（纺织工程专业论文）大豆蛋白纤维机织物性能与结构的关系.pdf

大豆蛋白纤维机织物性能与结构的关系 摘要 大豆蛋白纤维机织物性能与结构的关系 摘要 大豆蛋白纤维是迄今为止唯一由我国科技人员自主开发并在国际上率先取得工 业化试验成功的纤维材料，大豆蛋白纤维织物细滑柔软，悬垂性和手感特佳，吸湿透 气，与肌肤有很好的亲和力。针对目前国内对大豆蛋白纤维机织物结构与性能之间的 研究较少，其纤维在与其他纤维的混纺及纱线性能的对比上尚未有系统的测试分析。 本课题通过对大豆蛋白纤维纱线力学性能的测试，大豆蛋白纤维机织物与棉、丝、天 丝等机织物性能的测试对比，以及不同结构的大豆蛋白纤维机织物的性能测试，系统 分析研究了大豆蛋白纤维机织物服用性能与结构的关系。这对以后的科学研究和工厂 生产都会有一定指导作用。 本课题的主要研究内容：( 1 ) 分别测试大豆纤维纯纺及混纺纱线、不同细度如2 1 3 、 3 2 8 、4 0 。、5 0 3 、6 0 | 、8 0 s 的大豆蛋白纤维纱线进行了力学性能测试，进行对比，并通 过数学分析，建立各参数与大豆蛋白纱线力学性能之间的关系式，得到它们之间的影 响规律( 2 ) 主要测试大豆蛋白纤维机织物与其他常见织物如棉、蚕丝、天丝等织物 的服用性能如悬垂性、折皱性、起毛起球性、透湿润湿性等等，并进行对比，指出大 豆蛋白纤维机织物的性能特点( 3 ) 主要从测试大豆蛋白纤维机织物的服用性能角度 出发，对大豆纤维机织物服用性能及其与结构参数之间的关系进行研究和探讨，得出 了一些有益的结论，以利于大豆纤维产品的设计与开发。 【关键词1 ：力学性能 透湿润湿性产品开发性能测试回归分析 作者：郁兰 指导老师：冯岑 瞿才新 t h ep e r f o r m a n c eo fs o y b e a np r o t e i nw o v e nf a b r i c s a n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e np e r f o r m a n c ea n ds t r u c t u r e a b s t r a c t t h es o y b e a np r o t e i nf i b e ri st h eo n l yf i b e rd e v e l o p e db yt e c h n i c i a no fc h i n aa n d f i r s t l ys u c c e e d e di ni n d u s t r i a l i z ep r o d u c t i o nb yf a r t h es o y b e a np r o t e i nf a b r i c sa s m o o t ha n ds o i l , t h e yh a v e9 0 0 dd r a p eb e h a v i o r ，h a n d ，m o i s t u r ea b s o r p t i o n , p e r m e a b i l i t y a n dg r e a ta f f i n i t y 诵t hs k i n f o rt h e r ei sf e ws t u d yo n 血er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e p e r f o r m a n c eo fs o y b e a np r o t e i nw o v e nf a b r i c sa n dt h e i rs t r u c t u r ea n df e wt e s t i n ga n d a n a l y s i so nt h eb l e n d i n gw i t l lo t h e rf i b e r sa n dt h ec o m p a r i s o nb e t w e e ny a r np r o p e r t i e s t h e p a p e ra n a l y z e st h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e p e r f o r m a n c eo fs o