《纺织材料学》-纤维力学性质.pptVIP

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: 20±3℃; Relative humidity (R.H.): 65±5% 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：σ——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ε 1.3.4其他指标 （1）模量（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）； P——M点的负荷（N）； △L——M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 O→O：表示拉伸初期未能伸直的纤维由卷曲逐渐伸直； O→M：（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； Q→S：（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； S→A：（增强区）错位滑移的大分子基本伸直平行，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 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。 在不同拉伸倍数下粘胶纤维聚合度对纤维强力的影响 （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