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《紡織物理 第七章 纖維的表面性質(zhì)（講稿）》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第七章纖維的表面性質(zhì)·纖維的表面性能取決于其表面和表層的結(jié)構(gòu)特征?！け砻媸俏镔|(zhì)最直觀、有效和最復(fù)雜而又有特征的部位?！の镔|(zhì)表面為視覺、觸覺直達(dá)部位，處于非對稱和非平衡態(tài)?！の镔|(zhì)表面或界面的作用：是物質(zhì)相互結(jié)合、共存、分離、傳遞的關(guān)鍵層面，如：?復(fù)合材料的增強(qiáng)體纖維，如何與基質(zhì)發(fā)生相互粘結(jié)；?與人體接觸的紡織品，纖維如何提供應(yīng)有的舒適感；?纖維裝飾材料的色光特征；?纖維功能材料的吸附、傳遞、耐磨蝕、能量轉(zhuǎn)換等性質(zhì)?！だw維表面結(jié)構(gòu)包括：表面宏、微觀形態(tài)，表層結(jié)構(gòu)等?！だw維的表面性質(zhì)包括：?表面摩擦，磨損和變形；?表面光學(xué)特性
2、，如色澤特征；?表面?zhèn)鲗?dǎo)特性，如對熱、濕、聲、電的傳遞；?表面能及表面吸附與粘結(jié)。·表面性能還涉及實(shí)用中的表面改性方法，表面分析方法等。·纖維表面是一門科學(xué)，本章討論三個內(nèi)容：?纖維的摩擦性質(zhì)?纖維表面浸潤性?纖維表面粘結(jié)性59第一節(jié)纖維的摩擦性質(zhì)指纖維與纖維，或纖維與其它物質(zhì)表面接觸并發(fā)生相對運(yùn)動時的行為。?影響紡、織加工性能和成品的手感的風(fēng)格。?導(dǎo)致纖維的磨損與變形，產(chǎn)生質(zhì)量轉(zhuǎn)移、生熱和靜電現(xiàn)象。一．纖維摩擦參數(shù)及其相互關(guān)系摩擦力F，正壓力或法向負(fù)荷N，摩擦系數(shù)，摩擦?xí)r接觸面積S，摩擦?xí)r的相對運(yùn)動速度v，摩擦面的粗糙
3、度，以及表面形狀和表層附著物等，其間存在一定的定性和定量關(guān)系。1．F、N、S間的關(guān)系經(jīng)典的Amontons定律：不適用于纖維摩擦的表征。典型的經(jīng)驗(yàn)方程有：(7.1)(7.2)(7.3)式中均為常數(shù)。較為實(shí)際和處理方便的是式(7.3)的簡化形式：(7.4)顯然上式的摩擦系數(shù)非常數(shù)，是正壓力N的函數(shù)。59摩擦系數(shù)m正壓力,N特氟綸尼龍聚乙烯圖7-1纖維摩擦系數(shù)隨正壓力的變化（D為纖維直徑）式（7.4）的n值一般介于2/3～1之間，見表7-1。表7-1單根纖維垂直交叉摩擦?xí)r的n值纖維醋酯纖維錦綸粘膠絲滌綸羊毛醋酯纖維0.940
4、.890.900.860.92錦綸0.860.81粘膠絲0.890.880.910.860.87滌綸0.88羊毛0.880.860.920.860.92根據(jù)式(7-4)，可以討論接觸面積的作用，設(shè)正壓力N作用于面積上，則有：,如果同樣的正壓力作用于面積上，，可以認(rèn)為這時的總摩擦力應(yīng)等于當(dāng)正壓力為N/k作用于面積上的各分摩擦力f的總和，即：(7.5)59所以(7.6)這樣，可以用兩種模式來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的摩擦定律式。①，用于摩擦接觸面積不變時的描述；②，用于正壓力為常數(shù)時表達(dá)。其中a，b為常數(shù)，a與接觸面積有關(guān)，b與正壓力有關(guān)。
5、n＝1時，即得傳統(tǒng)的摩擦定律式。Viswanathan通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在許多纖維中，參數(shù)a與n值有關(guān)，a值隨n值的增加而減少。由于a的單位為，故使用不同單位時，a與n值的關(guān)系不同。2．靜、動摩擦和滑移速度通常纖維的靜摩擦力FS比動摩擦力Fd要高（表7-2）。動、靜摩擦系數(shù)間的差異，使人對纖維及其制品的手感不同。兩者差別較大時，給人粗糙，澀板的感覺，因?yàn)槟Σ林邪l(fā)生“粘－滑”現(xiàn)象（stick-slip）。如果對纖維添加整理劑，則會感到柔軟、滑糯，如優(yōu)質(zhì)的羊絨。其原因是與的差異較小。纖維的摩擦系數(shù)與滑移速度如圖7-2所示，纖維摩
6、擦系數(shù)隨v的增大為下凹狀，在速度vc下，μd會大于靜摩擦系數(shù)μs，常態(tài)滑移速度都小于vc，故μs>μd，正是由于μs>μd，摩擦過程會發(fā)生“粘-滑”現(xiàn)象。隨著μs-μd59值的減小，粘－滑現(xiàn)象逐漸減小。當(dāng)μs≤μd時，粘－滑現(xiàn)象消失。表7-2纖維的動、靜摩擦系數(shù)（,）纖維靜摩擦系數(shù)動摩擦系數(shù)粘膠與粘膠0.350.26錦綸與錦綸0.470.40順鱗片方向羊毛與羊毛逆鱗片方向纖維同一方向0.130.610.210.110.380.15羊毛與粘膠順鱗片方向0.110.09逆鱗片方向0.390.35羊毛與錦綸順鱗片方向0.260
7、.21逆鱗片方向0.430.35圖7-2相對速度與動摩擦系數(shù)的關(guān)系3．摩擦系數(shù)與纖維表面狀態(tài)的關(guān)系纖維與摩擦有關(guān)的表面狀態(tài)主要有三：?纖維表面的粗糙程度r?差微摩擦效應(yīng)：鱗片的順、逆摩擦差異59?纖維間的摩擦形式，即界面摩擦和潤滑摩擦錦綸棉/鋼逆鱗片順鱗片羊毛/角質(zhì)回潮率，%摩擦系數(shù)，m圖7-3摩擦系數(shù)隨回潮率而變化的曲線一般而言，纖維的摩擦系數(shù)為0.1～0.8，其典型的摩擦系數(shù)值，所得列于表7-4中。4．纖維外觀形態(tài)與摩擦作用纖維的外觀形態(tài)主要指纖維的截面形狀和纖維的卷曲。在無張力的情況下，圓形纖維的扭曲趨勢最不明顯，
8、而非圓形纖維易于產(chǎn)生螺旋狀的扭曲，故會影響纖維的相互靠近。?圓形截面纖維，其相互間接觸概率較高，有效作用較強(qiáng)。Scardino等將圓形截面和三葉形截面的纖維，紡制成棉網(wǎng)和生條，結(jié)果表明，圓形截面纖維的抱含力較高。Hertel等對棉網(wǎng)的試驗(yàn)也證明，圓形截面纖維的棉網(wǎng)，在剪切變形時，其內(nèi)聚力較大。絲光纖維間的抱合力優(yōu)于未
