位错对天然纤维力学性能的影响机理研究.pdf

第2 7 卷 第1 期 1 8 0 2 0 1 1 年1 月 农业工程学报 T r a n s a ct io n so ft h eC S A E 、，0 1 2 7N o 1 J a n 2 0 1 l 位错对天然纤维力学性能的影响机理研究 戴达松L 2 ，M iz iF a n 2 ，黄彪1 ，陈学榕1 ，唐丽荣1 ，李素琼1 ( 1 福建农林大学材料工程学院，福州3 5 0 0 0 2 ；2 布鲁内尔大学工程设计学院土木工程系，伦敦U B 83 P H ) 摘要：天然纤维中的位错是纤维中最弱部分，对纤维的拉伸强度具有重大的影响。为研究位错对天然纤维力学性能的 影响机理，本文采用了O M ( 光学显微镜) 以及F E G S E M 对大麻纤维的位错进行了形态表征；利用X R D 和A T R - F T I R 确定纤维的结晶度；通过A T R F T I R 谱图的分析以及解卷积分析，研究了位错处纤维素氢键，半纤维素以及木质素的脱 除。结果显示，位错处微纤维角发生急剧变化，纤维结晶度低；位错从三个方面对天然纤维的力学性能进行影响：1 ) 纤 维素的氢键断裂，尤其是O ( 3 ) H - - O ( 5 ) 的分子内氧键断裂，降低了纤维素的结晶度以及纤维的应变能；2 ) 半纤维素的脱 除，导致细胞壁各层出现较为严莺的分层，使得纤维的组织松散，降低微纤维与木素之间的剪切应力转移；3 ) S - 木质素 的脱除，降低了木质素网络结构的强度，导致微纤维转移的剪切应力降低。 关键词：天然纤维，位错，红外光谱，氢键，G 木质素，S 木质素 d o i：1 0 3 9 6 9 j is s n 1 0 0 2 6 8 1 9 2 0 1 1 0 1 0 2 9 中图分类号：S 5 6 3 3文献标志码：A文章编号：1 0 0 2 6 8 1 9 ( 2 0 1 1 ) - - 0 1 0 1 8 0 0 6 戴达松，g iZ iF a n ，黄彪，等位错对天然纤维力学性能的影响机理研究 J 】农业工程学报，2 0 1 1 ，2 7 ( 1 ) ：1 8 0 1 8 5 D a i D a s o n g ，F a nM iz i，H n a n gB ia o ，e ta 1 I n v e s t ig a t io no ft h ee f f e ctm e ch a n is mo fd is l o ca t io n so nn a t u r a lf ib r e sm e ch a n ica l p r o p e a ie s J 】T r a n s a ct io n so f t h eC S A E ，2 0 1 1 ，2 7 ( 1 ) ：1 8 0 一1 8 5 ( inC h in e s ew it hE n g l is ha b s t r a ct ) 0 引 言 作为地球上来源最为丰富的自然资源与高聚物一天 然纤维，正逐渐的成为主要的生产要素，而广泛应用于 各生产领域。然而，在加工过程中由于受外界影响，构 成纤维细胞壁的S 2 层或S 。和S 2 层中的微纤维常产生滑 移，导致纤维细胞壁的褶皱、扭曲等局部变形【l 也J ，而形 成位错。位错内的纤维结构疏松，结晶度低，通常被认 为是单根纤维中的最弱部分【引。同时，位错点处之纤维容 易受化学、机械的作用。在工业生产中，位错会导致纸 张强度的下降；在天然纤维基的复合材料中，应力集中 通常出现在纤维位错处，这导致纤维与树脂之间在位错 处容易发生脱粘，以及引起树脂的微断裂】，从而降低 复合材料的力学性能。因此，有必要通过研究天然纤维的 位错，以消除或降低其在工业生产中所带来的负面影响。 然而，目前对于天然纤维位错的研究主要集中于位 错点的量化研究【“ 】，位错的可视化研究 8 - 9 ，其采用的仪 器设备多为光学显微镜，偏光显微镜以及扫描电镜。这 些研究虽然为位错的研究奠定一些基础，但并没有揭示 出位错对纤维力学性能的影响，即位错对纤维力学性能 的影响机理。A T R - F T I R 作为一种有效的表面检测工具， 收稿日期：2 0 1 0 - 0 7 1 4 修订日期：2 0 1 0 - 0 8 1 3 基金项目：T e ch n o l o g yS t r a t e g yB o a r d ，U K 资助项目；国家自然基金资助项目 ( 3 0 9 7 2 3 1 2 ) 作者简介：戴达松( 1 9 8 0 - - ) 男，福建漳州人，在读博士研究生 主要从 事生物质材料及纳米材料研究，E m a il ：2 5 4 4 3 6 0 1 6 3 co r n ； 通信作者：M iz iF a n ( 1 9 6 2 一) 。男，教授，博士生导师，主要从事建筑 材料及纳米材料研究，E m a il ：m iz if a n b r u n e i扯u k ： 黄彪( 1 9 6 6 - - ) ，男，教授，博士生导师，主要从事生物质材料及纳米材 料研究。