。
（五）断裂功、断裂比功和功系数
断裂功（Work of rupture）是指拉断纤维时外力所作的功，也就是纤维受拉伸到断裂时所吸取的能量。如图1-6可知，断裂功就是曲线下所包含的面积（阴影部分）。目前的电子强力仪已经根据上述积分原理计算出了断裂功。断裂功的大小与试样的粗细和长度有关，所以对不同粗细和长度的纤维，没有可比性。为了能互相比较，常采用断裂比功。
断裂比功（Specific work of rupture）是指拉断单位线密度、单位长度纤维材料所需的能量，单位常用N/tex来表达。
负荷－伸长曲线下面积与断裂强力和断裂伸长乘积之比称为功系数。功系数越大，外力拉伸纤维所做的功越多，表白这种材料抵抗拉伸断裂的能力越强，其制品的使用寿命也就越长。各种纤维的功系数大体在0.36～0.65之间。
断裂功、断裂比功和功系数反映纤维的韧性，可用来表征纤维及其制品耐冲击和耐磨的能力。其他条件不变时，断裂功或断裂比功愈大，纤维的韧性及其制品的耐磨和耐冲击的能力愈好。当断裂强力、断裂伸长相同时，功系数大表达拉断时外力做功大，纤维坚韧。
几种常见化学纤维的拉伸指标见表1-6。
表1-6? 几种常见化学纤维的拉伸指标

纤维品种
断裂强度/N/tex
钩接强度/N/tex
断裂伸长率/%
初始模量/N/tex
定伸长回弹率/%
（伸长3%）
干态
湿态
干态
湿态
涤纶
高强低伸型
0.53～0.62
0.53～0.62
0.35～0.44
18～28
18～28
6.17～7.94
97
普通型
0.42～0.52
0.42～0.52
0.35～0.44
30～45
30～45
4.41～6.17
锦纶6
0.32～0.62
0.33～0.53
0.31～0.49
25～55
27～58
0.71～2.65
100
腈纶
0.25～0.40
0.22～0.35
0.16～0.22
25～50
25～60
2.65～5.29
89～95
维纶
0.44～0.51
0.35～0.43
0.28～0.35
15～20
17～23
2.21～4.41
70～80
丙纶
0.40～0.62
0.40～0.62
0.35～0.62
30～60
30～60
1.76～4.85
96～100
氯纶
0.22～0.35
0.22～0.35
0.16～0.22
20～40
20～40
1.32～2.21
70～85
粘胶纤维
0.18～0.26
0.11～0.16
0.06～0.13
16～22
21～29
3.53～5.29
55～80
富强纤维
0.31～0.40
0.25～0.29
0.05～0.06
9～10
11～13
7.06～7.94
60～85
醋酯纤维
0.11～0.14
0.07～0.09
0.09～0.12
25～35
35～50
2.21～3.53
70～90
（六）回弹性
材料在外力作用下（拉伸或压缩）产生的形变，在外力除去后，恢复本来状态的能力称为回弹性（Elastic recovery）。纤维在负荷作用下，所发生的形变涉及三部分：普弹形变、高弹形变和塑性形变。这三种形变，不是逐个依次出现而是同时发展的，只是各自的速度不同。因此，当外力撤除后，可回复的普弹形变和松弛时间较短的那一部分高弹形变（急回弹形变）将不久回缩，并留下一部分形变，即剩余形变，其中涉及松弛时间长的高弹形变（缓回弹形变）和不可复的塑性形变。剩余形变值越小，纤维的回弹性越好。
表征纤维回弹性的方法一般有两种：
1．一次负荷回弹性质——回弹率和弹性功测定的方法是先施加一定的负荷（或使产生一定的伸长），然后撤去负荷，经松弛一定期间（30s或 60s，视测定仪器和方法而定）后，测定剩余伸长。则回弹率可表达如下式及见图1-7。

