干货 ｜浅谈化学纤维的主要质量指标

化学纤维的质量是指对纤维制品的使用价值有决定意义的指标。物理性能指标，包括纤维的长度、细度、密度、光泽、吸湿性、热性能、电性能等；力学性能指标，包括断裂强度、断裂伸长率、初始模量、回弹性耐多次变形性等。

稳定性能指标，包括对高温和低温的稳定性对光和大气的稳定性、对光和大气的稳定性、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，包括纤维的抱合性，起经电性和染色性等；短纤维的附加品质指标，包括纤维长度、卷曲度、纤维疵点等。

一、细度

细度是纤维粗细的程度，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示，由于纤维截面积不规则，且不易测量，通常用直接指标表示其粗细的时候并不多，故常采用间接指标表示。间接指标是以纤维质量或长度确定，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)(纤度)表示，常用的有以下三种表示方法。

1.特(tex)或分特(dtex)

特或分特是国际单位制。1000m长的纤维的质量(g)称为特；其1/10为分特。由于纤维细度较细，用特数表示细度时数值较小，故通常以分特表示纤维的细度。

对同一种纤维来讲(即纤维的密度一定时)，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.旦(denier)

9000m长的纤维的质量(g)称为旦，对同一种纤维来讲，旦数越小，单纤维越细。旦为线密度的非法定计量单位。1den=9tex。

3.公制支数(Nm)

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，表示纤维越细。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相互换算，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

各种纤维的线密度指标见表1-4。

二、密度

纤维的密度（densities）是指单位体积纤维的质量，单位为g/cm3。各种纤维的密度是不同的，在主要化学纤维品种中，丙纶的密度最小，黏胶纤维的密度最大，主要纺织纤维的密度见表1-5。

三、吸湿性

纤维的吸湿性是指在标准温度(20℃，65%相对湿度)条件下纤维的吸水率，一般采用两种指标来表示。

回潮率：纤维中所含水分重量对纤维干重的比例。即回潮率=试样所含水分的重量/干燥试样的重量*100%

含湿率：纤维中所含水分重量对纤维湿重的比例。即含湿率=试样所含水分的重量/未燥试样的重量*100%

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的变化。为了计重和核价的需要，必须对各种纺织材料的回潮率作出统一规定，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见表1-6。

由表1-6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、氯纶和乙纶的回潮率为零。

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可以利用改性的方法来提高其吸湿性。

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主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力学性能。衡量纤维的拉伸性能主要有以下三个指标断裂强度、断裂伸长率、初始模量。

1.断裂强度

常用相对强度表示化学纤维的断裂强度。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/特(N/tex)、厘牛/特
(cN/tex)。

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，纱线和织物的牢度高，但断裂强度太大，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；在润湿状态下测定的强度称湿强度。回潮率较高的纤维的湿强度比干强度低。大多数合成纤维的回潮率很低，湿强度接近或等于干强度。

2.断裂伸长率

纤维的断裂伸长率一般用断裂时的相对伸长率，即纤维在伸长至断裂时的长度比原来长度增加的比例表示。

Y=（L-L0）L0*100%

式中：Lo—纤维原长
L—纤维伸长至断裂时的强度。

断裂伸长率是一种反映纤维韧性的指标。对于衣着用长丝，伸长率越大，手感越柔软，后加工中毛丝、断头越少但过大时，织物易变形。对于工业用长丝，伸长率越小，其最终产品越不易变形。

3.初始模量

纤维初始模量即弹性模量，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。在合成纤维的主要品种中，涤纶的初始模量最大，其次为腈纶，锦纶则较小。因此涤纶织物挺括，不易起皱锦纶易皱，保形性差。

五、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，恢复原来状态的能力称为回弹性(elastic recovery)。纤维在负荷作用下，所发生的形变包括三部分普弹形变、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)将很快回缩，并留下一部分形变，即剩余形变，其中包括松弛时间长的高弹形变（缓回弹形变）和不可回复的塑性形变。剩余形变值越小，纤维的回弹性越好。

回弹率可表示如下。

六、条干不匀率

条干不匀率是一种表示长丝条干均匀度的指标，用CV值(变异系数)或口(Uster%)表示。这项指标对顶取向丝和拉伸丝尤为重要。长丝条干不匀，在加工过程中容易产生毛丝和染色不匀。

七、卷曲度(主要针对短纤维)

将纤维进行化学、物理或机械卷曲变形加工，而赋予纤维一定的卷曲。

卷曲的目的改善纤维的抱合性，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。

表征短纤维的卷曲度指标如下。

八、沸水收缩率

将纤维放在沸水中煮沸30min后，其收缩后的长度与原来长度之比，称沸水收缩率。

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，不易变形；同时物理力学性能和染色性能也好。纤维的沸水收缩率只要由纤维的热定型工艺条件来控制。

九、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。国际规定采用“极限氧指数”法，简称LOI法。所谓极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中所含氧的最低百分率。

LOI与纤维分类如下。

① 可燃性或易燃性纤维 LOI＜21%的纤维

② 难燃性或阻燃性纤维 LOI＞21%的纤维

③ 阻燃纤维 LOI＞26%的纤维

部分纤维的极限氧指数见表1-7

由表1-7可见，几种主要化学纤维的L01都小于21%，属可燃或易燃纤维。

对化学纤维的阻燃处理，国内外进行过大量的研究，主要采用共聚、共混、表面处理等方法，在纤维或织物中引人有机磷化合物、有机卤素化合物或两者并用。

十、纤维的耐磨性

纤维及其制品在加工和实际使用过程中，由于不断经受摩擦而引起磨损。而纤维的耐磨性就是指纤维耐受外力磨损的性能。

纤维的耐磨性与其纺织制品的坚牢度密切相关。耐磨性的优劣是衣着用织物服用性能的一项重要指标。纤维的耐磨性与纤维的大分子结构、超分子结构、断裂伸长率、弹性等因素有关。

常见纤维耐磨性高低的顺序为锦纶＞丙纶＞维纶＞乙纶＞涤纶＞腈纶＞氯纶＞毛多丝＞棉＞麻＞富强纤维＞铜氨纤维＞黏胶纤维＞醋酯纤维＞玻璃纤维。

十一、耐光性和稳定性

对日光和大气作用的稳定性是纤维的稳定性指标之一，也称耐候性，是纤维抵抗气候条件引起的性能变化能力的量度。

耐光性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基团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，主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对大气作用的稳定性能是提高其光稳定性和氧稳定性。常用纤维日晒后强度损失见表1-8。