E m a il ：O h u a n g b ia o h o t m a 1 co 皿 对测验样品的样品量要求较低，并且无需经过繁琐的样 品制备程序便可以直接测试样品，测试过程简便、快捷， 测试结果可以提供表面层的化学构造、立体结构、分子 取向、氢键等大量信息，因此被广泛应用于各种材料之 表面分析。本工作采用A T R F T I R 对天然纤维( 大麻纤 维) 的位错进行了分析，研究了位错处的结晶度、纤维 素分子链的氢键结合以及其他化学要素( 半纤维素和木 素) ，并与非位错处的纤维进行对比，以期揭示位错影 响纤维力学性能的机理，并为天然纤维的改性以及天然 纤维基复合材料力学性能的提高提供理论依据。 1 材料与方法 1 1单根纤维的制备与拉伸断裂 大麻纤维束由英国H e m pF a r ma n dF ib r eC o m p a n y L t d 提供，试样经生物酶处理后制得。取5 0g 样品，置 于l0 0 0 m l 烧杯中，加去离子水直至浸没样品。浸泡2 4 h 后，从样品中小心抽取单根纤维。将长度超过4 0m m 之 单根纤维置于如图1 所示之卡片上，先以胶带纸固定纤 维之两处末端，再置于烘箱之中，于8 0 。C 下处理2 4h 。 用光学显微镜( B X 5 1 O L Y M P U S ，U K ) 对纤维直径进 行测定，以筛选出直径小于5 0 a n 之纤维。将筛选出之 纤维用胶粘剂( H M GP a in t sL t d ，U K ) 滴于其位于卡片孔 槽末端以固定，固定前小心拉直纤维，以保证固定纤维 之长度为2 5m l n 。制备完后，将样品置于温度为( 2 0 士2 ) o C ， 相对湿度为( 6 5 士2 ) 之恒温恒湿室中2 4h 。 在温度为( 2 0 士2 ) o C ，相对湿度为( 6 5 士2 ) 之条件下， 用I n s 仃o n5 5 6 6 型拉伸机对纤维进行拉伸断裂，拉伸速率 为O 1r a m r a in , 夹距为2 5m m 。用于拉伸断裂之纤维数量 为4 0 0 根。 第1 期戴达松等：位错对天然纤维力学性能的影响机理研究 1 8 l 2 0 1 0 ! I a 卡片尺寸规格 注：尺寸单位为m il l 工 6 b 单根纤维之固定 图1 单根纤维测定用卡片 F ig 1S e t - u po fs in g l ef ib r et e s t 骷合荆 粘合荆 单根纤维 1 2 位错的F E G - S E M 表征 采用Z e I S SS u p r a3 5V P 场发射电镜( F E G S E M ，f ie l d e m is s io ns ca n n in ge l e ct r o nm icr o s co p e ) 对纤维位错进行表 征。加速电压为2 0k V ，图像采用二次电子成像采集。 1 3X R D 测定 试验设备采用D 8A d v a n ce dB r u k e rA X SX 射线粉末 衍射仪，X 光管为铜靶，用镍片消除C u k 辐射，管电压 为4 0k V 。管电流为4 0m A ，测量方法采用2 口扫描。索 拉狭缝为0 0 4t a d ，发散狭缝O 5 。，防散射狭缝l o 。将未 断裂处之纤维研磨成大小为8 0 1 0 0 目之粉末，然后作2 0 的强度曲线，样品扫描范围在0 4 5 。( 2 田角，扫描速度 为0 0 7 1 ”S1 。在扫描曲线上，2 2 0 2 3 0 之间会出现( 0 0 2 ) 衍射的极大值，1 8 0 1 9 。之间会出现一处衍射的谷值。本 文中大麻纤维的结晶度以结晶度指数( C r y s t a l l in it yin d e x ) 来衡量，通过结晶部分占试样整体的百分比来计算，本 工作采用S e g a l 法计算纤维的结晶度【1 0 1 。 1 4A T R - F T I R 测定 较大尺寸的位错在光学显微镜观测下通常呈暗色， 因此利用此规律对断裂纤维进行筛选。将断裂处呈明显 暗色之样品筛选出来后，在断裂两端剪取长为O 5m m 的 纤维，在未断裂处之纤维上之非位错段取同样长度之纤 维。用P e k in E l m e r 傅里叶变换衰减全反射红外光谱仪进 行测定。每一试样扫描1 6 次，中红外光谱区域为 6 5 0cm l 4 0 0 0cm - 1 。分辨率为2 锄1 。 1 5 光谱据处理 红外光谱在36 6 0 “ 30 0 0cm l 和l3 2 5 l2 1 5cm l 区域数据处理用P e a kF it 处理程序【1 1 】，采用非线性的高斯 函数进行分峰，半峰宽分别为2 0 4 0cm l 、8 1 0cm - 1 。 拟合决定系数砰均大于0 9 9 。 2 结果与讨论 2 1 纤维位错的形态表征 图2 a ，2 b 分别为同一位错在光学显微镜和F E G S E M 观测结果。由图可知，位错区域在光学显微镜观测下呈 暗色，但未能提供更多的形态特征。而F E G S E M 则能提 供更多纤维位错的形态特征信息。从图2 b 可知，纤维经 位错区域后发生平移，出现弯折；M F A ( 微纤维角) 在 位错区域发生急剧变化；位错区域的纤维结构疏松，从 F E G S E M 还观察到微纤维之间的界面发生部分断裂，这 可能与半纤维素和木素的脱除有关。 