式中：——可回复的弹性伸长；
——不能回复的塑性伸长或剩余伸长；
——总伸长。
弹性功可表达如下：

回弹率又有两种不同的测定方法：一种叫定负荷回弹率，另一种叫定伸长回弹率。

2．多次循环负荷回弹性质纤维在实际使用中不会只受一次拉伸而断裂，而是经受反复多次薄弱而方向和频率经常变化的负荷作用，因此需要相应的纤维耐多次循环负荷的测定方法，才可以对的地反映使用过程中的性能。在测定负荷－延伸性质时，假如在达成断裂负荷以前就停止增长负荷，并逐渐减小，以致完全撤去负荷，这种增长和撤去负荷的过程可以循环反复很多次，就得到多次循环负荷－延伸曲线，见图1-8。
纤维的回弹性与其制品的尺寸稳定性和折皱性有密切关系。回弹性高的纤维（例如涤纶）制成的服装不易起皱，具有挺括等特性。
五、耐疲劳性
耐疲劳性通常是指纤维在反复负荷作用下，或在静负荷的长时间作用下引起的损伤或破坏。
疲劳破坏的机理从能量学角度，可以认为是外界作用所消耗的功达成了材料内部的结合能（断裂功）使材料发生疲劳；也可以从形变学角度认为是外力作用产生的变形和塑性变形的积累达成了材料的断裂伸长，使材料发生疲劳。
疲劳破坏有两种形式。一种是纤维材料在一不大的恒定拉伸力作用下，开始纤维迅速拉长，然后逐步缓行，最后趋于不明显，到达一定期间后，纤维在最薄弱的地方发生断裂，称为静态疲劳。另一种是纤维经受多次加、减负荷的反复作用，塑性变形的逐渐积累，纤维内部逐渐形成裂痕，最后被破坏的现象，叫动态疲劳。
可采用单纤维强力仪来测定耐疲劳性。一般说来，回弹性较好的纤维，其耐疲劳性就高，如锦纶的回弹性较好，它的耐疲劳性最佳，在最大应力84.7×10-3N/tex时的循环次数大于5000次。
六、耐磨性
所谓磨损，一般指材料由于机械作用从固体表面不断失去少量物质的现象，即两个固体表面接触作相对运动，随着着摩擦引起的减量过程。
影响纤维耐磨损性能的因素非常复杂。一方面是纤维的分子结构和微观结构。一般情况下，分子主链键能强，分子链柔曲性好，聚合度好，取向高度、结晶度适当，结晶颗粒较细较匀，纤维的玻璃化温度在使用温度附近时，耐磨损性能较好。从纤维性能方面看，纤维表层硬度高，拉伸急弹性恢复率高，拉伸断裂比功大，恢复功系数高时，耐磨损性能较好。此外，温湿度、试样张力、磨料的种类、形状、硬度等都对耐磨损性能有影响。
纤维耐磨性的测定方法有很多，一般以纤维在耐磨实验仪器上所测得的断裂强度的减少或质量的损失限度来表征纤维耐磨性的好坏。
七、耐热性和热稳定性
纤维及其制品在加工过程中要经受高温的作用（如染整、烘干等），在使用过程中也经常要接触到高温（如洗涤和熨烫），工业和技术用纤维则更要受到高温的长时间作用，因此对高温作用的稳定性，是材料稳定性能指标之一。
耐热性表征纤维在升高温度下测得的机械性能的变化，这种变化在回复至常温时往往可以恢复（属于可复变化），因此亦称物理耐热性。
热稳定性（Thermal stability）表征纤维受热后，机械性能的不可复变化，这种变化是将纤维加热并冷却至常温后测得的，系聚合物发生了降解或化学变化所致，因此亦称化学耐热性。
影响纤维对高温作用的稳定性的因素如下：
(1)高聚物分子链的化学结构
(2)大分子之间是否存在交联
(3)分子问互相作用的强弱
(4)纤维受热时所处的介质(是否有氧和水分存在)
(5)抗氧剂和热稳定剂的性质和含量
高聚物的化学结构是影响纤维耐热性(涉及热稳定性)的重要因素之一。天然的纤维素纤维和再生的水化纤维素纤维耐热性很高，这类纤维不是热塑性的，因而在升温下它们不会软化或发生粘结。合成纤维在升温下强度的减少限度比水化纤维索纤维为高。重要化学纤维品种中，粘胶纤维耐热性最佳，而涤纶的热稳定性最佳。
高聚物分子中形成交联结构可以提高纤维的耐热性，如聚乙烯醇的缩醛化。
借助于加入少量抗氧剂或链裂解过程的阻滞剂，可使纤维的热裂解和热氧化裂解限度大为减小，可提高纤维热稳定性，但不能提高纤维的耐热性。
八、热收缩
热收缩是纤维热性能之一，指受热条件下纤维形态尺寸收缩，温度减少后不可逆[5]。纤维产生热收缩是由于纤维存在内应力，热收缩的大小用热收缩率（Heat-shrinkage）表达，它是指加热后纤维缩短的长度占原长度的百分率。
根据加热介质不同，有沸水收缩率、热空气收缩率和饱和蒸汽收缩率等。对纤维热收缩解决，品种不同采用的热解决条件也不同，见表1-7：
表1-7 纤维热收缩解决条件