y b c a np r o t e i nw o v e nf a b r i c s a n dt h es t r u c t u r eb yt e s t i n gt h es o y b e a np r o t e i ny a r n ，m a k i n gc o m p a r i s o nb e t w e e nt h e p e r f o r m a n c eo fs o y b e a np r o t e i nw o v e nf a b r i c sa n dc o t t o n ，s i l k ，t e n c e lf a b r i c s ，m a k i n g c o m p a r i s o nb e t w e e nt h ep e r f o r m a n c eo fd i f f e r e n ts t r u c t u r e s ，w h i c hw i l lp r o v i d e l a t e r s c i e n c es t u d ya n dt h ep r o d u c t i o nw i n lg u i d a n c e t h em a i nc o n t e n to f t h ep a p e ri s ：( 1 ) t e s t i n gm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f t h es o y b c a n p r o t e i ny a r n , b l e n d e dy a ma n dd i f f e r e n tc o u n ts o y b e a np r o t e i ny a ms u c ha s 2 1 。、3 2 。、4 0 、 5 0 8 、6 0 。、8 0 5a n dm a k i n gc o m p a r i s o nb e t w e e nt h e m e d u c i n gt h er u l eo fi n f l u e n c eb e t w e e n t h e mb ya p p l y i n gt h em e t h o do f m a t h e m a t i cs t a t i s t i c sa n dt h e o r e t i c a la n a l y s i s 。( 2 ) m a k i n g c o m p 砸s o nb e t w e e nt h ep e r f o r m a n c eo fs o y b c a np r o t e i nw o v e nf a b r i c sa n dc o t t o n , s i l k , t e n c e lf a b r i c ss u c ha sd r a p eb e h a v i o r , e r c a s er e s i s t a n c e ，m o i s t u r e 曲s o r p t i o ne t c ，p o i n t i n g o u tt h ep e r f o r m a n c ec h a r a c t e r i s t i c so f s o y b e a np r o t e i nf a b r i c s ( 3 ) s t u d y i n ga n dd i s c u s s i n g t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ep e r f o r m a n c eo fs o y b e a np r o t e i nw o v e nf a b r i c sa n dt h e s t r u c t u r ef z o mt h ev i e wo ft e s t i n gt h ep e r f o r m a n c eo fs o y b e a r lp r o t e i nw o v e n f a b r i c s , r e a c h i n gc e n t a l nu s e f u lc o n c l u s i o