研究紡織材料在不同溫度下內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化規(guī)律，對其合理加工和正確使用有重要意義。纖維性質(zhì)在溫度轉(zhuǎn)變點前后表現(xiàn)有明顯不同，用不同的溫度轉(zhuǎn)變點來表征。從研究的內(nèi)容看主要有熱力學(xué)性質(zhì)、熱定形、熱破壞等。
熱力學(xué)性質(zhì)，是指在溫度的變化過程中，紡織材料的力學(xué)性質(zhì)隨之變化的特性。絕大多數(shù)纖維材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈兩相結(jié)構(gòu)，即晶相（結(jié)晶區(qū)）和非晶相（無定形區(qū)）共存。對于晶相的結(jié)晶區(qū)，在熱的作用下其熱力學(xué)狀態(tài)有兩種：一種是熔融后的結(jié)晶態(tài)，其力學(xué)特征表現(xiàn)為剛性體，且具有強力高、伸長小、模量大的特性；另一種是熔融后的熔融態(tài)，其力學(xué)特征表現(xiàn)為黏性流動體。兩者可以用熔點來區(qū)分。對于非晶相的無定形區(qū)，在熱的作用下其熱力學(xué)狀態(tài)有脆折態(tài)、 玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)，分別按變形能力的大小采用脆折轉(zhuǎn)變溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、黏流轉(zhuǎn)變溫度來劃分。
一、纖維材料的熱力學(xué)三態(tài)
對于線型高聚物，材料非晶相的黏流轉(zhuǎn)變溫度和結(jié)晶的熔點?；ハ嘀睾希茈y區(qū)分，所以測量纖維的熱力學(xué)性質(zhì)時首先表現(xiàn)出來的變化是非晶相的變化，其典型曲線發(fā)圖1所示
圖1 纖維材料的典型熱力學(xué)曲線
熱力學(xué)性質(zhì)，是指在溫度的變化過程中，紡織材料的力學(xué)性質(zhì)隨之變化的特性。絕大多數(shù)纖維材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈兩相結(jié)構(gòu)，即晶相（結(jié)晶區(qū)）和非晶相（無定形區(qū)）共存。對于晶相的結(jié)晶區(qū)，在熱的作用下其熱力學(xué)狀態(tài)有兩種：一種是熔融后的結(jié)晶態(tài)，其力學(xué)特征表現(xiàn)為剛性體，且具有強力高、伸長小、模量大的特性；另一種是熔融后的熔融態(tài)，其力學(xué)特征表現(xiàn)為黏性流動體。兩者可以用熔點來區(qū)分。對于非晶相的無定形區(qū)，在熱的作用下其熱力學(xué)狀態(tài)有脆折態(tài)、 玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)，分別按變形能力的大小采用脆折轉(zhuǎn)變溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、黏流轉(zhuǎn)變溫度來劃分。
一、纖維材料的熱力學(xué)三態(tài)
對于線型高聚物，材料非晶相的黏流轉(zhuǎn)變溫度和結(jié)晶的熔點?；ハ嘀睾希茈y區(qū)分，所以測量纖維的熱力學(xué)性質(zhì)時首先表現(xiàn)出來的變化是非晶相的變化，其典型曲線發(fā)圖1所示
圖1 纖維材料的典型熱力學(xué)曲線
圖1是在恒應(yīng)力條件下纖維的變形能力（實線）和拉伸模量（虛線）隨溫度變化的過程，其轉(zhuǎn)折點分別為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg, 和黏流轉(zhuǎn)變溫Tf, 且轉(zhuǎn)變溫度都有一個區(qū)段，這是非晶態(tài)高聚物所物有的力學(xué)三態(tài)特征。其中，多數(shù)合成纖維的力學(xué)三態(tài)特征比較明顯，而天然纖維（棉、麻、毛、絲）及再生纖維素纖維等在某些升溫速率下（高溫時）不呈現(xiàn)比較明顯和黏流態(tài)特征，而直接分解、炭化。
1、玻璃態(tài)
在低溫狀態(tài)時，纖維內(nèi)部大分子熱運動的能量經(jīng)較低，運動單元中有基、鏈節(jié)、短支鏈等短小單元，鏈段處于被“凍結(jié)”狀態(tài)，運動方式主要為局部振動矣鍵長、鍵角的變化。因此，纖維的拉紳模量很高，強力高，變形能力很小，且外力除后，變形很快消失，纖維硬脆，表現(xiàn)出類似玻璃的力學(xué)性質(zhì)，故稱琉璃態(tài)（或硬玻璃態(tài)）。當溫度進一步升高，運動單元尺寸增加，纖維大分子鏈段有了一定的回轉(zhuǎn)能力，纖維表現(xiàn)出一定的柔曲性，堅韌性，作用力大的情況下可見塑性變形，這個狀態(tài)常被稱為軟玻璃態(tài)（或稱為強迫高彈態(tài)），絕大多數(shù)纖維在室溫條件下處于此狀態(tài)。
當鏈節(jié)、鏈段、主鏈旋轉(zhuǎn)及側(cè)基均被凍結(jié)時稱為脆折態(tài)。