涤纶、锦纶
180℃干热空气
解决30min
腈纶
沸水或120℃蒸汽
解决30min
维纶
沸水
解决30min
用纤维热收缩测定仪测量纤维热收缩率前后的长度。纤维热收缩率的大小，与热解决的方式、解决温度和时间等因素有关，一般情况下，纤维的收缩在饱和蒸汽中最大，在沸水中次之，在热空气中最小。氯纶在100℃热气中收缩率达50%以上，维纶的沸水收缩率约为5%，正常加工涤纶短纤维的沸水收缩率约为1%。
九、阻燃性
纤维燃烧是纤维物质在碰到明火高温时的快速热降解和剧烈化学反映的结果。阻燃性是纤维的稳定性能指标之一，亦称防燃性。描述纤维燃烧性能的指标有极限氧指数LOI、着火点温度T、燃烧时间t、火焰温度TB等指标。其中应用较为广泛的为极限氧指数。
表达纺织材料的可燃性，通常采用极限氧指数LOI（Limiting Oxygen Index）来定量区分纤维的燃烧性，简称限氧指数或氧指数。所谓极限氧指数，是指试样在氧气和氮气的混合气中，维持完全燃烧所需的最低氧气体积分数：

式中：VO2和VN2分别为氧气或氮气的体积。
限氧指数愈高，说明燃烧时所需氧气的浓度愈高，常态下纤维愈难燃烧。根据LOI数值的大小，可将纤维燃烧性能分为四类，见表1-8。
表1-8 根据LOI值对纤维燃烧性能的分类

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、氟纶、PPS纤维
难燃
26～34
接触火焰燃烧，离火自熄
芳纶、氯纶、酚醛、改性腈纶、改性涤纶、改性丙纶等
可燃
20～26
可点燃及续燃，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
各种化学纤维的限氧指数见下表1-9
表1-9 化学纤维的限氧指数

纤维名称
限氧指数/%
纤维名称
限氧指数/%
粘胶纤维
17—19
氯纶
35—37
丙纶
19—20
涤纶
20—22
腈纶
18—20
氟纶
95
锦纶
20—22
酚醛纤维
32-—34
测试燃烧性能常用的仪器是氧指数测试仪。要获得阻燃纤维，一是在纺丝原液中加入阻燃剂，混合纺丝制成；二是由合成的难燃聚合物纺制而成。由于重要化学纤维品种都属于易燃或可燃纤维，因此耐燃烧性能的测试与研究已成为当前国内外关注的问题。
十、对化学试剂及微生物作用的稳定性
对化学作用的稳定性是材料的稳定性能之一，亦称耐化学性。它是纤维抵抗化学试剂作用的能力的量度。对微生物作用的稳定性是指纤维抵抗蛀虫、霉菌作用的能力，亦称耐微生物性。
化学纤维对化学试剂作用的稳定性重要决定于其聚合物的结构。一般碳链化学纤维比杂链化学纤维对酸碱的稳定性好，但与侧基也有关系，例如：腈纶纤维的大分子链上有氰基，因此不耐强碱。
涤纶纤维化学稳定性重要取决于分子结构。涤纶纤维除耐碱性差以外，耐其它化学试剂性能均比较优良。涤纶纤维耐微生物作用，不受蛀虫、霉菌等作用。
锦纶纤维耐碱性、耐还原剂作用的能力很好，但耐酸性和耐氧化剂作用性能比较差。锦纶纤维耐微生物作用的能力较好，在淤泥水或碱中，耐微生物作用的能力仅次于氯纶纤维，但有油剂或上浆剂的锦纶纤维，耐微生物作用的能力减少。
腈纶纤维耐酸、碱性好，35%盐酸、65%硫酸、45%硝酸对其强度无影响，在50%苛性钠和28%氨水中强度几乎不下降。腈纶纤维耐虫蛀，耐霉菌性能好。
十一、耐光性和对大气作用的稳定性
对日光和大气作用的稳定性是纤维的稳定性指标之一，亦称耐候性。
耐光性（Light fastness）是指纤维受光照后其力学性能保持不变的性能，对大气作用的稳定性是指纤维受光照射、空气中的氧气、热和水分的长时间作用后，不发生降解或光氧化，不产生色泽变化的性能。
化学纤维耐光性与纤维分子链节的组成、主链键和交联键的形成有关；与分子的振动能量和转换有关；与纤维的聚集态结构有关；与光辐射强度、照射时间和波长有关。
气候条件引起纤维性能的变化，重要是由于日光和空气中的氧引起的，因此提高纤维的耐光性和对大气作用的稳定性是提高其光稳定性和氧稳定性。在化学纤维品种中，腈纶纤维的耐光性和对大气作用的稳定性最佳，由于在腈纶的大分子中有氰基，能吸取紫外线并把光能转化为热能，可以有效地保持分子化学结构的完整性和分子之间结构的稳定，保护聚合物不受破坏，因此耐候性最佳。锦纶纤维的耐光性和对大气作用的稳定性差，其裂解过程是一个氧化反映过程，锦纶纤维分子上的酰胺基具有促进氧化的作用，其裂解速度随氧浓度的增大和温度的升高而增大，故其耐光性差。在锦纶纤维的分子中可以引入氰基，克制高聚物的光化学裂解过程，从而使纤维的耐光性显著改善。表1-10是几种常用纤维日晒后的强力保持率，纤维耐光性的排序大体为：腈纶 > 粘胶纤维 > 涤纶 > 腈纶。
表 1-10 常用纤维日晒后强力损失限度