n ，w h i c hw i l lb eh e l p f u lt od e s i g na n dd e v e l o p s o y b e a np r o t e i nw o v e np r o d u c t s k e y w o r d s ：m e c h a n i c a lp r o p e r t i & ；m o i s t u r ea b s o r p t i o n ；p r o d u c td e v e l o p m e n t ； p e r f o r m a n c et e s t ；r e g r e s s i o na n a l y s i s i i w r i t t e n b y y ul a n s u p e r v i s e db yf e n gc e n 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创- l 生声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名：蕴孟兰日期：涩5 ：弘 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名： 盈兰 日 导师签名：二紧日 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系 第一章前言 第一章前言 1 1 引言： 再生蛋白纤维是从天然动物牛乳或植物( 如花生、玉米、大豆等) 中提炼出的蛋 白质溶解液经纺丝而成，这类再生蛋白质纤维的研究历史较早，大约在十九世纪末和 二十世纪初国外就开始了研究，从1 9 世纪末至今，先后出现过酪素纤维、再生丝素蛋 白纤维、玉米纤维、花生蛋白纤维、大豆蛋白纤维等多种重要的再生蛋白质纤维。但 由于各种原因，如：纤维强力低、沸水收缩率高、蛋白质含量低、制造成本高等，都 没有得到工业化发展。国外早期的再生蛋白质纤维研制情况如下： 1 8 9 4 年，在明胶液中加入甲醛进行纺丝，制得明胶纤维； 1 9 4 0 年，t o d t c n h a u p t 用从牛乳中提炼的酪素进行纺丝，制得酪素纤维； 1 9 3 5 年，f e r r a t i 进一步对酪素纤维的制备进行了研究，意大利s n i a 公司开发了 酪素纤维； 1 9 3 6 年，英国c o u r t a u l d s 公司开发了酪素纤维； 1 9 3 8 年，英 雪i c i 公司制备了花生蛋白质纤维，商品名为a r d i l ，该纤维吸水率为 1 4 左右，断裂强度为0 8 9 d ； 1 9 3 8 年，日本油脂公司开发了以大豆为原料的纤维； 1 9 3 9 年，c o r n p r o d u c tr e f i i l i n g 公司将从玉米种提炼的蛋白质用醇经碱溶解纺丝制 得玉米蛋白纤维，商品名为：v i c a r a 、a r d i l nf i b e r ，该纤维比重为1 2 5 ，吸水率为1 0 左右，断裂强度为1 2 1 5 9 ，d ； 4 0 年代初，美国、英国研制了酪素纤维，商品名为a r a l i c ( 美国) 、f i b r a l a n e ( 英 国) ，比重为1 9 ，吸水率为1 4 ，断裂强度为0 8 1 o g d ，延伸度为1 5 ，耐水性不好； 1 9 4 5 年左右，美国、日本研究了大豆蛋白纤维，美国商品名为s o y l o n ，吸水率为 1 l 左右： 1 9 4 8 年，美 v a i g i n i ac a r o lc h e n i c a l 公司开发了玉米蛋白纤维v i c a r a 1 9 6 9 年，日本东洋纺公司敦贺工场开始研制和试生产牛奶蛋白纤维，取名为 “c h i n o n ”( 取之法国的一城市名) ，它是由牛奶蛋白和丙烯腈接枝共聚反应而制得的 再生蛋白质纤维2 ”。 查兰至鱼堑丝塑堡塑塑堡壁兰堕塑塑茎墨 苎二兰堕童 由于受早期科技水平的限制，上述研制的再生蛋白质纤维因强力低、纤维粗、物 理机械性能差、制备的技术难度大等种种原因而未能实现工业化生产。9 0 年代，随着 人们对天然风格的需求，国内外对再生蛋白质纤维的研制工作又重视起来。 