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纤维的光学性质:折射与双折射,耐光性

关注:632     发表时间:2017-07-13 08:01:38

纤维的光学性质:折射与双折射,耐光性


1. 折射与双折射

       光线投射到纺织纤维上时,在界面上除了产生反射光反射出以外,进入纤维的光线分解成两条折射光,纺织纤维的这种光学性质叫做双折射。


纤维的双折射率的大小,与分子的取向度和分子本身的不对称程度有关。纤维中的全部大分子与纤维轴平行排列时,双折射率最大。大分子紊乱排列时,双折射率等于零。用双折射率的大小,来反应和比较同一种化学纤维各批次间的定向度的高低,是最经常采用的方法。


2. 耐光性

       光波的能量,随波长而不同,波长越短,能量越大。到达地球表面的紫外线,虽然光量很少,但它的光子能量很大,对纺织材料的破坏性很大。从能量的观点看,纤维分子结合的键能,多数在257.2-418.7KJ/mol。


       近紫外线(波长为300-400nm)的能量为297.7-396.9KJ/mol,已足够引起一般纺织纤维分子发生化学键的断裂。


       光线要在纤维中引起反应,首先要能够为纤维所吸收。纤维的分子结构不同,对紫外线的吸收有选择性,不是任何波长的紫外线都被吸收,材料的这种性质叫“光敏性”。分子结构中含有的C-C,C-H,C-O,C-N,C-L等键,一般不吸收波长大于290nm的光线。照射到地球表面的紫外线,对这些纤维应该没有影响,但是实际上是有裂解作用发生的,主要原因是因为纤维中所含有的其它物质或杂质引起的,它们吸收紫外线后,引起氧化反应,形成羟基,而羟基能吸收波长280-320nm的紫外线。所吸收的紫外线的能量,传给整个分子链去破坏那些不直接吸收紫外线的弱键。锦纶纤维选择吸收波长330nm以上的紫外线,含有酯基的涤纶纤维,能吸收波长313nm的紫外线,作为消光剂的二氧化钛,能吸收波长300nm以上的紫外线等。吸收紫外线后,引起光裂解。


       在天然纤维和人造纤维中,羊毛和亚麻的耐光性是较好的,棉和粘胶纤维的耐光性较差;耐光性中最常的是蚕丝。在合成纤维中,腈纶的耐光性是最好的;涤纶的耐光性较好,接近羊毛;锦纶的耐光性最差,和蚕丝接近;丙纶和氯纶的耐光性也差。


       涤纶隔着普通玻璃的耐光性很高,与腈纶不相上下,原因是普通玻璃在很大程度上能吸收太阳光谱中对涤纶分子有破坏作用的那一部分紫外线。


       强调指出,在化学纤维中,消光剂二氧化钛的存在及含量,对纤维的耐光性影响很大。二氧化钛吸收波长300nm以上的紫外线,引起强烈的光化裂解,使纤维的强度和断裂功的损失率大大提高。纤维中二氧化钛的含量越高,影响越大。


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