第12章纺织材料的电磁学性质

第十二章 纺织材料的电磁学性质 纤维在加工和使用过程中会遇到一系列与电有关的现象，如介电现象、导电现象、静电现象等。研究纤维的电学现象有利于了解纤维的电学性质及纤维结构与电学性质之间的关系。本章主要介绍纤维材料的介电、导电、静电、磁学性质。第一节 介电性质一、介电性质1介电现象和介电常数所谓介电现象是指绝缘体材料(也叫电介质) 在外加电场作用下，内部分子形成电极化的现象。纤维的介电常数r ：定义: 在电场中，由于介质极化而引起相反电场，将使电容器的电容变化，其变化的倍数称为介电常数。它是材料的本体常数。 其数值为：r =C材/C0 C材以某种纤维材料为介质时，电容器的电容量； C0以真空为介质时，电容器的电容量 2常见纺织纤维的介电常数纤维介电常数r棉18羊毛5.5粘胶纤维8.4粘胶丝15醋酯短纤维3.5醋酯丝4.0锦纶短纤维3.7锦纶丝4.0涤纶短纤维，去油2.3涤纶短纤维4.2腈纶短纤维，去油2.83影响纤维介电常数的主要因素(1) 纤维内部结构对介电常数的影响电介质的密度：密度愈大，r； 极化率：纤维分子极化程度，r； 纤维分子量：分子量，r(2) 外部因素对介电常数的影响温度：温度增加，r增加。 频率：先上升再下降。 回潮率：回潮率增加，r增加。二、介电损耗1介电损耗在交变电场作用下，纤维材料的极性基团以及纤维内部的水分子会发生极化，极化分子部分地沿着电场方向定向排列，并随着电场方向的变换不断地作扭转交变取向运动，分子间发生碰撞、摩擦、生热，消耗能量。这种电介质在电场作用下引起发热的能量消耗，称为介电损耗。式中：为电场消耗的功率（W/cm2）；为外电场的频率(Hz); 为外电场强度（V/cm）；为介电损耗角的正切。2介电损耗的利用介电损耗取决于介电常数r 和介电损耗角正切tg。r 和tg主要由纤维的组成和结构决定，与电场频率有关。干燥纤维材料的介电常数一般为25，tg为0.00l0.05，而水的介电常数为2080，tg为0.151.2，所以水的介电损耗因数至少比干燥纺织纤维大几十倍。第二节 导电性质1纤维比电阻及其表达(1) 体积比电阻v体积比电阻是指单位长度（1cm ） 上所施加的电压U，相对于单位截面（1cm2）上所流过的电流I之比，其值是电阻率，单位cm。 (2) 表面比电阻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s表达。s是单位长度（1cm ）上的电压（U/L）与单位宽度（1cm ） 上流过的电流（I/H）之比，单位欧姆。 (3) 质量比电阻m考虑纤维材料比电阻测量的方便，引入质量比电阻m概念，即单位长度（1cm ）上的电压（U/L）与单位线密度（1g）纤维上流过的电流(I/(W/L)之比，单位是欧姆克厘米2(g/cm2)。 表 纺织纤维的质量比电阻纤维种类lgmnlgK棉6.811.416.6苎麻7.512.318.6蚕丝9.817.626.6羊毛8.415.826.2粘胶7.011.619.6锦纶912醋酯11.710.620.1腈纶8.7腈纶（去油）14涤纶8.0涤纶（去油）142影响纤维比电阻的主要因素(1) 吸湿对纤维比电阻的影响干燥的纺织纤维比电阻很大，吸湿后比电阻下降回潮率增加，m降低 图 质量比电阻与相对湿度的关系(2) 温度对纤维比电阻的影响 温度增加，减少，导电性能增加 ;图 质量比电阻与温度间的关系(3) 纤维附着物的影响 纤维上的附着物：油剂、棉蜡、油脂的存在，。 (4) 其他因素对纤维比电阻的影响 如：测试时的电压高低、测定时间长短和所用电极材料等 第三节 静电性质1静电现象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。2.静电的危害与应用 危害：使纤维发生粘结或分散；吸附飞花与尘埃，造成纱疵；静电放电；其他：影响电器仪表的准确性，使录音磁带产生杂音等等 应用：静电植绒、静电吸尘、粉末塑料的静电喷涂等。 表7-15 一些织物表面比电阻与电荷半衰期的关系织物表面比电阻s ()21010210112101221013210142101521016电荷半衰期t1/2(S)0.010.11.0101001000100002纺织纤维的静电电位序列当两个绝缘体相互摩擦后分开时，介电常数r 大的取正电荷，小的取负电荷。当两个绝缘体相互摩擦后分开时，介电常数r大的取正电荷，小的取负电荷。图 静电起电序列图3消除纤维静电现象的主要措施：(1) 适当提高空气的相对湿度(2) 使用抗静电剂(3) 采用不同纤维混纺(4) 增加纤维导电性或采用导电纤维(5) 加工机械的接地与尖端放电。（6）改善摩擦条件 第四节 磁学性能