a 光学纤维镜观察b F E G S E M 观察 ( 放大倍数5 0 0 x ) ( 放大倍数1 5 0 0 x ) 图2 大麻纤维位错 F ig 2 D is l o ca t io no fh e m pf ib r e s 2 2 纤维位错处的结晶度 目前，F T I R 测定纤维素类物质的结晶度已得到一些实 验 1 2 - 1 5 】的证实，这些实验表明波数约在13 6 8 和6 6 2e r a l ， l3 6 8 和28 8 7C I I l ，以及l4 2 3 和8 9 6cm “ 1 附近的比值可 以较好的用于测定纤维素的结晶度。为测定纤维位错处 之结晶度，本工作首先采用了X R D 对未断裂处的纤维进 行测定，之后采用A T R F T I R 对同样试样进行测定，以 确定最佳的波数比值。 对X R D 测定的图谱( X R D 图谱见图3 ) 用S e g a l 法 计算其结晶指数，其值为5 6 0 。采用A T R F T I R 分析时， 发现对于大麻纤维而言，A 1 3 6 8 朋2 9 0 3 超过1 ；而A 1 4 2 3 A 哪 的值，即O C o n n 0 1 【眩】经验式，在A T R - F T I R 中其测定结 果与X R D 测定结果有较大出入，为7 2 5 7 ；A 1 3 6 8 朋6 5 7 之值为三个比值中与X R D 测定的结果最为接近的值，为 4 7 9 9 。图4 为纤维位错处与非位错处的A T R - F T I R 谱 图。由图可知，相比非位错区的C H 2 剪切振动和C H 非 平面摇摆振动，位错区在这两处的振动均发生偏移，分 别由l3 6 8 、6 5 7 锄。向l3 6 7 、6 5 9cm d 移动；吸光度分 别从6 2 2 ，1 2 9 6 降到3 5 5 ，8 8 7 ；通过A T R - F T I R 计算出来的结晶指数从4 7 9 9 降到3 9 9 6 。这表明在位 错区域的纤维素有较多的无定形区：该区域的纤维素链 分子取向差，分子排列无序，强度较非位错区域低。 30 0 0 20 0 0 l0 0 0 0 图3 无位错处大麻纤维X R D 衍射图 F ig 3X - r a yd if f r a ct o g r a mo f h e m pf ib r e s 1 8 2农业工程学报 2 0 1 1 年 倒 安 鍪 4 0 0 035 0 030 0 025 0 020 0 0 15 0 0l0 0 0 波数，锄4 图4 无住错和位错纤维的A T R - F T I R 光谱图 F i9 4 F T I Rs p e ct r ao f h e m pf ib r e sw it h o u td is l o ca t io na n d d is l o ca t io nr e g io n s 2 3 位错处纤维素的氢键 在纤维素的超分子结构上，纤维素分子链羟基上的H 可通过与相邻羟基上的O 形成氢键。通常地，纤维素氢 键的伸缩振动一般出现在38 0 0 30 0 0 锄。1 区间内。I 型 纤维在该区间存有三个氢键，即O ( 2 ) H - - O ( 6 ) t 1 6 J 和O ( 3 ) H o ( 5 ) 【1 乒1 7 1 分子内氢键以及O ( 6 ) H - - O ( 3 ) t 1 6 q 8 分子间氢键 ( 见图5 a 和5 b 所示的l ，2 ，3 ) 。图5 a 和5 b 为无位错 区和位错区在O H 伸缩振动区域内的光谱图以及解卷积 后的谱图，除l ，2 ，3 外，4 位为纤维素结合水的O H 伸缩振动【l9 1 。从图5 可知，位错区域的纤维素氢键( 1 ， 2 ，3 ，4 ) 之波峰分别从无位错区域纤维素的34 6 3 、33 3 7 、 32 4 7 、31 4 7 cm 。1 高移至34 6 5 、33 5 6 、32 5 6 、31 5 2cm l 。 同时。在位错处，纤维素分子各氢键的吸光度有较大程 魁 安 督 36 0 035 0 034 0 033 0 032 0 031 0 030 0 0 波数，咖。1 a 无位错处之解卷移 图 36 0 035 0 03 4 0 033 32 0 03I r K ) 3 0 0 0 波数，锄“ b 位错处之解卷君 图 图5 大麻纤维u 伽区域之A T R - F T I R 解卷积图 F ig 5 D cco n v o l u t e dF T I Rs p e ct r ao f t h eu 0 Hr e g io no f h e m p w it h o u td is l o ca t io n ( a ) a n dd is l o ca t io nr e g io n s ( b ) 度下降，由1 到4 其下降值分别为0 4 6 ，1 7 5 ，O 3 2 0 6 ，其中2 位即O ( 3 ) H - - O ( 5 ) 的下降最大。这表明， 位错区域内的纤维素分子氢键发生了断裂，尤其在 O ( 3 ) H - - O ( 5 ) 位上的氢键，其断裂程度最为严重。通常 情况下，分子内氢键可僵硬与挺直分子，分子间氢键则 会使纤维素分子成柬并进一步构成微纤丝。