纤维名称
日晒时间/h
强力损失/﹪
粘胶纤维
900
50
腈纶
800
10 ～ 25
锦纶
200
36
涤纶
600
60
十二、染色性
纤维的染色性与三方面的因素有关：染色亲和力、染色速度及纤维－着色剂的性质。
染料与纤维的结合可通过离子键、氢键、偶极的互相作用，对于活性染料的染色尚有共价键的互相作用。纤维的分子结构和超分子结构对纤维与染料的亲合力有很大影响，采用适当的共聚、共混等改性方法可改善染色性，即增大了无序限度和可及性，可以引入亲染料的基团。
染料从溶液中进入纤维是一个打散过程，它取决于染浴中的染料向纤维表面扩散、染料被纤维表面吸附以及染料从纤维表面向纤维内部扩散。
纤维－染料复合体的稳定性是决定染色坚牢度的结构因素，各种染色牢度重要与纤维－染料复合体的性质有关，而不仅仅取决于染料自身的性质。
染色均匀性反映纤维结构的均匀性，它与纤维生产的工艺条件密切相关。染色均匀性是化学纤维长丝的重要质量指标之一。
十三、导电性
在电场作用下，电荷在纤维材料中定向移动而产生电流的特性称为纤维材料的导电性质。反映纤维材料导电性质的物理量为纤维的比电阻。质量比电阻就是长度为１cm，质量为１g的材料在一定温度下所具有的电阻。对于纤维材料来说，由于截面的面积不易测量，用体积比电阻就不如用质量比电阻方便，所以在实际应用中经常用质量比电阻来表征纤维材料的导电性能，其数值越大，纤维的导电性能越差。以下是几种常用化学纤维的质量比电阻。纤维比电阻值通常用YG321型纤维比电阻仪测定。
表1-11 几种常用化学纤维的质量比电阻

纤维种类
质量比电阻/Ω·g/cm2
粘胶纤维
107
锦纶、涤纶（去油）
1013～1014
腈纶（去油）
1012～1013
影响纤维比电阻的因素较多。纤维吸湿后比电阻迅速下降，环境温度升高其比电阻也下降，假如化学纤维上有化纤油剂都会减少纤维比电阻。
十四、导热性
化学纤维的导热性是纺织纤维的热学性质之一，与纺织染整加工和服用性能有密切关系。纤维材料的导热性用导热系数λ来表达，法定单位为w/m·℃。λ值越小，表达材料的导热性越低，它的绝热性或保暖性越高。以下是各种纺织材料的导热性系数，如表1-12所示
表1-12 纺织材料的导热系数（室温20℃测量）

