纤维的表面性质

纤维的表面性质第一页，共三十八页，编辑于2023年，星期三纤维的表面性状是构筑纤维集合体的客观基础。纤维的表面是外力，光、热辐射，电磁和液、汽体作用的直达部位和主要载体。纤维表面同时也是发生老化、破坏、产生缺陷的主体。第二页，共三十八页，编辑于2023年，星期三第一节纤维表面的内涵一、表面的基本概念二、纤维表面涉及的内容第三页，共三十八页，编辑于2023年，星期三一、表面的基本概念所谓纤维表面是指纤维表层0.5~5nm内的组成、结构和其亚微米尺度及其以下的表观形态。显然，是微尺度（micro-scale），确切地说是形态亚微米尺度（submicro-scale）、厚度纳米尺度（nanoscale）和分子尺度（molecularscale）。纤维表面结构与组成是非对称和不均匀的。1.纤维表面的定义第四页，共三十八页，编辑于2023年，星期三相对来说，界面要厚得多，因为其至少有两个“表面”完成过渡。但两个表面的过渡互为“溶合”，或晶体缺陷的界面，其厚度亦可与纯表面一样，甚至更小。一、表面的基本概念1.纤维表面的定义第五页，共三十八页，编辑于2023年，星期三2.表面能一、表面的基本概念所谓表面能，又称表面自由能，是指形成单位面积表面所消耗的功。第六页，共三十八页，编辑于2023年，星期三二、纤维表面涉及的内容纤维表面主要涉及表面结构、表面性质和表面表征方法。1.纤维表面结构内涵纤维表面结构包括要素：表面厚度、表面形态、表面组成和表面结构（狭义的）。表面形态是表层的外轮廓，同样是微尺度的，但跨度较大，在原子尺度～亚微米尺度范围内，如扫描隧道电子显微镜STM（Scanningtunnelingmicroscope）或原子力显微镜AFM（Atomicforcemicroscope）所看到的表面原子排列轮廓。第七页，共三十八页，编辑于2023年，星期三第八页，共三十八页，编辑于2023年，星期三二、纤维表面涉及的内容2.纤维表面所涉及的基本物理性质纤维表面性质主要涉及人们所熟悉的摩擦性质，浸润性质。还有纤维表面的热学、光学、电学性质，以及表面缺陷引起的力学性质劣化等。第九页，共三十八页，编辑于2023年，星期三二、纤维表面涉及的内容3.表面分析第十页，共三十八页，编辑于2023年，星期三纤维表面改性是纤维表面分析研究的主要目的，是期望通过有效方便的表面处理获得理想、实用、新型纤维的主要方法。二、纤维表面涉及的内容4.表面改性第十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期三第二节纤维的表面特征一、天然纤维的表面特征（略）二、化学纤维的表面特征（略）三、表面改性和高性能纤维的表面特征第十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期三三、表面改性和高性能纤维的表面特征1.纤维粗糙化改性第十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期三三、表面改性和高性能纤维的表面特征2.纤维柔软化改性纤维柔软化的表面改性，就是改善纤维表面的摩擦性。最常用的方法是上柔软剂，或表面涂层覆膜。第十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期三三、表面改性和高性能纤维的表面特征3.合成纤维的丝光改性第十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期三三、表面改性和高性能纤维的表面特征4.高性能纤维的表面特征第十六页，共三十八页，编辑于2023年，星期三第三节纤维的摩擦性质一、纤维摩擦中的基本现象二、摩擦机理与测量第十七页，共三十八页，编辑于2023年，星期三一、纤维摩擦中的基本现象1.摩擦系数（1）相对滑移速度的影响静摩擦力FS大于动摩擦力FD，μS

>μD

第十八页，共三十八页，编辑于2023年，星期三一、纤维摩擦中的基本现象1.摩擦系数（1）相对滑移速度的影响第十九页，共三十八页，编辑于2023年，星期三一、纤维摩擦中的基本现象1.摩擦系数（2）表观接触面积的影响式中，α

为与粗糙度和材料硬度相关的常数。第二十页，共三十八页，编辑于2023年，星期三一、纤维摩擦中的基本现象1.摩擦系数（3）正压力的影响两物质间的正压力N的大小与摩擦并非线性关系。第二十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期三一、纤维摩擦中的基本现象1.摩擦系数（4）表面粗糙度的影响第二十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期三一、纤维摩擦中的基本现象1.摩擦系数（5）表面硬度的影响（6）纤维外观形态及表面附着物的影响（7）环境温湿度的影响第二十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期三一、纤维摩擦中的基本现象2.粘－滑现象纤维间相对低速滑移时，会发生时而保持不动（粘），纤维产生变形或同向移动；时而又相对快速滑移（滑），这种现象称为粘－滑（stick－slip）现象。第二十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期三一、纤维摩擦中的基本现象3.摩擦的对称性及方向性第二十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期三第二十六页，共三十八页，编辑于2023年，星期三二、摩擦机理与测量1.纤维的摩擦机理摩擦作用过程是一个复杂有交互作用的过程。一方面决定于摩擦接触面的微观分子作用过程和宏观力学变形过程；另一方面，摩擦是一个能量转换和耗散的过程，应该从能量的角度来进行叠加。第二十七页，共三十八页，编辑于2023年，星期三二、摩擦机理与测量2.纤维摩擦性质的测量第二十八页，共三十八页，编辑于2023年，星期三第四节纤维的浸润性与芯吸一、纤维浸润现象二、纤维浸润性测量三、纤维芯吸与表征第二十九页，共三十八页，编辑于2023年，星期三一、纤维浸润现象1.平衡与非平衡浸润（1）平衡态浸润（2）铺展浸润第三十页，共三十八页，编辑于2023年，星期三一、纤维浸润现象2.浸润的滞后性浸润滞后性是指固体表面第一次浸润和第二次浸润间存在差异，且第一次浸润角恒大于第二次浸润角。第三十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期三一、纤维浸润现象3.伪浸润现象所谓伪浸润现象是指由于材料的表观形态与真实形态存在差异，或材料表面不同组份的组合使液滴的三相交汇点落在某一位置或组份中，而引起的表观接触角不能表达或不能完全表达真实浸润性的现象。形态的影响组份的影响第三十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期三二、纤维浸润性测量1.接触角θ

测量第三十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期三二、纤维浸润性测量2.浸润力的测量竖直拔出法水平浸入拉出法第三十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期三第三十五页，共三十八页，