因此，氢键 的断裂将导致纤维素分子排列疏松，规则性差，同时降 低其结晶度。值得一提的是，根据田代孝二和小林正道 【2 0 】对纤维素应变能的计算，纤维素的应变能主要由葡 萄糖环的变形( 贡献率3 0 ) ，环与环之间的弯曲( 贡 献率2 0 ) 以及O ( 3 ) H - - O ( 5 ) 的氢键( 贡献率2 0 ) 。 由于位错区域的纤维素分子的O ( 3 ) H - - O ( 5 ) 的氢键所 发生的断裂最为严重，因此可以推断，O ( 3 ) H - - O ( 5 ) 的 氢键断裂是造成位错区域纤维素力学性能下降的一个 主要原因。 2 4 纤维位错处的半纤维素与木素脱除 图6 为纤维位错和无位错区域在l3 7 0 l3 3 0 cm l 的 F T I R 光谱图。来自纤维素或半纤维素的C H 平面摇摆振 动，通常会在l3 6 8 和l3 6 2cm l 两处出现波峰。但从图 6 可知，在纤维位错处并未出现这两个波峰，这表明，对 大麻纤维而言，13 6 8 和13 6 2cm 1 两处波峰可能来自于 半纤维素的C H 平面摇摆振动。由于本工作所用之大麻 纤维系经生物酶浸渍处理后所得，因此两处波峰在位错 区域的消失也表明，位错区域中半纤维素的脱除率高于 非位错区。在木质素纤维中，半纤维素一般以粘合剂形 式分布在细胞壁各层；同时，半纤维素还能有效地偶联 纤维素与木质素，提高二者间的界面相容性；并使得纤 维材料在受到外力作用下，纤维素与木质素之间能进行 有效的剪切应力转移【2 1 1 。因此，位错处较多半纤维素的 脱除，将使得该区域的细胞壁各层出现较为严重的分层， 而导致纤维结构松散；与此同时，随着半纤维素的脱除， 部分木质素亦将随之脱落，这将导致纤维在受到外力作 用时，由于未能实现与木质素之间的剪切应力转移而在 较低应力下便发生断裂。所以，半纤维素的脱除是导致 纤维力学性能下降的另一个主要原因。 l3 7 0l3 6 5l3 6 0l3 5 5l3 5 0l3 4 5l3 4 0l3 3 5l3 3 0 波数e m “ 图6 无位错处及位错处纤维在I3 7 0 13 3 0e r a “ 1 之A T R - F T I R 光谱图 F ig 6 F T I Rs p ce l l ao f h e m pf ib r e sw it ha n dw it h o u td is l o ca t io n f r o ml3 7 0 伽1t ol3 3 0 e r a - 1 图7 为无位错纤维与位错纤维在13 2 5 “ - - 12 1 5e r a l 的F T I R 光谱图。无位错纤维在l3 1 6 和12 4 7 e m - 1 分别各 8 6 4 2 O 8 6 4 2 O l 1 l l l O O O O O O O 0 O O 0 O O O O ：兮舛舵仇 O O O O 0 O O ”如筋b m 仍仰仰仰仰蚴响 第l 期戴达松等：位错对天然纤维力学性能的影响机理研究 1 8 3 有一处波峰，而位错纤维的波峰则向低波数移动，分别 出现在13 1 6 和12 3 4 cm l 。通常，在l3 1 6 cm 。1 附近存在 紫丁香基( S y r in g y l ) 木质素环的伸缩振动( 13 1 8e r a l ) 以及C 6 中C H 2 平面摇摆振动( 13 0 7 锄1 ) ；在l2 4 7cm l 附近存在愈创木基( G u a ia cy l ) 木质素环的伸缩振动 ( 12 5 5cm 。1 ) 以及C 6 中C o H 平面摇摆振动( 12 3 4 cm 。) 。因此，这两处波峰为木质素与纤维素叠加之结 果。为此，此处采用解卷积之方法对两处之叠加波峰进 行分峰，无位错纤维和位错纤维的分峰拟合之结果分见 图8 a ，8 b 。 l3 2 0l3 0 0l2 踟l2 6 0l2 4 0l2 2 0 波数e r a 1 图7 无位错处及位错处纤维在l3 2 5 12 1 5 啪1 之A T R - F T I R 光谱图 F ig 7 F T I Rs p e ct r ao f h e m pf ib r e s 喇t ha n dw it h o u t & s io ca t io n 丘o ml3 2 5 锄。1t o12 1 5cm “ 1 0 0 2 0 0 0 1 6 0 0 1 2 耐 萎8 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 5 0 0 0 4 篓3 督O m 2 0 0 0 l 0 0 0 0 & 无位错处之解卷积图 I M 0l3 2 0 13 0 0 12 8 0 I2 6 0 l2 4 0 12 2 0 波数 咖。 