羊毛和蚕丝纤维的 力学性能.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,YOUR SUBTITLE GOES HERE,羊毛和蚕丝纤维的力学性能,your topic goes here,羊毛和蚕丝纤维的拉伸与疲劳性能,羊毛和蚕丝纤维拉伸曲线的基本特征和断裂机理,羊毛和蚕丝纤维的弯曲与扭转性能,羊毛和蚕丝纤维的摩擦与抱合性能,一,、拉伸曲线的基本特征,按断裂伸长和断裂强力之间对比关系的不同，,纺织纤维的拉伸断裂曲线可分,三类：,第一类：强力很高、伸长率很小，如棉、麻等天然纤维素纤维。原因：取向,度和结晶度、聚合度都比较高，大分子属刚性分子链之故；,第二类：强力不高、伸长率很大，如羊毛、醋酯。这类纤维的大分子柔曲性较高，结晶度与取向度较差，虽然聚合度并不一定低，但因为分子间不能形成良好的排列，过长的分子链反而增加了自身的卷曲,第三类：强力与伸长率都介乎这二者之间。多数纤维的拉伸曲线属于这一种类型。,蚕丝的拉伸曲线（图3-6）属第三类型。但桑蚕丝与柞蚕丝的拉伸曲线仍有很大的差别：柞蚕丝模量较桑蚕丝为低，到曲线的中间部位时斜率变小，即伸长率增长较快，且断裂点低于桑蚕丝。这主要是因为柞蚕丝分子的特点是侧基大、活泼性基团多和弯曲缠结的分子链比较多，所以对外表现为模量小，易变形，而且只要伸长率超过一定数值（湿态时仅23%），就会由于卷曲分子缠结点的打开使伸长很快增长，从而对应力的反应变得十分敏感。在这以后，则和桑蚕丝一样，由于伸直了的分子链之间可在活泼基团的作用下建立起相当的作用力，而使曲线末端的模量增大。但最后终因柞蚕丝的结晶度不及桑蚕丝高，使断裂点较桑蚕丝为低。,各纤维的拉伸曲线对比,羊毛和蚕丝的疲劳,1、疲劳破坏形式,（,1）静态疲劳（或蠕变疲劳）,（2）多次拉伸疲劳（或动态疲劳）,羊毛和蚕丝的重复拉伸疲劳图,疲劳破坏的影响因素,（1）表征指标：耐久度或疲劳寿命，指材料能承受的加负荷、减负荷反复循环的次数。,（2）影响因素：,纤维材料性能方面：纤维分子量增加，结晶度提高，耐疲劳性好；取向度增加，耐疲劳性差。屈服强度高，屈服伸长大，断裂功大，耐疲劳性好。,试验或实际应用条件方面,拉伸断裂机理及影响因素,1,纤维的拉伸破坏机理,纤维断裂机理：,大分子主链的断裂,大分子之间的滑脱,纤维断裂过程：,脆断,韧断,纤维拉伸断裂时的裂缝和断裂面,羊毛和蚕丝纤维的弯曲与扭转性能,纤维的弯曲刚度,R,B,(cN,cm,2,)为,:,R,B,=,EI,E,为纤维的弹性模量,(cN/cm,2,),；,I,为纤维的断面惯性矩,(cm,4,),半径为,r,的圆形截面断面惯性矩:,I,0,=,r,4,/4,纤维的横截面形状一般都不是正圆形,其,断面惯性矩,I,f,(cm,4,),为：,r,为纤维截面按等面积折换成正圆形时的等效半径,(cm),；,f,为截面形状系数,纤维的实际弯曲刚度为：,羊毛纤维弯曲性和扭转性能,1.,弯曲性能,：羊毛纤维由于拉伸初始模量和压缩模量低，因而抗弯曲刚度较低。这也是毛绒产品手感柔软的重要原因。毛绒单根纤维抗弯曲疲劳强度不高，一般情况下重复50折曲时只能耐1000次以下的反复折曲，皮质层细胞之间的胞间物质将开裂松散，这也是毛绒产品起球后容易脱落的重要原因之一。,2.,扭转性能,：,毛绒单根纤维的抗扭转刚度是各种纤维中较低的，扭转的弹性恢复能力也很好，因而羊毛纤维产品的保形性较好。毛绒单根纤维抗重复扭转疲劳强度不高。在扭转螺旋角10重复扭转时也只能耐1000次以下，皮质层细胞之间的胞间物质破碎开裂松散而破坏。这也是羊毛纤维产品起球后容易脱落的重要原因,。,蚕丝纤维的弯曲与扭转性能,蚕丝，是熟蚕,结茧,时分泌丝液凝固而成的连续长纤维，也称“天然丝”。它与,羊毛,一样，是人类最早利用的,动物纤维,之一，根据食物的不同，又分,桑蚕,、,柞蚕,、,木薯蚕,、,樟蚕,、,柳蚕,和,天蚕,等。,弯曲性能,：和羊毛纤维相比，蚕丝纤维的截面系数较低，弯曲模量较高，相对抗弯刚性也较高，这也是蚕丝蛋白与羊毛纤维的一个区别。,扭转性能,：和羊毛纤维相比，蚕丝纤维的截面系数较低，扭转模量较高，相对抗扭刚度也就羊毛纤维较高。,各种纤维弯曲与扭转性能的对比,羊毛和蚕丝纤维的缩绒性,羊毛纤维的缩绒性：,羊毛在湿热和化学试剂作用下，经机械外力反复挤压，纤维集合体慢慢收缩紧密，并相互穿插纠缠，交编毡化，这一性能，称为羊毛的缩绒性。由于羊毛表面鳞片指向这一特点，形成羊毛的定向摩擦效应，逆鳞片摩擦系数比顺鳞片摩擦系数要大，这一差异是羊毛缩绒的基础。逆鳞片和顺鳞片的摩擦系数差异越大，羊毛毡缩性能越好。毛织物整理过程中，经过缩绒工艺(又称缩呢)，织物长度收缩，厚度和紧度增加。表面露出一层绒毛，外观优美，手感丰厚柔软，并且有良好的保暖效果。利用羊毛的缩绒性，把松散的短纤维结合成具有一定机械强度、一定形状、一定密度的毛毡片，这一作用称为毡合。毡帽、毡靴等就是通过毡合制成的。,羊毛纤维集合体的压缩性能,纤维的压缩性能，不论是纵向压缩还是径向压缩，在检测与表达上都有很大困难，纤维的纵向压缩性能，现已明确与制成织物后的刺痒感有很大关系。纤维集合体的压缩变形可以用几何体的体积或高度的变化来表示，并设压缩变形绝对值和相对值两个指标进行表示。,毛绒单根纤维横向压缩时有良好的抗压缩破坏能力，不易破碎和破裂。羊毛纤维集合体由于卷曲的存在和良好的抗拉伸弹性恢复率，因而压缩模量很低，而压缩弹性恢复率很高。因此，毛绒产品在压缩时不易定形和变皱。,不同排列形式羊毛集合体的压缩模量曲线,羊毛纤维的排列形式对羊毛纤维集合体有一定的影响,