纤维细度、强度的测定

XQ-1型纤维强伸度仪（量程100cN或200cN或300cN），是 测定纤维拉伸性能的试验仪器，可在纤维干态或湿态下进行 一次拉伸试验，显示强力、伸长率及定伸长负荷的单值、平 均值和变异系数。并可在外接的打印机或绘图仪上打印各次 数据，绘出拉伸曲线。 XQ-1型纤维强伸度仪与XD-1型细度仪联机使用，可测定单根 纤维的比强度，并打中出各根纤维的初始模量和断裂比功。
高分子化学与物理 实验
纤维细度、强度的测定
一、实验目的

1. 了解XD-1型振动式细度仪与XQ-1型纤维强
伸度仪的工作原理与XQ-1型纤维强
伸度仪使用操作方法以及测定结果的数据处理。
二、实验原理



XD-1型振动式细度仪，是利用弦振动原理测定纤维线密 度的仪器，可直接显示线密度单值、平均值和变异系数， 外接打印机可打印测试结果。 本仪器与XQ-1型强伸度仪联机，可测定单根纤维的比强 度、初始模量和断裂比功。 本仪器由微处理器控制，采用自激震荡原理，测试精度 高，操作简便，可减小人为试验误差。
XD-1型振动式细度仪原理：




纤维线密度： 纤维的线密度是指纤维的粗细程度。纤维 和纱线的线密度有多种表示形式，一般采用与纱线截面 积成比例的间接指标来表示。常用的指标有特克斯（号 数）、公制支数、英制支数、旦数。分定长制和定重制 两类。 a.支数 单位质量（以g计）的纤维所具有的长度称支数， 一般用每克纤维所具有的支数来表示。如1g 重的纤维长 100m，称100 支。不同纤维因密度不同不能用支数比较。 b.细度 一定长度的纤维所具有的质量。细度的单位是特 克斯（tex），简称特。是指1000m长纤维所具有质量的 克数。纤维越细，细度越细，细度越小。如1000m长的 纤维重5g，即为5tex 。 c.旦（denier） 符号位D 或d，是指9000m长的纤维所 具有质量的克数称为“旦”；如9000m长的纤维重3g， 即为3d。
1 T f 2l
1/ 2
或
4l 2 f T
2
ρ单位g/cm，l单位cm，T单位g· cm/s2，f单位HZ。 线密度单位转换为dtex(分特)，张力T单位转换成cN(厘牛顿) ，上式改写为：ρ= 2.5×108T/l2f2。当仪器振弦长度l固定为 20mm时，纤维线密度为ρ=6. 25×107T/f2。
细度仪与强伸度仪配合使用：



1、比强度：按单位质量计算的强度称为比强度。比强度单 位用gf/tex或cN/tex表示。 2、初始模量：初始模量是指纱线在受到的外力等于预张力 处的模量，是指纤维拉伸曲线的起始部分直线段的应力与应 变的比值。初始模量的大小表示纤维在小负荷作用下变形的 难易程度，即纤维的刚性。纤维的初始模量是决定其弯曲性 能的重要因素，一般初始模量越低，则纤维越柔软，其织物 越适宜贴身穿。 3、断裂比功：一是拉断单位体积纤维所需作的功。重量断 裂比功Ww，是指拉断单位线密度与单位长度纤维材料所需 做的功。 变异系数，衡量各观测值变异程度一个统计量。当进行两个 或多个资料变异程度的比较时，如果度量单位与平均数相同， 可以直接利用标准差来比较。如果单位和（或）平均数不同 时，比较其变异程度就不能采用标准差，而需采用标准差与 平均数的比值（相对值）来比较。标准差与平均数的比值称 为变异系数。
XD-1型振动式细度仪结构图
XQ-1型纤维强伸度仪原理：

纤维强力：绝对强力，纤维材料受拉伸至断裂时，
所能承受的最大负荷。单位：牛顿，厘牛顿(1牛
顿=102厘牛顿)。

伸长率：断裂伸长率，纤维材料拉伸至断裂时的
伸长量占拉伸前原长的百分率。

定伸长负荷：在规定条件下，使纤维材料及其制
品达到一定伸长时所需的力。以牛顿表示。
根据振动理论，纤维弦振动的固有振动频率为：
1 T f 2l
1/ 2
d 2 E 1 / 2 1 4 l T
式中：l为纤维的振弦长度；ρ为纤维的线密度；d为纤维直径；π 为纤维所受张力；E为纤维杨氏模量。 当纤维直径d与长度l之比小得多时，纤维固有振动频率可表示为
六、实验总结与思考

1.纤维细度仪的测定原理是什么？ 2.纤维比强度是怎样定义的? 3.纤维的细度测定过程中波动较大，
可能原因有哪些？

4.纤维定伸长负荷的测定过程中无读
数，可能原因是什么？
XQ-1型纤维强伸度仪结构图
XQ-1型纤维强伸度仪的下夹持器每升降0.01mm，步进电机相应送入2个脉冲数。
四、实验步骤

1．纤维细度仪的校准

2．纤维的细度测定
3．纤维的强度测定 4．纤维的比强度测定


五、实验结果和处理
参数 纤维细度 定伸长(10%)负荷 最大伸长率 纤维强度 纤维比强度 单位 第一次 第二次 第三次 平均值