b 位错处之解卷积图 图8 大麻纤维在13 2 5 12 1 5 e m 1 之A T R F I T R 解卷积谱图 F ig 8D e co n v o l u t e dF T I Rs p e ct r af r o m1 3 2 5t o1 2 1 5cm 1o f w im o u td is l o ca t io n ( a ) a n dd is l o ca f io nr e g io n s ( b ) 由图8 可知，较无位错纤维而言，位错处纤维的紫 丁香基木质素环的伸缩振动，C 6 上C H 2 平面摇摆振动， 愈创木基木质素环的伸缩振动以及C 6 上C O H 平面摇摆 振动各处之波峰，分别为13 2 1 、l3 1 2 、12 5 6 和12 3 2cm l ， 除C O H 平面摇摆振动外，其余波峰均高移：各波峰之吸 收值也有较大程度下降，这表明位错区域中木质素存在 一定程度之脱除。同时，无位错区，愈创木基木质素与 紫丁香基木质素之比值( G S ) 较位错区有较大程度的下 降，从1 1 7 下降到0 4 1 ，这表明，从位错区域脱除的木 质素中，紫丁香基木质素占较大比重。在天然木质素中， 由于结构单体之不同存在三种不同类型之木质素，即紫 丁香基木质素( S 木质素) ，愈创木基木质素( G 木质素) 和对羟基苯基木质素( H 木质素) 。在非木材的植物纤 维中，主要的木质素类型有紫丁香基木质素和愈创木基 木质素。已有的报道【2 2 】表明，采用F T I R 对G S 比值的测 定与用P y - G C M S 测定的结果相似。在本工作中，对分 峰后的G S 比值进行求取，发现位错区之比值为1 1 7 ， 这表明位错区域中存在的G 木质素高于S 一木质素；而无 位错区之比值则下降到O 4 1 ，表明无位错区域中的S 木 质素居多。由于S 木质素的木质素网络结构强度要高于 G 木质素【2 3 1 ，因此，位错区域中S 一木质素的较大程度脱 除以及存在较多的G 木质素使得存在于位错区域中的木 质素网络结构的强度要低于非位错区域，这将导致纤维 在受外力作用下，木质素无法承受更大的剪切应力转移， 从而致使纤维力学性能下降。值得一提的是，由于本工 作并未采用其他分析方法对G S 比值进行进一步确认， 其最终之比值尚需进一步确认，根据A T R F T I R 测定及 分峰处理结果，在此推断G S 比值的大小可能是决定纤 维力学性能的第三个主要原因。同时，由于本工作所用 之纤维仅经生物酶浸渍处理，因此，G 木质素与S 木质 素脱除程度的不同可能与酶的选择性降解有关，也可能 与G - 木质素和S 木质素在纤维各段分布不均有关，对此 尚需更进一步的研究。 3 结论 本工作利用A T R F T I R 研究了位错影响纤维力学性 能的机理。F B G S E M 和X R D 的测定显示了纤维位错处 具有结构疏松，结晶度低的特征。利用解卷积的方法对 36 6 0 - - 一30 0 0 锄1 和13 2 5 12 1 5e m “ 1 两处的谱图进行了 分峰处理，并对比了位错和无位错区域的不同。同时分 析了半纤维素的脱除情况。A T R F T I R 谱图的分析表明， 位错对纤维力学性能的影响存在三个方面：( 1 ) 纤维素 的氢键断裂，尤其是O ( 3 ) H - - - O O ) 的分子内氢键断裂，降 低了纤维素的结晶度以及纤维的应变能，从而降低纤维 的力学性能；( 2 ) 半纤维素的脱除，导致细胞壁各层出 现较为严重的分层，使得纤维的组织松散，降低微纤维 与木素之间的剪切应力转移，从而降低了纤维的力学性 能；( 3 ) S 木质素的脱除，降低了木质素网络结构的强 1 8 4农业工程学报 2 0 1 1 免 度，导致微纤维转移的剪切应力降低，从而降低了纤维 的力学性能。通过位错影响纤维力学性能的机理研究， 将为天然纤维的改性以及天然纤维基复合材料力学性能 的提高提供进一步的理论依据。 志谢：感谢E T C 的D r R o b e r tB u l p e t t 和N it aV e r m a 在F E G S E M 测定时所提供的热忱帮助；L o m aA n g u il a n o 在X R D 测定时所提供的热忱帮助；D r A l a nR e y n o l d s 和 D r J e s f isO j e d a 在= A T R - F T I R 测定时所提供的热忱帮助。 参考文献 【1 】N y h o t mK A n d e rP ，B ar d a g eS ，e ta 1 D is l o ca t io n sinp u l p f ib r e s - t h e iro r ig inch a r a ct e r is t icsa n dim p o r t a n ce ：ar e v ie w 叨 N o r d icP u l pa n dP a p e rR e s e a r chJ o u r n a l , 2 0 0 1 ，1 6 ( 4 ) ：3 7 6 3 8 4 【2 】 A n d e rP ，D a n ie lG M o r p h o l o g yo fS p r u ceF ib r eD is l o ca t io n s a sS t u d ie db yB a l l o o nS w e l l in ga n dA cidC l e a v a g e 。