材料
λ/w/m·℃
材料
λ/w/m·℃
棉
0.071～0.073
涤纶
0.084
羊毛
0.052～0.055
腈纶
0.051
蚕丝
0.05～0.055
丙纶
0.221～0.302
粘胶纤维
0.055～0.071
氯纶
0.042
醋脂
0.05
空气
0.026
锦纶
0.244～0.337
水
0.697
由表中可以看出，静止空气的导热系数是最小的，也是最佳的热绝缘体。因此，纺织材料的保暖性取决于纤维层中夹持的空气的数量和状态。在空气不流动的前提下，纤维层中夹持的空气越多，纤维层的绝热性越好，而一旦空气发生流动，纤维层的保暖性就大大下降。水的导热系数是较大的，约为纺织材料导热系数的十倍左右。因此，随着回潮率的提高，纺织材料的导热系数将增大，保暖性将下降。此外，纺织材料的温度不同，导热系数也不同，温度高时，导热系数稍大。纤维事实上是纤维、空气和水的混合物，故纤维的导热系数受纤维的结构与排列、空隙或空气的含量及空气流动性水分含量等的影响。从制造化学纤维的角度看，提高化学纤维保暖性的方法之一，就是制造空心纤维，使每根纤维内部夹有较的静止空气。
十五、光泽与横截面
光泽是化学纤维的重要外观性质。纤维的光泽与正反射光、表面漫射光、来自内部的散射光和透射光密切相关。光泽的主体是正反射光，但表面的漫反射光和来自内部的散射光也是不容忽略的，因此纤维的光泽取决于它的纵向表面形态，内部结构和横截面形状等。
纤维纵向表面形态重要看纤维沿纵向表面的凸凹情况和表面粗糙程。如纵向光滑，粗细均匀，则漫反射少，镜面反射高，表现出较强的光泽。化学纤维中添加的消光剂不仅导致纤维表面的不平整，使漫反射增强，并且这些小颗粒的消光剂也增长了纤维吸取光线的能力。
纤维横截面的形状很多，它们的光泽效应差异很大，其中有典型意义的是圆形和三角形。以相同的入射光量比较，三角形截面纤维存在部分全反射现象，光泽较强，同时进入纤维内部的光线也会在纤维的内表面产生镜面反射和平行的透射。像棱柱晶体同样转动时或不同视角观测时，会产生光泽明暗相同的现象，称为“闪光”效应。而三角棱镜的色散作用，还会产生不同的色彩效应。常用的闪光丝，就是一种具有三角形截面的合纤长丝。
近年来，在化纤生产中，由两种或两种以上的聚合物制成的双组分纤维和多层结构纤维等复合纤维，以及运用特殊形状的喷丝孔生产的各种断面的异形纤维，得到迅速发展。简朴的异形纤维，如三角形、星形、多叶形、Y形纤维等，都可获得特殊的光泽效应。
十六、含油率和上油率
化学纤维的含油率是指化学纤维上油剂干重占含油纤维干重的百分率。上油率是指化学纤维上油剂干重占脱油剂后纤维干燥质量的百分率。
含油率的高低与纤维的可纺性能关系密切，含油率低的纤维容易产生静电现象，含油率过高则容易产生粘缠现象，都会影响纺织生产加工的正常进行。化学纤维的油剂分为纺丝油剂和纺织油剂，施加纺丝油剂仅仅是为了纺丝工艺的需要，在后道工序中将被洗掉，再加上纺织油剂，使纺织工艺能胜利进行。纺织油剂因纤维品种及纺织加工工序规定而异，各种油剂的成份和配方并不相同。
化学纤维油剂的含量一般掌握在满足抗静电性和平滑性等规定的情况下，含油剂以少为好。目前棉型化纤的含油率为：涤纶、丙纶0.1％～0.2％、维纶0.15％～0.25％、腈纶0.3％～0.5％、锦纶0.3％～0.4％、毛型化纤的含油率要稍高些，如毛型涤纶的含油率以0.2％～0.3％为宜。长丝一般掌握为0.8％～1.2％。测量含油率通常采用萃取法。
十七、短纤维的附加品质指标
在评估短纤维的品质时，除与长丝共有的各项指标外，尚有一些特有指标，其中重要是纤维长度分布图所表现的纤维长度的均匀性，纤维的卷曲度和卷曲稳定性，以及纤维中瑕疵点的多少等。
（一）切断长度
纤维长度是指纤维伸直但没伸长时两端间的距离。化学纤维的长度是根据需要而定的，可以切断成等长纤维，也可以牵切成不等长纤维，决定化纤切断长度的依据是纺织加工设备型式和混纺纤维的长度，重要有棉型、毛型和中长型三种。棉型化纤的长度为30～40mm，毛型化纤70～150mm，中长型化纤长度为51～65mm。
超长纤维是长度超过一定界线的短纤维。棉型纤维超过名义长度 5mm并小于名义长度的 2倍者，中长型及毛型纤维超过名义长度 10mm并小于名义长度 2倍者称为超长纤维。纤维长度超过名义长度 2倍及以上者（涉及牵切纤维）称为倍长纤维。
表达化学纤维的长度指标有平均长度、长度偏差、超长纤维率、短纤维率及倍长纤维含量等。
平均长度：指纤维长度的平均值。一般都用重量加权的平均长度。
长度偏差：指实测纤维平均长度和纤维名义长度的差异百分率。
超长纤维率：指超长纤维重量占纤维总重量的百分率。
短纤维率：指短纤维重量占纤维总重量的百分率。
倍长纤维含量：以100 g纤维所含倍长纤维重量的毫克数表达
一般来讲，短纤维的存在会影响成纱条干不匀，毛茸多，断头多，因此规定短纤维率愈小愈好；超长纤维和倍长纤维的存在，会使纺纱过程中发生绕打手、绕锡林、绕罗拉等现象，引起断头增多，纱的条干不匀，严重影响正常生产和成纱质量，其危害性更甚于短纤维。因此规定超长纤维率和倍长纤维含量愈小愈好。
化学纤维的长度测试重要有三种方法，中段切断称重法、单根纤维测量法和长度测试仪法。其中，中段切断称重法最为常见。
（二）卷曲度
沿着纤维纵向形成的规则或不规则的弯曲称为卷曲。由于化学纤维的表面比较光滑，不象棉纤维那样有天然扭曲，也不象羊毛那样表面有鳞片，因此纤维之间的抱合力比较小，不利于纺织加工，为了改善这一性能，增长化学纤维与棉、毛混纺时的抱合力，改善纤维的柔软性，必须将纤维进行卷曲加工。化学纤维卷曲性能检查在卷曲弹性仪上进行。
通常采用单位长度纤维上的卷曲数来表达卷曲度。一般供棉纺用的化学纤维规定高卷曲度（4～5.5个/cm），供精梳毛纺的化学纤维及制膨体毛条的长纤维规定中卷曲度（3.5～5个/cm），为了全面地表征化学纤维的卷曲度，可采用下列指标：
1．卷曲数Jn? 卷曲数是表达卷曲多少的指标，指单位长度（10mm或25mm）内纤维的卷曲个数，其公式如下：