1 9 9 4 年以来，美 d u p o n t 公司等对玉米蛋白质纤维的制造过程和性能进行了研 究。将玉米蛋白质溶解于溶剂中可以进行纺丝；将球状玉米蛋白质溶解于碱液 ( p h = 1 1 3 1 2 7 ) 中，并加入甲醛或多聚羧酸类交联剂，可进行湿法纺丝。含有交联 剂的玉米蛋白纤维具有耐酸、耐碱、耐溶剂性和防老化性能，且不蛀不霉，它具有 棉的舒适性、羊毛的保暖性和蚕丝的手感等特性。d u p o n t 公司还采用基因重组d n a 技术，生产出的蜘蛛丝纤维具有非常好的弹性和强度，且重量很轻，可用于生产防 弹衣t 4 l 。 目前，国外尚无用于纺织品的大豆蛋白改性纤维产品。据国外资料报道，可将大 豆蛋白与p v a 共混纺丝，用戊二醛作交联剂制成大豆蛋白生物可降解性高聚物，用于 塑料、粘合剂、薄膜、包装材料和增强材料等应用领域。 我国对再生蛋白质纤维的研究工作起步较晚，2 0 世纪5 0 9 代，7 0 年代曾分别对蛋 白质纤维进行过初步探讨，但未获成功。2 0 世纪9 0 年代，四川省曾对蚕蛹蛋白质纤维 进行研制，但由于蛋白质含量和纤维干、湿强度都非常低，在织造和印染加工中问题 较多，严重影响了该类产品的开发和技术推广。同期，东华大学、金山石化曾对酪素 丙烯腈接枝共聚物的纺丝进行研究，但亦停留于理论探讨，未见其产品；复旦大学 和东华大学曾对再生丝素溶液的纺丝进行过研究，亦未能实现工业化生产 1 。 我国河南濮阳华康生物化学工程联合集团公司李官奇先生潜心研究t l k 年，投资 7 0 0 0 多万元，终于在2 0 0 0 年3 月试纺大豆蛋白改性纤维成功，随后，第一条年生产能 力达1 5 0 0 吨左右生产线在河南省遂平华康生物工程有限公司建成，并于当年正常投 产，在国际上首次成功地进行了工业化生产。至此，大豆蛋白纤维，作为人造纤维开 发史上，唯一有中国首先开发并工业化应用的品种载入科技史册哺1 。 大豆蛋白质改性纤维的纺丝过程如下7 8 。鲫： ( 1 ) 将榨过油的豆粕，浸泡，利用高新技术分离出豆粕中的球蛋白，再提纯出 球蛋白； ( 2 ) 将提纯出的球蛋白在p h 值为1 1 1 2 5 条件下溶解； ( 3 ) 添加引发剂，使部分蛋白质与羟基等高聚物进行接枝，通过接枝相溶共聚 2 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系 第一章前言 共混，制成一定浓度的蛋白质纺丝溶液， ( 4 ) 利用现代纺丝设备，经湿法纺丝而成大豆蛋白纤维，在经过缩醛化处理成 为性能稳定的纤维。 ( 5 ) 缩醛化处理后的纤维再经冷却、缩醛化、水洗、上油、烘干、卷曲、定型 和切断等工序制成纺织用大豆蛋白质纤维。 大豆蛋白质纤维是一种性能优良的纤维，它有优良的透汽性，好的保暖性，手感 柔软，滑爽，导湿性优良，比电阻小，抗静电性能好，此纤维与真丝交织能显著改善 真丝织物的导湿、干爽、舒适性，克服了真丝织物汗渍、水印的缺点。该纤维的研制 成功，填补了国内空白，是蛋白质成纤技术的又一突破，大豆蛋白改性纤维是顺应国 际化潮流的，这是迄今为止唯一有我国科技人员自主开发并在国际上率先取得工业化 试验成功的纤维材料，它不仅显示了我国科技人员的聪明才智，也为世界纺织工业做 出了贡献 1 0 l 。 大豆蛋白纤维结构形态一加：大豆蛋白纤维纵向表面不光滑，有清晰的沟槽和 不连续的细微裂缝。横向截面形态不完全一致，哑铃形、扁平形、腰圆形、三角形， 皮芯结构明显，且皮层结构紧密，芯层结构松散不匀，含有很多空洞和缝隙1 1 3 1 。 ( 1 ) 横向截面形态 ( 2 ) 纵向截面形态 下面列出大豆蛋白纤维与常见纤维性能比较表1 1 4 1 ： 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系 第一章前言 表1 1大豆蛋白纤维与其他纺织纤维性能比较表 1 2 国内外研究现状 2 0 0 0 年以来，国内纺织院校、科研院所、生产企业等掀起了研究大豆蛋白纤维的 热潮。在2 0 0 1 年4 月苏州举行的“大豆蛋白纤维及产品研讨会”上，一些单位已经开 发出了一系列的大豆蛋白纤维产品，分别有纯大豆蛋白针织产品、机织产品及与真丝 交织与毛交织和各种混纺针织或机织产品。 