L ig h ta n d E l e ct r o nM icr o s co p eO b s e r v a t io n 【A 】I n ：S ch m it tU ，A n d e r P ，B a r n e t tJRe d s C O S TA ct io nE 2 0 ，W o o dF ib r eC e l l W “l s ：M e t h o d st oS t u d yT h e irF o r m a t io n , S t r u ct u r ea n d P r o p e r t ie s U p p s a l a ：S w e d is hU n iv e r s it y o fA g r icu l t u r a l S cie n ce s ，2 0 0 4 ，2 0 3 - - 2 1 5 【3 】 N il s s o nT ，G u s t a f s s o nPJ I n f l u e n ceo fd is l o ca t io n sa n d p l a s t icit yo nt h et e n s il eb e h a v io u ro ff l a xa n dh e m pf ib r e s 叨 C o m p o s it e sP a r tA ：A p p l ie dS cie n cea n dM a n u f a ct u r in g 2 0 0 7 ，3 8 ( 7 ) ：1 7 2 2 1 7 2 8 4 】F o e h e rB ，M a r z e t t iA ，S h a r m a ，HSS C h a n g e sint h e S t r u ct u r ea n dP r o p e r t ie so fF a xF ib r eD u r in gP r o ce s s in g A I n ：S h a r m aHSS ，V a nS u m e r eCe d s T h eB io l o g ya n d P r o ce s s in go f F l a x B e l f a s t ：M P u b l ica t io n s ，1 9 9 2 ，3 2 9 - - 3 4 3 【5 】H u g h e sM ，S e b eG ，H a g u eJ A nin v e s t ig a t io nin t ot h ee f f e ct s o fm icr o co m p r e s s iv ed e f e ct so nin t e r p h a s eb e h a v io u rin h e m p e p o x yco m p o s it e su s in gh a l L f r in g ep h o t o e l a s t icit y 明 C o m p o s it eI n t e r f a ce s ，2 0 0 0 ，7 ( 1 ) ：1 3 2 9 6 】 A u d e rP D a n ie lG ，G a r e ia - L in d g r e nC ，e ta 1 a 坷：a ct e 】娩a l io f I n d u s t r ia la n d l a b o r a t o r yp u l pf ib r e su s in gH C I ，C e l l u l a s ea n d F ib e r m a s t e ra n a l y s e s J N o r d ic P u l p & P a p e rR e s e a r ch J o u r n a l ，2 0 0 5 ，2 0 ( 3 ) ：8 4 9 0 【7 】T h y g e s e nLG Q u a n t if ica t io no fd is l o ca t io n sinh e m pf ib e r s u s in ga cidh y d r o l y s isa n df ib e rs e g m e n tl e n g t hd is t r ib u t io n s 【J 】J o u r n a l o f M a t e r ia l sS cie n ce ，2 0 0 8 ，4 3 ( 4 ) ：1 3 1 l 1 3 1 7 【8 】B o sHL D o n a l dAM I ns ir eE S E Ms t u d yo f t h ed e f o r m a t io no f e l e m e n t a r yf l a xf ib r e s J J o u r n a lo fM a t e r ia l sS cie n ce ，1 9 9 9 ， 3 4 ( 1 9 ) ：3 0 2 9 - - 3 0 3 4 【9 】T h y g e s e nLG ，J e 盱g e nB V is u a l is a t io no fd is l o ca t io n sinh e m p f ib r e s ：Aco m p a r is o nb e t w e e ns ca n n in ge l e ct r o nm icr o s