此外，还可以作室内织物、产业材料、蜂窝状结构材料。
碳纤维
1.定义：碳纤维是指纤维的化学组成中碳元素占总质量90%以上的纤维。 2.分类
3.结构特征（书161页） 4.性能
碳纤维的性能（十项优点；三项缺点） （1）、在纤维轴方向显示高抗拉强度和高弹性模量 （2）、比重轻——1.7~2.2 （3）、纤度细 （4）、不生锈、耐腐蚀 （5）、既能耐低温，又能耐超高温，（唯一的一种在高温下随着温度升高而强度增大的材料。） （6）、能耐温度急变，热膨胀系数小 （7）、常温下导热性能良好，高温下导热性能低 （8）、突出的导电性能（它们的电阻值可以通过制造过程中控制碳化温度来调节） （9）、优良的吸附性能 （10）、碳纤维还具有耐辐射，能反射中子等特性。 碳纤维的缺点：
——A、比较脆、怕受压和剪切
碳纤维尤其害怕“打结”和“急拐弯”。 ——B、抗氧化性差
碳纤维抗氧化性差，在高温下容易生成二氧化碳跑掉，所以它不耐氧化。 ——C、破坏前无预报
碳纤维在断裂前没有预报。碳纤维由于弹性模量高，受力后产生的变形很小，所以即使当它被拉断时，也只产生0.5%的伸长变形。因此碳纤维在断裂之前，没有任何明显的征兆，人们不能在事故发生之前采取预防措施。 5.用途
碳纤维主要用作复合材料中的增强材料。可制作飞机、火箭等的壳体。
纤维的结构特征
一、纤维结构：
纤维结构：组成纤维的结构单元相互作用达到平衡时在空间的几何排列。
①大分子结构：化学组成、单基结构、端基组成、聚合度及其分布、大分子构象、大分子链柔曲性。 ②超分子结构：晶态、非晶态、结晶度、晶粒大小、取向度、侧序分布等； ③形态结构：表观形态（纤维的长度、粗细、截面形状和卷曲或转曲等 ）、表面结构、微细结构（原
纤结构与排列 ）。
（1）形态结构：（表观形态、表面结构、微细结构） 基原纤→微原纤→原纤→巨原纤→细胞
范德华力 < 氢键 < 盐式键 < 化学键
（2）聚集态结构：构成纤维的大分子链之间的作用形式与堆砌方式，又称“超分子结构”或“分子
间结构”
1、结晶
（1）结晶态：纤维大分子有规律地整齐排列的状态。 ①结晶区：纤维大分子有规律地整齐排列的区域。 晶区特点：
a. 大分子链段排列规整； b. 结构紧密，缝隙，孔洞较少；
c. 相互间结合力强，互相接近的基团结合力饱和。 ②结晶度：纤维内部结晶区占整个纤维的百分率
重量结晶度：纤维内部结晶区的重量占纤维总重量的百分率。
体积结晶度：纤维内部结晶区的体积占纤维总体积的百分率。 结晶度对纤维结构与性能的影响
结晶度↑→纤维的拉伸强度、初始模量、硬度、尺寸稳定性、密度↑；纤维的吸湿性、染
料吸着性、润胀性、柔软性、化学活泼性↓。
结晶度↓→纤维吸湿性↑，容易染色，拉伸强度降低，变形较大，纤维较柔软，耐冲击，
弹性有所改善，密度较小，化学反应性比较活泼。
（2）非晶态：纤维大分子无规则聚集排列的状态。
①非晶区：纤维大分子无规则聚集排列的区域。 非晶区特点：
a.大分子链段排列混乱，无规律； b.结构松散，有较多的缝隙、孔洞； c.相互间结合力小，互相接近的基团结合力没饱和。
直接影响着纤维的吸湿、染色、热定形、力学弹性及伸长等
2、取向度
（1）定义：大分子排列方向与纤维轴向吻合的程度称作取向度 。
（2）取向度与纤维性能间的关系：
取向度大→大分子可能承受的轴向拉力也大，拉伸强度较大，伸长较小，模量较高，光泽较好，各向异性明显。
3、侧序：在垂直于纤维取向轴方向上分子链排列的有序性。 （3）大分子结构
1、单基：构成纤维大分子的基本化学结构单元。
2、聚合度n
定义：构成纤维大分子的单基的数目，或一个大分子中的单基重复的次数。
【天然纤维的聚合度一般较高，成千上万；而化学纤维为了纺丝顺利，需将熔体或溶液粘度控制在适当范围，以保证既可纺丝又有纤维强度，聚合度通常不宜过高。】
3、聚合度与力学性质的关系
A：n→临界值，纤维开始具有强力；n↑，纤维强力↑；但增加的速率减小；n至一定程度，强力趋于不变。
B：n的分布：n分布集中，分散度小，对纤维的强度、耐磨性、耐疲劳性、弹性都有好处。
4、内旋性：纤维大分子内的单基之间在键长键角保持不变条件下，相邻单基可绕单键旋转的特性。
5、构象：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为构象(或内旋转异构体)