在2 0 0 2 年春夏中国流行面料入围评选活动中，经中国流行面料评审委员会评定， 由山东滨州印染集团有限公舌 所开发的新品“纯大豆蛋白纤维织物”入围2 0 0 2 年春夏 中国流行面料。 中国在2 0 0 3 年奥地利道尔宾举行的第4 2 届国际人造纤维会议上，大豆蛋白质纤维 受到各国专家的广泛关注和好评。 目前，大豆蛋白纤维已开发出纯纺及与棉、毛、丝、麻、羊绒、l y o c e l l 以及其他 化纤混纺或交织的针织或机织产品，这些产品可以体现大豆蛋白纤维优异的性能和独 特的产品风格。总的来说，大豆蛋白纤维产品都具有外观华贵、舒适性好、染色性好、 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系第一章前言 物理机械性能好和保健功能等特点。 使用纯大豆蛋白纤维制成的针织和机织物都具有良好的光泽，给人以华贵典雅的 感觉，织物的手感十分柔软顺滑。但织物具有缩水变形大，保型性较差等等缺点1 。 大豆蛋白纤维与羊毛混纺的织物，可以将大豆蛋白纤维的柔软特性与羊毛的弹性 结合起来，使面料既具有羊毛手感有不乏弹性，此外，还可以改善织物的光泽、导湿、 透气和干爽舒适性6 1 7 1 8 1 。有研究表明 1 9 1 相同规格的大豆蛋白纤维毛花呢与毛 涤花呢对比，前者延伸性较好，有利于服装的加工成型性以及穿着舒适性；弯曲刚度 与剪切刚度也比较小，说明其手感柔软，悬垂性较好；压缩率较大，说明其丰满度较 高，蓬松性较好；粗糙度平均偏差较小，说明昵面光洁、平整：褶皱回复角较小，说 明其弹性不如羊毛混纺织物。杨旭红等2 0 一对三种棉型大豆蛋白纤维织物( 纯纺大 豆府绸、纯纺大豆斜纹织物、大豆棉氨包芯交织弹力府绸) 和两种毛型大豆蛋白纤 维织物( 大豆羊毛斜纹花呢和大豆羊毛平纹变化花呢) 进行k e s 风格测试后，得出结 论：上述面料在用作中厚型服装面料时，毛型织物比棉型织物风格好，毛型织物中大 豆蛋白纤维羊毛花呢最理想；棉型织物中大豆蛋白纤维斜纹织物风格最好，接近毛型 织物；棉、毛型产品中，斜纹组织比平纹组织的风格好。他们还指出：大豆蛋白纤维 毛型产品风格较好；棉型和丝绸型产品总体上风格已与全棉织物和真丝织物相近，但 手感僵硬，表现在弯曲刚度、拉伸线性度、悬垂系数等数值较大。 在对蚕丝、大豆蛋白纤维、氨纶、丝素蛋白粘胶丝、棉几种织物的摩擦弯曲悬 垂性能进行测试分析后，王其等得出结论 2 2 1 丝素蛋白粘胶丝织物手感最滑爽，大 豆蛋白纤维织物次之；手感最柔软为丝素蛋白粘胶丝织物和大豆蛋白纤维织物；悬 垂性最好的仍是这两种。悬垂形状最美的是大豆蛋白纤维织物。 姜岩掣2 4 塔于大豆蛋白和纤维素磺酸酯均具有良好的碱溶性，进行了以二者共混 纺丝为主要过程的纤维素纤维的蛋白质改性即大豆蛋白粘胶共混纤维的纺丝实验， 同时对该纤维的共混结构和性能进行了分析认为大豆蛋白，粘胶共混纤维是粘胶纤维 的蛋白质改性纤维，它兼具纤维素纤维和蛋白质纤维的优点，具有良好的湿强性能和明 显的天然风格 1 3 本课题研究的内容 大豆蛋白纤维织物细滑柔软，悬垂性和手感特佳，吸湿透气，与肌肤有很好的亲 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系 第一章前言 和力，用于针织产品的多于机织品，目前国内对大豆蛋白纤维织物尤其是机织物尚 未有系统的了解，对大豆蛋白纤维机织物结构与性能之间的研究还较少，本课题将通 过对大豆蛋白纤维纱线的测试，大豆蛋白纤维机织物与棉、丝、天丝等机织物性能的 测试对比以及不同结构的大豆蛋白纤维机织物的性能测试对比来分析研究大豆蛋白 纤维机织物服用性能与结构的关系，这对以后的科学研究和工厂生产都会有一定指导 作用。 本课题的主要研究内容： ( 1 ) 分别测试大豆纤维纯纺及混纺纱线、不同细度的大豆蛋白纤维纱线如2 l 。、 3 2 。、4 0 5 、5 0 9 、6 0 。、8 0 。的大豆蛋白纤维纱线进行了力学性能测试，进行对比，并通 过数学分析，建立各参数与大豆蛋白纱线力学性能之间的关系式，得到它们之间的影 响规律； ( 2 ) 主要测试大豆蛋白纤维机织物与其他常见织物如棉、蚕丝、天丝等织物的 服用性能如悬垂性、折皱性、起毛起球性、透湿润湿性等等，并进行对比，指出大豆 蛋白纤维机织物的性能特点。 ( 3 ) 主要从测试大豆蛋白纤维机织物的服用性能角度出发，对大豆纤维机织物 服用性能及其与结构参数之间的关系进行研究和探讨，得出了一些有益的结论，以利 于大豆纤维产品的设计与开发。 