co p y ( S E M ) a n dp o l a r iz e dl ig h tm icr o s co p y ( P L I V 0 J I n d u s t r ia l C r o p sa n dP r o d u ct s ，2 0 0 6 ，2 4 ( 2 ) ：1 8 1 1 8 5 【1 0 】S e g a lL ，C r e e l yJJ ，M a r t inAK e ta iA ne m p ir ica lm e t h o d f o re s t im a t in gt h ed e g r e eo fcr y s t a l l in it yo fn a t iv ece l l u l o s e u s in gt h eX - r a yd if f r a ct o m e t e r 【J 】T e x t il eR e s e a r chJ o u r n a l ， 1 9 5 9 ，2 9 ( 5 ) ：7 8 6 7 9 4 【1 1 】S t e f f e n aB ，M u U e rKP ，K o m e n d aM ，ctm An e w m a t h e m a t ica lp r o ce d u r et oe v a l u a t ep o a k s 纽co m p l e x ch r o m a t o g r a m s J J o u r n a lo fC h r o m a t o g r a p h y , A ，2 0 0 5 ， 1 0 7 1 ( 1 ) ：2 3 9 - - 2 4 6 【1 2 】O C o t m o rRT ，O u r p eEP ，M it ch m a nD A p p l ica t io n so f in f r a r e da b s o r p t io ns p e ct r o s co p yt oin v e s t ig a t io n so fco t t o n a n dm o d if ie dco t t o n s J T e x t il eR e s e a r chJ o u r n a l ，1 9 5 8 ， 2 8 ( 2 ) ：3 8 2 - - 3 9 2 f 1 3 F e r m zKP a g e sP W a t e rr e t e n t io nv a l u ea n dd e g r e eo f cr y s t a l l in it yb yin f r a r e da b s o r p t io ns p e ct r o s co p yinca u s t ic s o d a - t r e a t e dco t t o n J C e l l u l o s eC h e m is l a va n dT e ch n o l o g y ， 1 9 7 7 ，1 1 ( 5 ) ：6 3 3 - - 6 3 7 【1 4 】Y u t a k aKT e t s u o K F T l it M icr o s co p icA n a l y s iso f C h a n g in gC e l l u l o s eC r y s t a l l in eS t r u ct u r ed u r in gW o o dC e l l W a l lF o r m a t io n J M a cr o m o l e e u l e s ，1 9 9 8 ，3 l ( 3 ) ：7 6 0 - - 7 6 4 【1 5 M a r ia n n eLT ，D a v idS ，C l a ir eP ，e ta 1 I n f l u e n ceo fv a r io u s ch e m ica lt r e a t m e n t so nt h eco m p o s it io na n ds t r u ct u r eo f h e m pf ib r e s J C o m p o s it e sP a r tA ：A p p l ie dS cie n cea n d M a n u f a ct u r in g ，2 0 0 8 ，3 9 ( 3 ) ：5 1 4 5 2 2 【1 6 I v a n o v aNV ，K o r o l e n k oEA ，K o r o l ikEV ，Z b a n k o vR G 瓜 s p e ct r u mo f ce l l u l o s e J A p p LS p e e t r o s c1 9 9 1 ，5 1 ( 2 ) ：3 0 1 - - 3 0 6 1 7 L ia n gCY ，M a r ch e s s a u l tRH I n f r a r e ds p e ct r ao fcr y s t a l l in e p o l y s a cch a r id e s I H y d r o g e nb o n d sinn a t iv ece l l u l