纺织材料学基础知识课件6-11章节下

纺织材料基础知识课件6-11章节下第六章 纤维的机械性质第七章 纺织材料的热学、电学、光学性质第八章 常用纤维的结构与性质第九章 纤维的鉴别和品质评定第十章 纱线的分类与结构第十一章 纱线的基本结构参数第六章 纤维的机械性质第一节 单纤维的拉伸性质一、表示纤维拉伸性能的指标指标有：断裂强力；断裂强度；断裂伸 长率1. 断裂强力（绝对强力）定义：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 。2. 相对强度 相对强度是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，相对强度指标有以下几种 :（ 1）断裂强度（比强度）定义：每特（或每旦）纤维所能承受的最大拉力。单位： N/tex（ cN/dtex）； N/den（cN/den)；gf/dtex。其计算式为：Ptex=P/Ntex Pden=P/Nden 式中： Ptex 特数制断裂强度（ N/ tex； cN/dtex； gf/dtex） Pden 旦数制断裂强度（ N/d； cN/d； gf/d）P 纤维的强力（ N； cN； gf）Ntex 纤维的特数 （ tex; dtex)Nden 纤维的旦数 (d)(2)断裂应力（强度极限） 定义：指纤维单位截面上能承受的最大拉力。单位 ： N/m2（ 帕）； N/mm2（ 兆帕）； kgf/mm2。其计算式为： = P/S式中： 纤维的断裂应力（ MPa）P 纤维的强力（ N）S 纤维的截面积（ mm2）（ 3）断裂长度 （ LR）定义：纤维的自身重量与其断裂强力相等时所 具有的长度。即一定长度的纤维，其重量可将自身拉断，该长度为断裂长度。其计算公式为：LR=（ P/g） *Nm式中： LR 纤维的断裂长度（ km）P 纤维的强力（ N）g 重力加速度（等于 9.8m/s2）Nm 纤维的公制支数。纤维强度三个指标之间的换算式为： = *Ptex=9*PdenPtex=9*Pden LR = Ptex= 9*Pden式中： 纤维的断裂应力（ kgf/mm2）； 纤维的密度 （ g/cm3）；Ptex 纤维的特数制断裂强度（ gf/tex）；Pden 纤维的旦数制断裂强度（ gf/d）；g 重力加速度（等于 9.8m/s2）；LR 纤维的断裂长度（ km）。可以看出，相同的断裂长度和断裂强度，其断裂应力随纤维的密度而异，只有当纤维密度相同时，断裂长度和断裂强度才具有可比性。3断裂伸长率 定义：纤维拉伸至断裂时的伸长率称为断裂伸长率。它表示纤维承受拉伸变形的能力。其计算公式为： =（ L-Lo） / Lo式中：Lo 纤维加预张力伸直后的长度（ mm）；L 纤维断裂时的长度（ mm）；二、 拉伸曲线的基本性质纺织纤维在拉伸外力作用下产生的应力应变关系称为拉伸性质。1、 拉伸曲线定义负荷 -伸长曲线 ：表示纤维在拉伸过程中的负荷和伸长的关系曲线。应力 -应变曲线 ：表示纤维在拉伸过程中的应力和应变的关系曲线。一般纤维负荷 -伸长曲线图中：OO ： 表示拉伸初期未能伸直的纤维由卷曲逐渐伸直 OM （ 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；QS （ 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；SA （ 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。 2.拉伸曲线反映的指标负荷伸长曲线 应力应变曲线1278dtex （ 250旦）粘胶长丝233dtex （ 30旦）锦纶长丝上图所能反映的指标有：1.断裂强力（或断裂强度）2.断裂伸长（或断裂伸长率）3-5见后页3.初始模 量 E定义：纤维负荷 -伸长曲线上起始一段直线部分的斜率，或伸长率为 1% 时对应的强力。其大小表示纤维在小负荷作用下变形的难易程度，它反映了纤维的刚性。E越大表示纤维在小负荷作用下不易变形，刚性较好，其制品比较挺括；E越小表示纤维在小负荷作用下容易变形，刚性较差，其制品比较软 。天然纤维：麻 棉 丝 毛；再生纤维：富纤 粘胶 醋纤；合成纤维：涤纶 腈纶 维纶 锦纶4.屈服应力与屈服应变 屈服点：曲线由伸长较小部分转向伸 长较大部分的转折点。屈服应力：屈服点处所对应的应力。屈服应变：屈服点处所对应的应变。屈服点以下的变形：可回复的弹性变形。5断裂功、断裂比功和功系数 （ 1）断裂 功 W 定义：指拉断纤维过程中外力所作的功，或纤维受拉伸到断裂时所吸收的能量。 W 是强力和伸长的综合指标，用来有效评价纤维的坚牢度与耐用性能。W 大，说明纤维的韧性好，耐疲劳性能强，能承受较大的冲击 。 在负荷 -伸长曲线上，断裂功就是曲线下所包含的面积。W = （ 2）断裂 比功 W a 定义：拉断单位细度、单位长度纤维外力所作的功。W a=W/(N tex*L0)纤维密度相同时，它对不同粗细和不同试样长度的纤维材料具有可比性。（ 3）功系数 W e定义：实际所作功（即断裂功 W ， 相当于拉伸曲线下的面积）与假定功（即断裂强力 *断裂伸长）之比。 其计算式为：W e=W/(P a* L)W e值越大表明这种材料抵抗拉伸断裂的能力越强。 各种纤维的功系数大致在 0.36-0.65间。 三、常用纺织纤维的拉伸曲线拉伸曲线可分为三类： （ 1）强力高，伸长率很小的拉伸曲线（棉、麻等纤维素纤维），表现为拉伸曲线近似直线，斜率较大（主要是纤维的取向度、结晶度、聚合度都较高的缘故）（ 2）强力不高，伸长率很大的拉伸曲线（羊毛、醋酯纤维等），表现为模量较小，屈服点低和强力不高；（ 3）初始模量介于 12 之间的拉伸曲线（涤纶、锦纶、蚕丝等纤维） 四纤维拉伸断裂机理纤维断裂原因有：大分子主链的断裂大分子之间的滑脱五影响纤维拉伸性能的因素内因 ： 大分子结构（大分子的柔曲性、大分子的聚合度）；超分子结构（取向度、结晶度）； 形态结构（裂缝孔洞缺陷、形态结构、不均一性 外因 ：温湿度；测试条件：a.试样长度： L， 出现弱环的机会 b.试样根数：根数 ，折算成单纤维强度 c.拉伸速度： v， 强力 ， ， E 六、纤维拉伸性能的测试 1.摆锤式强力仪（见下图）2电子强力仪第二节 纤维的蠕变、松弛和疲劳一、纤维的拉伸变形与弹性1.纤维拉伸变形的组成 纤维变形包括：可回复的弹性变形（急弹性 +缓弹性）和不可复的塑性变形急弹性变形 ：加（或去除）外力后能迅速变形。 缓弹性变形 ：加（或去