《纺织材料学》-纤维力学性质课件

1、纤维力学性质1.1测试标准的重要性（1）环境条件会引起材料被测力学性质指标的差异，必须标准化测试环境；（2）不同横截面或不同长度纤维弱环存在几率不一样，必须标准化纤维待测区段长度；（3）纺织纤维是高分子粘弹性材料，受力变形曲线取决于加载历史和加载方式，必须标准化加载条件；（4）纤维间性质差异性，要取得统计意义上的平均值，必须有足够的纤维根数。 1.2标准测试条件举例环境条件：Temperature: 203; Relative humidity (R.H.): 655%1.3指标体系断裂强力；断裂强度；断裂伸长率1.3.1断裂强力（绝对强力）P是纤维能够承受的最大拉伸外力。单位：牛顿（N）；厘

2、牛（cN）；克力（gf）。对不同粗细的纤维，强力没有可比性。1.3.2强度用以比较不同粗细纤维的拉伸断裂性质的指标。根据采用线密度指标不同，强度指标有以下几种：（1）比强度（相对强度）(specific strength 或tenacity)是指每特（或每旦）纤维所能承受的最大拉力。单位为：N/tex（cN/dtex）；N/d（cN/d）；gf/dtex。其计算式为：（2）断裂应力（强度极限）指纤维单位截面上能承受的最大拉力。单位为N/mm2（即MPa）。其计算式为：式中：纤维的断裂应力（MPa）； P纤维的强力（N）； S纤维的截面积（mm2）。1.3.3断裂伸长率1.3.4其他指标（1）模

3、量（刚度）：材料在低载荷时抵抗变形的能力，载荷伸长曲线(或应力应变曲线)起始直线段斜率。 量纲：cN/dtex，g/den，Pa(Mpa，GPa)式中：E初始模量（N/tex）； PM点的负荷（N）； LM点的伸长（mm）； L试样拉伸测试区段（mm）； Ntex试样线密度（tex）。（2）屈服点确定： （3）功Work 1.4典型拉伸曲线分析OO：表示拉伸初期未能伸直的纤维由卷曲逐渐伸直；OM：（虎克区）大分子链键长和键角的变化，外力去除变形可回复，类似弹簧；QS：（屈服区）大分子间产生相对滑移，在新的位置上重建连接键。变形显著且不易回复，模量相应也逐渐变小；SA：（增强区）错位滑移的大分子

4、基本伸直平行，互相靠拢，使大分子间的横向结合力有所增加，形成新的结合键，曲线斜率增大直至断裂。Q：屈服点；A：断裂点。 1.5常见纺织纤维拉伸曲线拉伸曲线可分为三类： （1）强力高，伸长率很小（棉、麻等纤维素纤维）拉伸曲线近似直线，斜率较大；（2）强力不高，伸长率很大（羊毛、醋酯纤维等）模量较小，屈服点低和强力不高；（3）初始模量介于1.2之间的拉伸曲线（涤纶、锦纶、蚕丝等纤维）。 1.6常见纤维的有关拉伸性质指标纤维品种断裂强度（N/tex）钩接强度（N/tex）断裂伸长率（%）初始模量（N/tex）定伸长回弹率（%）（伸长3%）干态湿态干态湿态涤纶高强低伸型0.53-0.620.53-0.

5、620.35-0.4418- 2818- 286.17-7.9497普通型0.42-0.520.42-0.520.35-0.4430- 4530- 454.41- 6.17锦纶60.38-0.620.33-0.530.31-0.4925- 5527- 580.71- 2.65100腈纶0.25-0.400.22-0.350.16-0.2225- 5025- 602.65- 5.2989- 95维纶0.44-0.510.35-0.430.28-0.3515- 2017- 232.21- 4.4170- 80丙纶0.40-0.620.40-0.620.35-0.6230- 6030- 601.76

6、- 4.8596- 100氯纶0.22-0.350.22-0.350.16-0.2220- 4020- 401.32- 2.2170- 85粘纤0.18-0.260.11-0.160.06-0.1316- 2221- 293.53- 5.2955- 80富纤0.31-0.400.25-0.290.05-0.069- 1011- 137.06- 7.9460- 85醋纤0.11-0.140.07-0.090.09-0.1225- 3535- 502.21- 3.5370- 90棉0.18-0.310.22-0.407- 126.00- 8.2074（伸长2%）绵羊毛0.09-0.150.07-0

7、.1425- 3525- 502.12- 3.0086- 93家蚕丝0.26-0.350.19-0.2515- 2527- 334.4154- 55（伸长5%）苎麻0.49-0.570.51-0.680.40-0.411.5- 2.32.0- 2.417.64- 22.0548（伸长2%）氨纶0.04-0.090.03-0.09450- 80095- 99（伸长50%）1.7断裂机理及影响因素1.7.1原因：主链断裂；分子间滑脱。1.7.2影响纤维拉伸性能的因素（一）内因：（1）大分子结构（大分子的柔曲性、大分子的聚合度）：大分子的平均聚合度，大分子结合力 ，不易产生滑移，纤维的强度高而伸度小

8、。在不同拉伸倍数下粘胶纤维聚合度对纤维强力的影响 （2）随着取向度的增加，粘胶纤维断裂点的强度增加，断裂伸长率降低。（3）形态结构（裂缝孔洞缺陷、形态结构、不均一性）等。 （二）外因： （1）温湿度：在纤维回潮率一定的条件下，温度高，纤维大分子热动能高，大分子柔曲性提高，分子 间结合力消弱，因此，纤维强度降低，断裂伸长率增大，拉伸模量下降。多数纤维随相对湿度提高，含水分增多，分子间结合力越弱，结晶区越松散，纤维强度降低，伸长增大、初始模量下降。涤纶、丙纶基本不吸湿，它们的强度和伸长率几乎不受相对湿度的影响。 1.9纤维破坏形态由Hearle and Cross发现的尼龙纤维的破坏形态： Nyl

9、on fibre broken in a tensile test Break in progress in a coarse nylon bristle Breakage zones in nylon bristle 破坏分五个区域：A起始，B延伸，C滑移，D裂纹快速增加，E最终破坏。束纤维的拉伸性能静态性能主要有纤维间的摩擦和抱合性能。摩擦抱合与可纺性、织物手感、起毛起球、耐磨和抗皱等有关。纤维、机件被磨损，降低了使用价值；高速缝纫可达300，使缝针弯曲，缝线熔融；摩擦起静电，干扰纺纱工艺，特别是化纤。（2）摩擦力F2纤维之间或纤维与机件之间，在一定正压力作用下，作相对滑动时所产生的阻力。

10、 切向阻力F抱合力F1摩擦力F2 切向阻抗系数：纤维的摩擦、抱合和切向阻力 （1）抱合力F1纤维间在法向压力为零时，做相对滑动时产生的切向阻力。纤维摩擦抱合性质的指标与测试 1）抱合力的指标与测定抱合系数h(cN/cm)单位长度纤维上的抱合力。测试方法：从没有法向压力的纤维条中夹取一根纤维，测定出这根纤维所需的力F1（cN，即抱合力）和纤维的长l（cm）的比值。抱合长度Lk（m）方法：将纤维制成一定规格的没有法向压力的纤维条，在强力仪上以大于纤维长度的适当上下夹持距离拉断，测得它的强力和纤维条的特数。式中：F1纤维条的强力（N）；Ntex纤维条的特数（tex）；g重力加速度（9.8m/s2）。（2）影响抱合因素：