羊毛和蠶絲纖維的力學(xué)性能

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1、YOURSUBTITLEGOESHERE羊毛和蠶絲纖維的力學(xué)性能yourtopicgoeshere羊毛和蠶絲纖維的拉伸與疲勞性能羊毛和蠶絲纖維拉伸曲線的基本特征和斷裂機(jī)理羊毛和蠶絲纖維的彎曲與扭轉(zhuǎn)性能羊毛和蠶絲纖維的摩擦與抱合性能一、拉伸曲線的基本特征按斷裂伸長(zhǎng)和斷裂強(qiáng)力之間對(duì)比關(guān)系的不同，紡織纖維的拉伸斷裂曲線可分三類：第一類：強(qiáng)力很高、伸長(zhǎng)率很小，如棉、麻等天然纖維素纖維。原因：取向度和結(jié)晶度、聚合度都比較高，大分子屬剛性分子鏈之故；第二類：強(qiáng)力不高、伸長(zhǎng)率很大，如羊毛、醋酯。這類纖維的大分子柔曲性較高，結(jié)晶度與取向度較差，雖然聚合度并不一定低，但因?yàn)榉肿娱g不能形成良好的排

2、列，過(guò)長(zhǎng)的分子鏈反而增加了自身的卷曲第三類：強(qiáng)力與伸長(zhǎng)率都介乎這二者之間。多數(shù)纖維的拉伸曲線屬于這一種類型。蠶絲的拉伸曲線（圖3-6）屬第三類型。但桑蠶絲與柞蠶絲的拉伸曲線仍有很大的差別：柞蠶絲模量較桑蠶絲為低，到曲線的中間部位時(shí)斜率變小，即伸長(zhǎng)率增長(zhǎng)較快，且斷裂點(diǎn)低于桑蠶絲。這主要是因?yàn)樽跣Q絲分子的特點(diǎn)是側(cè)基大、活潑性基團(tuán)多和彎曲纏結(jié)的分子鏈比較多，所以對(duì)外表現(xiàn)為模量小，易變形，而且只要伸長(zhǎng)率超過(guò)一定數(shù)值（濕態(tài)時(shí)僅2～3%），就會(huì)由于卷曲分子纏結(jié)點(diǎn)的打開(kāi)使伸長(zhǎng)很快增長(zhǎng)，從而對(duì)應(yīng)力的反應(yīng)變得十分敏感。在這以后，則和桑蠶絲一樣，由于伸直了的分子鏈之間可在活潑基團(tuán)的作用下建立起相當(dāng)

3、的作用力，而使曲線末端的模量增大。但最后終因柞蠶絲的結(jié)晶度不及桑蠶絲高，使斷裂點(diǎn)較桑蠶絲為低。各纖維的拉伸曲線對(duì)比羊毛和蠶絲的疲勞1、疲勞破壞形式（1）靜態(tài)疲勞（或蠕變疲勞）（2）多次拉伸疲勞（或動(dòng)態(tài)疲勞）羊毛和蠶絲的重復(fù)拉伸疲勞圖疲勞破壞的影響因素（1）表征指標(biāo)：耐久度或疲勞壽命，指材料能承受的加負(fù)荷、減負(fù)荷反復(fù)循環(huán)的次數(shù)。（2）影響因素：纖維材料性能方面：纖維分子量增加，結(jié)晶度提高，耐疲勞性好；取向度增加，耐疲勞性差。屈服強(qiáng)度高，屈服伸長(zhǎng)大，斷裂功大，耐疲勞性好。試驗(yàn)或?qū)嶋H應(yīng)用條件方面拉伸斷裂機(jī)理及影響因素1纖維的拉伸破壞機(jī)理纖維斷裂機(jī)理：大分子主鏈的斷裂大分子之間的滑脫纖

