纤维素纤维的主要物理机械性能

织物的机械性能 由断裂强度、断裂延伸度、弹性、耐磨性、撕破强力表示。 断裂强度。 断裂延伸度 反映了纤维的柔韧性。 弹性性质: 是指纤维从形变中回复原状的能力。 织物的耐用性： •与纤维的断裂强度、纤维的断裂延伸度、纤维的弹性都有很 大关系。 •织物的柔韧性可用纤维的模量、纤维的强度、纤维的断裂延 伸度来表示。 •织物的防皱性、平挺性则取决于纤维的弹性等性质。
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3、屈服点
拉伸曲线由伸 长较小部分转向伸长较大部分 的转折点
对棉、麻和粘胶纤维的以下几个参数进行比较:
强度 延伸度 屈服点 初杨氏 模量 评价
麻 高 低 无
棉 中 低 无
粘胶 低 高 有
高
硬脆
中
硬强
低
软弱
(一)纤维素纤维断裂机理 纤维断裂的可能情况有两种： •分子链断裂 •分子链滑移。 大分子共价键断裂机理 分子链断裂原因：∑氢键>∑共价键，分子间滑移所需的力>分子链断裂所需的力。 分子链断裂条件：纤维的聚合度高、取向度、结晶度高，即分子间作用力小。
纤维的断裂延伸度及应力—应变曲线 纤维的断裂延伸度反映了纤维的柔韧性
拉伸曲线 1、负荷伸长曲线
以负荷为纵坐标， 伸长为横坐标的拉 伸过程图。（如图） 2、应力应变曲线 以相对负荷（通常 以牛/特表示）为纵 坐标，伸长率为横 坐标得到的曲线。
（二）拉伸图上的有关指标： 1、断裂点的指标 2、初始模量：纤维材料拉伸曲线的起始较直部分伸直延长线上 的应力与应变之比。
纤维的形变回复度与应力的关系
相同应力下， 锦纶的弹性 最好；麻、 棉的弹性中 等；粘胶的 弹性差
纤维的形变回复度与形变的关系
由图中可以看出： 形变小时锦纶、羊毛弹性最好；棉、粘胶弹性中等；麻弹性最差 形变大时；锦纶弹性最好；羊毛次之；纤维素纤维弹性都差
纤维素纤维弹性差的原因 棉、麻纤维： •主链是糖环，比较僵硬，内旋转困难，难产生高弹形变， 一般产生普弹形变。 •氢键太多，分子间氢键进一步限制了内旋转，低形变时， 可产生普弹形变； •高应力时，氢键可被拆散，产生分子链段的移动，形变较 大。当分子链段移动到新的位置后，可产生新的氢键，将 形变固定 ——“应变硬化”现象。
Байду номын сангаас
分子链及单元结构的相对滑移
弹性性质 (一）弹性特性 高分子物理和纺织上概念的差异
普弹形变包括键长和键角的变化，形变瞬间完成（与时间无 关），形变量很小。 高弹形变（T≥Tg）是当纤维被拉伸时，无定形区分子内旋转、 伸直，甚至分子链段滑移；放松后，拉直的分子链可通过内旋 转而回复。高弹形变是时间的指数函数，形变量很大。 强迫高弹形变（T ＜Tg）不能通过内旋转回复 塑性形变：大分子间的相对滑移，是不能回复的形变。
弱环定理——弱点断裂机理 定理：强力决定于纤维上最弱的一环。 其断裂机理是由于大分子排列的不整齐性，纤维上存在薄弱 环节，当纤维受力时，会在此处首先断裂，然后缺口逐渐扩展， 直至纤维断裂。适用于弱环断裂机理的纤维有：天然纤维素纤 维（麻、棉），这一事实可由以下得以证明： 棉纤维实际强力比其理想强力小得多 棉纤维的湿强力>干强力 水有润滑作用，能缓和应力不匀，部分消除弱点 分子间建立交联，强度下降。