第三节 化学纤维的主要质量指标

一、线密度

在法定计量单位中，线密度（Linear density）为纤维单位长度的质量，是表示纤维粗细程度的量，旧称“纤度”。

线密度的单位名称为特克斯（简称为特），特克斯（tex）为每千米长纤维所具有的重量克数，单位符号为tex，其1/10简称为分特，单位符号为dtex。

过去使用的纤度单位旦尼尔（Denier，简称旦）和公制支数（简称公支）为非法定计量单位，今后不单独使用。旦尼尔数为9000m长纤维重量的克数。公支为单位重量纤维的长度，即1公支=1m/g。它们与特数之间的换算关系如下：

特克斯数≈0.11×旦尼尔数

单纤维越细，手感越柔软，光泽柔和且易变形加工。

二、断裂强度

常用单位线密度的断裂强力表示化学纤维的断裂强度（Breaking Strength），即纤维在连续增加负荷的作用下，直至断裂所能承受的最大负荷与纤维的线密度之比。单位为牛［顿］/特［克斯］（N/tex）、厘牛/特（cN/tex）、厘牛/分特（cN/dtex）。

断裂强度是反映纤维质量的一项重要指标。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，纤维刚性增加，手感变硬。

纤维在干燥状态下测定的强度称干强度；纤维在润湿状态下测定的强度称湿强度。回潮率较高的纤维，湿强度比干强度低，如一般粘胶纤维的湿强度要比干强度低30%～50%。大多数合成纤维的回潮率很低，湿强度接近或等于干强度。表1-3为主要纺织纤维的断裂强度。

表1-3 主要纺织纤维的断裂强度

续表

三、断裂伸长率

纤维的断裂伸长率（Elongation at break）一般用断裂时的相对伸长率，即纤维断裂时的伸长与其初始长度之比，以百分率表示。

纤维的断裂伸长率是决定纤维加工条件及其制品使用性能的重要指标之一。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，否则织物易变形。普通纺织纤维的断裂伸长率为10%～30%，对于工业用强力丝则一般要求断裂强度高、断裂伸长率低，使其最终产品不易变形。

四、初始模量

纤维的初始模量（Initial modulus）即弹性模量（或杨氏模量）是指纤维受拉伸而当伸长为原长的1%时所需的应力。

初始模量表征纤维对小形变的抵抗能力，在衣着上则反映纤维对小的拉伸作用或弯曲作用所表现的硬挺度。纤维的初始模量越大，越不易变形，亦即在纤维制品的使用过程中形状的改变越小。例如，在主要的合成纤维品种中，以涤纶的初始模量为最大，其次为腈纶，锦纶则较小，因而涤纶织物挺括，不易起皱，而锦纶织物则易起皱，保形性差。

五、燃烧性能

纤维的燃烧性能是指纤维在空气中燃烧的难易程度。为了测定和表征纤维及其制品的燃烧性能，国际规定采用“限氧指数”（Limiting Oxgen Index，简称LOI）法。所谓限氧指数，就是使着了火的纤维离开火源，而纤维仍能继续燃烧时环境中氮和氧混合气体内所含氧的最低百分率。

在空气中，氧的体积分数为21%，故若纤维的LOI＜21%，就意味着空气中的氧气足以维持纤维继续燃烧，这种纤维就属于可燃性或易燃性纤维；若LOI＞21%，就意味着这种纤维离开火焰后，空气中的氧不能满足使纤维继续燃烧的最低条件，会自行熄灭，这种纤维属于难燃性或阻燃性纤维。当纤维的LOI＞26%时，称为阻燃纤维。表1-4为部分纤维的限氧指数。

表1-4 部分纤维的限氧指数

由表1-4可见，几种主要化学纤维的LOI都小于21%，属可燃或易燃纤维。而对于床上用品、儿童及老年人睡衣、室内装饰织物、消防用品和飞机、汽车、轮船的内仓用品等，很多国家都有阻燃要求，因此，对化学纤维的阻燃处理，国内外进行过大量研究，主要是采用共聚、共混和表面处理等方法，在纤维或织物中引入有机膦化合物、有机卤素化合物或两者并用。

六、吸湿性

纤维的吸湿性是指在标准温湿度（20℃、65%相对湿度）条件下纤维的吸水率，一般采用回潮率（Moisture regain）和含水率（Moisture content）两种指标表示：

各种纤维的吸湿性有很大差异，同一种纤维的吸湿性也因环境温湿度的不同而有很大变化。为了计重和核价的需要，必须对各种纺织材料的回潮率做出统一规定，称公定回潮率。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如表1-5所示。

表1-5 纤维在20℃、65%相对温度下的回潮率和我国所规定的公定回潮率

从表1-5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，其中丙纶、氯纶等回潮率为零。

吸湿性影响纤维的加工性能和使用性能。吸湿性好的纤维，摩擦和静电作用减小，穿着舒适。对于吸湿性差的合成纤维，利用化学改性的方法，在聚合物大分子链上引入亲水性基团，可使其吸湿性有所提高。但实践证明，利用物理改性的方法，在纤维中产生无数有规律的毛细孔或进行适宜的表面处理，以改变纤维的表面结构，对于改善其吸水性也是有效的。

七、染色性

染色性是纺织纤维的一项重要性能，它包含的内容主要有：可采用的合适染料、可染得的色谱是否齐全及深浅程度、染色工艺实施的难易、染色均匀性以及染色后的各项染色牢度等。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（特别是纺丝、拉伸和热定型条件）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。为了简化化学纤维的染色工艺并提高染色牢度，在化学纤维生产中可采用纺前染色的方法，如色母粒染色法、纺前注色法等，使聚合物切片、熔体或纺丝溶液着色，由此可制得有色的化学纤维。

八、卷曲度

普通合成纤维的表面比较挺直光滑，纤维之间的抱合力较小，不利于纺织加工。对纤维进行化学、物理或机械卷曲变形加工，赋予纤维一定的卷曲，可以有效地改善纤维的抱合性，同时增加纤维的蓬松性和弹性，使其织物具有良好的外观和保暖性。可采用下列指标表征短纤维的卷曲度：

式中：L₀——预加张力为1.26×10^-3dN/tex时的纤维长度；

L₁——加负荷8.8×10^-2dN/tex并保持1min后测得的纤维长度；

L₂——除去负荷使纤维松弛2min后，再加预张力测得的纤维长度。

卷曲数和卷曲率反映纤维卷曲的程度，其数值越大，表示卷曲波纹越细密，这主要由卷曲加工条件来控制。卷曲率一般为6%～18%，与它相对应的卷曲数为3～7个/cm。通常，棉型短纤维要求高卷曲数（4～5.5个/cm），毛型短纤维要求中卷曲数（3.5～5个/cm）。卷曲回复率和卷曲弹性回复率反映纤维在受力或受热时的卷曲稳定性，用来衡量卷曲的坚牢度，其值越大，表示卷曲波纹越不易消失，这主要由热定型来强化并巩固。

九、沸水收缩率

将纤维放在沸水中煮沸30min后，其收缩的长度对初始长度的百分率，称为沸水收缩率（Shrinkage in boiling water）。

沸水收缩率是反映纤维热定型程度和尺寸稳定性的指标。沸水收缩率越小，纤维的结构稳定性越好，纤维在加工和服用过程中遇到湿热处理（如染色、洗涤等）时尺寸越稳定而不易变形，同时力学性能和染色性能也越好。纤维的沸水收缩率主要由纤维的热定型工艺条件来控制。