第五章纺织纤维力学性质
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第一章纤维的结构概述1.纤维结构:纤维的固有特征和本质属性,决定纤维性质;涵盖微观到分子组成,宏观到纤维形貌;结构多样性与结构层次有多种划分。
2.结构层次的模糊,纤维的微细结构(fine structure):可以追溯到19世纪。
但卓有成效的研究和结构理论的提出与验证是在20世纪的上半叶,近五十年又在许多纤维结构理论和分析方法上有新的突破。
3.纤维微细结构的研究,通常采用的研究方法有:※光学显微术(optical microscopy)和电子显微术(electron microscopy):扫描电子显微镜SEM 和透射电子显微镜TEM※X 射线和电子衍射法(X-ray &Electron diffraction)※红外(infra-red)、紫外(ultraviolet)、荧光(fluorescence)和喇曼光谱法(Raman spectrum)※核磁共振法(nuclear magnetic resonance)※表面分析法(surface analysis)※原子力显微镜AFM(atomic force microscope)或扫描隧道显微镜STM(scanning tunneling microscope)等方法※热分析法(thermal analysis)※动态和断裂力学法※质谱分析法(mass spectrometry)4.纤维结构的研究和发展、问题、未知性和不确定:※基本形式:对纤维微细结构作文字或简单模型图来描述。
※基本原因:结构的复杂和多样性、表征方法的局限性、人们的认识。
第一节纤维结构理论一、缨状微胞理论1.历史Nägeli理论;Meyer和Mark的微胞学;Spearkman模型。
30年代的争论:※纤维素及其他聚合物分子的长度的问题。
※关于纤维究竟是由分离的晶体所组成,还是由连续的均匀的分子所组成的问题。
Meyer认为分子是相当短的,其聚合度约为200。
而Staudinger则认为,在天然纤维素中,聚合度在2000以上。
第七章纺织纤维和纱线的力学性质讨论纺织纤维与纱线的拉伸性质及其对时间依赖性、纤维基本力学模型,纤维弹性、动态力学性质及疲劳,以及纤维的弯曲、扭转、压缩等力学性能。
第一节纤维的拉伸性质一、纤维的拉伸曲线与性能指标1.拉伸曲线纤维的拉伸曲线有两种形式,即负荷p-伸长△l 曲线和应力σ-应变ε曲线。
2.拉伸性能指标(1)强伸性能指标强伸性能是指纤维断裂时的强力或相对强度和伸长(率)或应变。
图7-1 纺织纤维的拉伸曲线a.强力P:又称绝对强力、断裂强b力。
它是指纤维能承受的最大拉伸外力,或单根纤维受外力拉伸到断裂时所需要的力,单位为牛顿(N)。
b.断裂强度(相对强度) Pb:简称比强度或比应力,它是指每特(或每旦)纤维能承受的最大拉力,单位为N/tex,常用cN/dtex(或cN/d)。
c.断裂应力σb:为单位截面积上纤维能承受的最大拉力,标准单位为N/m2(即帕)常用N/mm2(即兆帕Mpa)表示。
:纤维重力等于其断d.断裂长度Lb裂强力时的纤维长度,单位为km。
(2)初始模量初始模量是指纤维拉伸曲线的起始部分直线段的应力与应变的比值,即σ- ε曲线在起始段的斜率。
(5-10)初始模量的大小表示纤维在小负荷作用下变形的难易程度,即纤维的刚性。
(3)屈服应力与屈服伸长率图7-2 纤维屈服点的确定纤维在屈服以前产生的变形主要是纤维大分子链本身的键长、键角的伸长和分子链间次价键的剪切,所以基本上是可恢复的急弹性变形。
而屈服点以后产生的变形中,有一部分是大分子链段间相互滑移而产生的不可恢复的塑性变形。
(4)断裂功指标a.断裂功W:是指拉伸纤维至断裂时外力所作的功,是纤维材料抵抗外力破坏所具有的能量。
b.断裂比功Wv :一是拉断单位体积纤维所需作的功Wv,单位为N/mm2。
另一定义是重量断裂比功Ww,是指拉断单位线密度与单位长度纤维材料所需做的功。
c.功系数η:指纤维的断裂功与断裂强力(Pb)和断裂伸长(Δlb)的乘积之比。
1.纤维:指长宽比在103数量级以上,粗细为几微米到上百微米的柔软细长体,有连续长丝和短纤维之分。
2.纺织纤维分类:天然纤维和化学纤维天然纤维:由自然界直接取得的纤维(植物纤维,动物纤维,矿物纤维)化学纤维:用天然的或合成的高聚物以及无机物为原料,经过人工加工制成的纤维状物体,通称为化学纤维(再生纤维:黏胶纤维合成纤维)棉纤维3.棉纤维生长分为三期:伸长期,、加厚期,转曲期横截面:腰圆形,有空腔纵向:呈不规则的沿长度方向不断改变的螺旋形转曲。
成熟度:纤维胞壁的加厚程度,用成熟度系数M表示4.棉纤维的主要组成物质及化学性质纤维素占93-95(%)化学结构式:(C6H10O5)n,n=6000~11000化学性质:耐碱不耐酸二、棉纤维的分类一)按棉花种类分长绒棉(海岛棉):长度:33~45mm,细度小于1.43 dtex细绒棉(陆地棉):长度:23~33mm,细度1.43~2.22 dtex粗绒棉:纤维粗短,品质较差。
(二)按棉花初加工分:1、锯齿棉:采用锯齿轧棉机轧得的原棉。
特点:含杂、含短绒少2、皮辊棉:采用皮辊轧棉机轧得的原棉。
特点:含杂、含短绒多;麻纤维纤维分类:苎麻、亚麻、大麻、黄麻、二、纤维形态纵向形态:纵向平直,有竖纹横节。
横向截面:苎麻:扁圆形,有中腔,胞壁上辐射状条纹。
亚麻:多角形。
主要组成物质纤维素耐碱不耐酸三、性能:吸湿性很好(W K=12-13%);强度高(是棉的两倍),湿强大于干强毛纤维一、1.羊毛的形态结构:同质毛:导向毛细,与簇生毛细度、长度差异小。
质量好。
异质毛:导向毛与簇生毛细度、长度差异大,质量差。
截面形态:由表皮层、皮质层和髓质层组成。
纵向形态:表面覆盖有鳞片层2.羊毛的性质羊毛纤维大分子由20多种氨基酸组成,分子结构中以—CONH---基团为主价键。
羊毛化学性质:耐酸不耐碱羊毛的特有性质:摩擦性能和缩绒性缩绒性:当羊毛在热湿条件及化学试剂作用下,经外力揉搓,挤压,纤维发生相互间滑移,纠缠,咬合,使织物收缩形成紧密的毡片,这种现象称为缩绒。