o s e sJ P o l y m S ci1 9 5 9 ，3 7 ( 1 3 2 ) ：3 8 5 3 9 5 【1 8 】K a l u t s k a y aEP ，瓣SS A nin f r a r e ds p e ct r o s co p ic in v e s t ig a t io n o ft h e h y d r a t io no fce l l u l o s eP o l y m S ci U S S R 1 9 8 1 ，2 2 ( 3 ) ：5 5 0 - - 5 5 6 【1 9 F e n g e lD ，L u d w igM M o g l ich k e it e nu u dG r e n z e nd e rF T I R - S p e k t r o s k o p ieb e i d e rC h a r a k t e r is ie r u n gyonC e l l u l o s e D a s P a p ie r1 9 9 l ，4 5 ( 2 ) ：4 5 5 1 【2 0 1T a s h ir oKK o b a y a s h i M T h e o r e t ica le v a l u a t io no ft h r e e - d im e n s io n a le l a s t ic co n s t a n t so fn a t iv ea n dr e g e n e r a t e d ce l l u l o s e s ：r o l eo fh y d r o g e nb o n d s 田P o l y m e r , 1 9 9 1 ，3 2 ( 8 ) ： 1 5 1 6 - - 1 5 2 6 【2 l 】W a l k e rJCF P r im a r yW o o dP r o ce s s in g ：P r in cip l e sa n d P r a ct iceI M N e t h e r l a n d s ：C h a p m a n & H a l l ，1 9 9 3 ，2 3 4 3 ， 【2 2 】J o s 6CD1 LG - u t it r r e z aA ，I s a b e lM ，e ta 1 C o m p o s it io no f n o n - w o o d yp l a n tiig u ima n dcin n a m ic a cid sb yP y - G C M S ， P y ，r M A Ha n dF T I R J 】J o u r n a lo fA n a l y t ica la n dA p p l ie d P y r o l y s is ，2 0 0 7 ，7 9 ( 5 ) ：3 9 4 6 【2 3 】L o v eGD ，S n a p eCE ，J a r v isMC C o m p a r is o no fl e a fa n d 8 t e mce l l w a l lco m p o n e n t sinb a r l e ys t r a wb ys o l id - s t a t e1 3 C N M R 【J 】P h y t o e h e m is t r y ，1 9 9 8 ，4 9 ( 11 ) ：l1 9 1 一l1 9 4 第1 期戴达松等：位错对天然纤维力学性能的影响机理研究 1 8 5 I n v e s t ig a t io no ft h e e f f e ctm e ch a n is m0 fd is l o ca t io n s0 nn a t u r a lf ib r e s _-。 m e cl l a n | ca lp r o p e r t ie s D a i D a s o n 9 1 ，一，F a nM iz i拟，H u a n gB ia o l ，C h e nX u e r o n 9 1 ，T a n gL ir o n 9 1 ，L iS u q io n 9 1 ( 1 S ch o o lo f M a t e r ia lE n g in e e r in g , F u j ia nA g r icu l t u r ea n dF o r e s t r yU n iv e r s it y ，F u z h o u3 5 0 0 0 2 ，C h in a ； 2 C iv il E n g in e e r in g D e p a r t m e n t ，S ch o o l o f E n g in e e r in g a n d D e s ig n ，B r u n e l U n iv e r s it y ，L o n d o n ，U B 83 P H ，U h 3 A b s t r a ct ：D is l o ca t io n sa r et h o u g h tt h ew e a k e s tl in kinn a t u r a lf b r e sw h ichh a v en e