式中：Jn为纤维卷曲数；Ja为纤维在25mm内所有卷曲的波峰数和波谷数；Lo为纤维在轻负荷下测得的长度（mm）。
卷曲数太少会发生清花时纤维卷成形困难，粘卷严重，梳理纤维网下坠，成条差等弊病，甚至无法纺纱，所以对纤维的可纺性影响很大。如棉型涤纶的卷曲数不宜低于10个/25 mm，以13～18个/25 mm为佳。毛型涤纶的卷曲数以8～13个/25 mm为佳。一般化纤的卷曲数为12～14个/25 mm。
2．卷曲率J

式中：L1为纤维在重负荷下测得的长度（mm）；
卷曲率表达卷曲限度。卷曲率越大，表达卷曲波纹越深，卷曲数多的卷曲率也大。一般化学纤维的卷曲率在10％～15％左右。
3．卷曲回复率Jw

式中：L2为纤维在重负荷下保持30s后卸载，回复2min，再在轻负荷下测得的长度（mm）；
卷曲回复率表达卷曲的牢度。卷曲回复率越小，表达回缩后剩余的波纹越深，及波纹不易消失，卷曲耐久。一般在10﹪左右。
4．卷曲弹性恢复率Jd

卷曲弹性回复率表达卷曲弹性的好坏。卷曲弹性率越大，表达卷曲容易回复，卷曲弹性越好，卷曲耐久度越好。一般70﹪～80﹪左右。
（三）纤维疵点
化学短纤维的外观疵点涉及纤维的含杂和疵点两项内容。含杂是指除纤维以外的夹杂物。疵点是指生产过程中形成的不正常异状纤维。疵点涉及僵丝（脆而硬的丝）、并丝（粘合在一起不易分开的数根纤维）、硬丝（由于纺丝不正常而产生的比未牵伸丝更粗的丝）、注头丝（由于纺线不正常，中段或一端呈硬块的丝）、未牵伸丝（未经牵伸或牵伸局限性而产生的粗而硬的丝）、胶块（没有形成纤维的小块聚合体）、硬板丝（因卷曲机挤压形成的纤维硬块）、粗纤维（直径为正常纤维4倍及以上的单纤维）等异状纤维。