【构象与构型的根本区别在于，构象通过单键内旋转可以改变，而构型无法通过内旋转改变。】 6、柔曲性
（1）定义：指纤维大分子在一定条件下，通过内旋转或振动而形成各种形状的难易程度的特性。 （2）纤维大分子结构与柔曲性的关系：
①主链弹性好，柔曲性↑ ②侧链较少，柔曲性↑ ③主链四周侧基分布对称，柔曲性↑ ④侧基间（大分子间）作用力较少，柔曲性↑ ⑤温度↑，内旋转加剧，大分子链柔曲性↑ （3）单键的内旋转是大分子链产生柔曲性的根源；大分子柔曲性是判断高聚物弹性的主要条件
之一。
7、构型：指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。要改变构型，必须经过化学键的断裂
和重组。
二、纤维结构的测量
1、纤维化学结构的测量
-质谱分析
通过对纤维样品的气相离子的质量电荷比，对纤维的组成和链结构进行定量化的表征 -红外吸收光谱
可对高聚物或混合物的极性基团及其含量的吸收带强度进行识别和定量分析 -紫外与可见光谱
可测定在10～400nm紫外吸收光谱范围及400～800nm可见光范围具有不饱和链及不对称电
子的分子。
-核磁共振光谱
可测定在外部磁场作用下，分子内部发生化学位移的核群及吸收带，以及相邻核的信息，计
算出各吸收强度与各核群的比例。可用于大分子的构型及构象和分子量的分析。
2、纤维聚集态结构的测量
●结晶结构及非晶结构
纤维是结晶与非晶结构共存的材料。主要指标有结晶度、晶体类型、结晶大小和形状、晶区
分布及非晶区结构等。
测量方法：密度法、X射线衍射法、热分析法、红外光谱法、电子显微镜法等。 ●取向结构
纤维取向度的测量：显微镜观察法、X射线或电子衍射法、红外二色性法、光学偏振法、声速
模量法、染色二色性法、导热系数法、介电系数法等
纤维吸湿性
纤维材料在大气中吸收或放出气态水的能力称为吸湿性。 一、指标
回潮率：指纤维所含水分质量与干燥纤维质量的百分比。 含水率：指纤维所含水分质量与纤维实际质量的百分比。
标准回潮率：纺织材料在标准大气条件下放置一段时间后所达到的平衡回潮率。 公定回潮率：贸易上为了计重和核价的需要，由国家统一规定的各种纺织材料的回潮率。 平衡回潮率：纤维材料在一定的大气条件下,吸、放湿作用达到平衡稳定的回潮率，称～。
吸湿平衡：将具有一定回潮率的纤维，放置在一个新的大气条件下，将立刻吸湿或放湿，经过一定时
间后，它的回潮率将趋于一个稳定值，这种现象就是~~。
二、吸湿等温线、等压线、等湿线
吸湿等温线：在一定的大气压力和温度条件下，纤维材料因吸湿（或放湿）达到的平衡回潮率与大气
相对湿度的关系曲线，称为纤维材料的吸湿（或放湿）等温线，简称“等温线”。
吸湿等压线：在一定的大气压力和湿度条件下，纤维材料因吸湿（或放湿）达到的平衡回潮率与温度
的关系曲线，称为纤维材料的吸湿（或放湿）等湿线，简称“等湿线”。
吸温等湿线：在一定的温度和湿度条件下，纤维材料因吸湿（或放湿）达到的平衡回潮率与大气压力
的关系曲线，称为纤维材料的吸温等湿线，简称“变压线”。
吸湿等温线的特点：
（1）在相对湿度较小时，回潮率增加率大，这是因为纤维中的极性基团直
接吸水的速率较大；
（2）在相对温度15%~70%范围内，纤维的回潮率增加较小；由于纤维表面
已被水分子所覆盖，再进入纤维的水分子主要靠间接吸附，并存在于小空隙中，形成毛细水，所以纤维在此阶段吸收的水分比开始阶段少。 （3）当相对湿度很大时，水分子进入纤维内部较大的空隙，毛细水大量增
加，特别是由于纤维本身的膨胀，使空隙增加，表面的吸附能力也大大增加，进一步增加了回潮率的上升速率。
三、吸湿机理：是指水分与纤维的作用及其附着与脱离过程。
Peirce理论（用于棉纤维吸湿的二相理论）认为，水分子在 纤维中的存在形式有：
（1）直接水：亲水性基团直接吸着的水，取决于纤维中的 极性基团，影响纤维的物理性能； （2）间接水：直接水本身因具有极性而再吸着的水，取决
于纤维中的空隙和无序区，影响纤维的物理 机械性能和纤维的形态。
间接吸收的水分子存在于纤维内部的微小间隙中成为 微毛细水，当湿度很高时，间接吸收的水分子可以填充到纤维内部较大的间隙中，成为大毛细水，大毛细水的结合力除氢键引力以外包括范德华力、表面张力等，所以结合力小。
三、吸湿滞后性