4、維斷裂過(guò)程：脆斷韌斷纖維拉伸斷裂時(shí)的裂縫和斷裂面羊毛和蠶絲纖維的彎曲與扭轉(zhuǎn)性能纖維的彎曲剛度RB(cN·cm2)為:RB=EIE為纖維的彈性模量(cN/cm2)；I為纖維的斷面慣性矩(cm4)半徑為r的圓形截面斷面慣性矩:I0=πr4/4纖維的橫截面形狀一般都不是正圓形,其斷面慣性矩If(cm4)為：r為纖維截面按等面積折換成正圓形時(shí)的等效半徑(cm)；?f為截面形狀系數(shù)纖維的實(shí)際彎曲剛度為：羊毛纖維彎曲性和扭轉(zhuǎn)性能1.彎曲性能：羊毛纖維由于拉伸初始模量和壓縮模量低，因而抗彎曲剛度較低。這也是毛絨產(chǎn)品手感柔軟的重要原因。毛絨單根纖維抗彎曲疲勞強(qiáng)度不高，一般情況下重復(fù)±50°折

5、曲時(shí)只能耐1000次以下的反復(fù)折曲，皮質(zhì)層細(xì)胞之間的胞間物質(zhì)將開(kāi)裂松散，這也是毛絨產(chǎn)品起球后容易脫落的重要原因之一。2.扭轉(zhuǎn)性能：毛絨單根纖維的抗扭轉(zhuǎn)剛度是各種纖維中較低的，扭轉(zhuǎn)的彈性恢復(fù)能力也很好，因而羊毛纖維產(chǎn)品的保形性較好。毛絨單根纖維抗重復(fù)扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度不高。在扭轉(zhuǎn)螺旋角±10°重復(fù)扭轉(zhuǎn)時(shí)也只能耐1000次以下，皮質(zhì)層細(xì)胞之間的胞間物質(zhì)破碎開(kāi)裂松散而破壞。這也是羊毛纖維產(chǎn)品起球后容易脫落的重要原因。蠶絲纖維的彎曲與扭轉(zhuǎn)性能蠶絲，是熟蠶結(jié)繭時(shí)分泌絲液凝固而成的連續(xù)長(zhǎng)纖維，也稱“天然絲”。它與羊毛一樣，是人類最早利用的動(dòng)物纖維之一，根據(jù)食物的不同，又分桑蠶、柞蠶、木薯蠶、樟

6、蠶、柳蠶和天蠶等。彎曲性能：和羊毛纖維相比，蠶絲纖維的截面系數(shù)較低，彎曲模量較高，相對(duì)抗彎剛性也較高，這也是蠶絲蛋白與羊毛纖維的一個(gè)區(qū)別。扭轉(zhuǎn)性能：和羊毛纖維相比，蠶絲纖維的截面系數(shù)較低，扭轉(zhuǎn)模量較高，相對(duì)抗扭剛度也就羊毛纖維較高。各種纖維彎曲與扭轉(zhuǎn)性能的對(duì)比羊毛和蠶絲纖維的縮絨性羊毛纖維的縮絨性：羊毛在濕熱和化學(xué)試劑作用下，經(jīng)機(jī)械外力反復(fù)擠壓，纖維集合體慢慢收縮緊密，并相互穿插糾纏，交編氈化，這一性能，稱為羊毛的縮絨性。由于羊毛表面鱗片指向這一特點(diǎn)，形成羊毛的定向摩擦效應(yīng)，逆鱗片摩擦系數(shù)比順鱗片摩擦系數(shù)要大，這一差異是羊毛縮絨的基礎(chǔ)。逆鱗片和順鱗片的摩擦系數(shù)差異越大，羊毛氈

7、縮性能越好。毛織物整理過(guò)程中，經(jīng)過(guò)縮絨工藝(又稱縮呢)，織物長(zhǎng)度收縮，厚度和緊度增加。表面露出一層絨毛，外觀優(yōu)美，手感豐厚柔軟，并且有良好的保暖效果。利用羊毛的縮絨性，把松散的短纖維結(jié)合成具有一定機(jī)械強(qiáng)度、一定形狀、一定密度的毛氈片，這一作用稱為氈合。氈帽、氈靴等就是通過(guò)氈合制成的。羊毛纖維集合體的壓縮性能纖維的壓縮性能，不論是縱向壓縮還是徑向壓縮，在檢測(cè)與表達(dá)上都有很大困難，纖維的縱向壓縮性能，現(xiàn)已明確與制成織物后的刺癢感有很大關(guān)系。纖維集合體的壓縮變形可以用幾何體的體積或高度的變化來(lái)