紡織纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大都高于室溫，所以在室溫條件下，衣服能保持一定抗拉伸能力和硬挺度，如氨綸的玻璃溫度在-40°C以下（聚醚型為-70°C~-50°C）在常溫環(huán)境下具有優(yōu)良的彈性。
2、高彈態(tài)
當溫度繼續(xù)升高超過某一溫度（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg）后，纖維的拉伸模量突然下降，纖維受較小力的作用就發(fā)生很大變形，而且當外力解除后，變形快速恢復(fù)。在“溫度-變形”或“溫度-模量”曲線上出現(xiàn)一個平臺區(qū)，這個區(qū)間的力學(xué)行為類似于橡膠的力學(xué)特征，纖維的這種力學(xué)狀態(tài)就稱為高彈態(tài)或稱橡膠態(tài)。從分子運動機理看，在此溫度下纖維內(nèi)部的大分子鏈段已經(jīng)“解凍”，鏈段可以繞主鏈軸作旋轉(zhuǎn)運動，使大分子卷縮、伸直變形比較容易，且產(chǎn)生的變形也易于通過鏈段的熱運動恢復(fù)原來的形態(tài)。這是高聚物特有的力學(xué)狀態(tài)，高彈形變的實質(zhì)是鏈段運動使大分子發(fā)生伸展一卷曲運動的宏觀表現(xiàn)。
3、黏流態(tài)
當溫度再繼續(xù)上升達到某一溫度（黏流轉(zhuǎn)變溫度Tf)后，大分子的熱運動克服分子間的作用力，運動單元從鏈段擴展至大分子鏈，大分子這間可以出現(xiàn)相對滑移，變形能力顯著增大且不可逆。紡織纖維呈現(xiàn)出一種具有黏滯性、可流動的液體狀態(tài)，纖維的這種力學(xué)狀態(tài)就稱為黏流態(tài)。當大分子的聚合度極高，分子間用用力極大，大分子間的纏結(jié)嚴重時，分子間的相對滑移極困難，不會出現(xiàn)黏流態(tài)。
上述從分子運動學(xué)觀點描述了熱力學(xué)三態(tài)，從相態(tài)角度看，玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)均屬非結(jié)晶相，即大分子間的排列狀態(tài)呈無規(guī)（無序、非晶）狀態(tài)。
在低溫狀態(tài)時，纖維內(nèi)部大分子熱運動的能量經(jīng)較低，運動單元中有基、鏈節(jié)、短支鏈等短小單元，鏈段處于被“凍結(jié)”狀態(tài)，運動方式主要為局部振動矣鍵長、鍵角的變化。因此，纖維的拉紳模量很高，強力高，變形能力很小，且外力除后，變形很快消失，纖維硬脆，表現(xiàn)出類似玻璃的力學(xué)性質(zhì)，故稱琉璃態(tài)（或硬玻璃態(tài)）。當溫度進一步升高，運動單元尺寸增加，纖維大分子鏈段有了一定的回轉(zhuǎn)能力，纖維表現(xiàn)出一定的柔曲性，堅韌性，作用力大的情況下可見塑性變形，這個狀態(tài)常被稱為軟玻璃態(tài)（或稱為強迫高彈態(tài)），絕大多數(shù)纖維在室溫條件下處于此狀態(tài)。
當鏈節(jié)、鏈段、主鏈旋轉(zhuǎn)及側(cè)基均被凍結(jié)時稱為脆折態(tài)。
紡織纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大都高于室溫，所以在室溫條件下，衣服能保持一定抗拉伸能力和硬挺度，如氨綸的玻璃溫度在-40°C以下（聚醚型為-70°C~-50°C）在常溫環(huán)境下具有優(yōu)良的彈性。
2、高彈態(tài)
當溫度繼續(xù)升高超過某一溫度（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg）后，纖維的拉伸模量突然下降，纖維受較小力的作用就發(fā)生很大變形，而且當外力解除后，變形快速恢復(fù)。在“溫度-變形”或“溫度-模量”曲線上出現(xiàn)一個平臺區(qū)，這個區(qū)間的力學(xué)行為類似于橡膠的力學(xué)特征，纖維的這種力學(xué)狀態(tài)就稱為高彈態(tài)或稱橡膠態(tài)。從分子運動機理看，在此溫度下纖維內(nèi)部的大分子鏈段已經(jīng)“解凍”，鏈段可以繞主鏈軸作旋轉(zhuǎn)運動，使大分子卷縮、伸直變形比較容易，且產(chǎn)生的變形也易于通過鏈段的熱運動恢復(fù)原來的形態(tài)。這是高聚物特有的力學(xué)狀態(tài)，高彈形變的實質(zhì)是鏈段運動使大分子發(fā)生伸展一卷曲運動的宏觀表現(xiàn)。
3、黏流態(tài)
當溫度再繼續(xù)上升達到某一溫度（黏流轉(zhuǎn)變溫度Tf)后，大分子的熱運動克服分子間的作用力，運動單元從鏈段擴展至大分子鏈，大分子這間可以出現(xiàn)相對滑移，變形能力顯著增大且不可逆。紡織纖維呈現(xiàn)出一種具有黏滯性、可流動的液體狀態(tài)，纖維的這種力學(xué)狀態(tài)就稱為黏流態(tài)。當大分子的聚合度極高，分子間用用力極大，大分子間的纏結(jié)嚴重時，分子間的相對滑移極困難，不會出現(xiàn)黏流態(tài)。
上述從分子運動學(xué)觀點描述了熱力學(xué)三態(tài)，從相態(tài)角度看，玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)均屬非結(jié)晶相，即大分子間的排列狀態(tài)呈無規(guī)（無序、非晶）狀態(tài)。