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系第二章大豆蛋白纤维纱线力学性能测试比较 第二章大豆蛋白纤维纱线力学性能测试比较 大豆蛋白纤维是我国自主研发的一种新型纺织纤维，随着该纤维的不断推广，对 其织物的服用性能研究也显得十分有必要。目前对其力学性能的研究还比较零散，未 形成完整的认识。为了更好地研究大豆蛋白纤维机织物，首先对使用的各种纱线的性 能进行了力学性能测试，以便对大豆蛋白纤维机织物的力学性能作出合理的评价。 本章选用的大豆纤维纯纺及混纺纱线都是常熟江河天绒有限公司提供的其客户 单位潍坊四棉纺织有限公司生产的纱线，分别选用的是大豆纯纺以及s c 混纺的2 1 3 、 3 2 5 、4 0 s 、5 矿、6 0 s 、8 0 的纱线，纯棉纱选用盐城众想集团的纱线。分别测试了不同 细度、混纺比大豆蛋白纱线力学性能，进行对比，并通过数学分析，建立各参数与大 豆蛋白纱线力学性能之间的关系式，得到它们之间的影响规律： 2 1 不同线密度大豆纤维纱线之间力学性能比较： 纱线受力最基本的形式为轴向拉伸，纱线的拉伸强力与构成织物的强力有直接关 系，因此纱线的强力实际上反映了织物耐用性能的一个重要指标。 试验仪器：y g 0 2 3 c 型全自动单纱强力试验仪 隔距采用5 0 0 m m ： 定速为5 0 0 m m m i n 测试条件： 温度t = 7 c ，相对湿度巾= 3 6 每种纱线随机测定3 0 个片段，记录3 0 次强力和伸长值，纱线断裂在距夹头l c m l 为 或在拉伸过程中打滑者不记。 为了便于从理论上预测纱线的力学性质，先将所测的3 0 个数据的断裂强力和伸 长的关系做成曲线图。测试的数据整理结果如表2 1 所示。 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系第二章大豆蛋白纤维纱线力学性能测试比较 表2 1 不同线密度大豆蛋白纤维纱线拉伸断裂强力和伸长测试结果 纱断裂伸断裂强断裂伸断裂伸 断裂强断裂伸 线 断裂强 长率平 断裂强 力最大 长率最长率最 支 力平均 均值 力最小 值f小值f大值f 力c v 值长率c v 效 值f ( c n )值f ( c n ) ( )值( ) ( )( e n )( )( e n ) 2 r5 0 7 81 2 2 34 5 1 25 7 6 31 0 2 11 3 7 46 1 97 6 8 3 2 i3 2 5 01 2 0 52 6 1 04 0 8 7l o 1 21 3 5 11 2 0 48 0 5 4 0 2 5 6 5 1 1 6 52 1 3 13 2 2 3l o 0 51 3 2 l 1 2 9 4 7 6 8 s o 1 7 7 71 0 2 41 4 8 92 4 8 69 3 41 1 5 41 4 7 17 1 l 6 0 1 5 6 01 0 5 41 3 1 02 1 4 29 2 01 2 1 21 2 7 68 3 5 8 0 i9 8 89 6 76 5 21 3 5 3 7 9 8 1 1 o l1 5 9 29 0 6 抄线断袅伸长( i ) 图2 12 l3 大豆蛋白纱线断裂强力和伸长关系图 图2 1 为2 1 8 大豆蛋白纱线所测3 0 个数据的断裂强力和伸长的关系图。从图中我们 可以知道2 1 3 大豆蛋白纱线的断裂伸长率与强力的点成一直线趋势，其回归方程和相 关系数为： y = l1 3 9 2 6 9 + 3 2 2 4 9 6 x ，= o 9 6 2 4 显著水平口= 0 0 1 查表得n m ：0 4 8 7 ，r ：0 9 6 2 4 ，所以i r l 1 0 0 1 , 线性关系极显著。 图2 2 为3 2 3 大豆蛋白纱线所n 3 0 个数据的断裂强力和伸长的关系图。从图中我们 可以知道3 2 3 大豆蛋白纱线的断裂伸长率与强力的回归方程和相关系数为： y = - 5 9 8 9 7 8 + 3 1 9 2 11 惦 2uv长鼠碟罄耐奄 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系第二章大豆蛋白纤维纱线力学性能测试比较 r = o 8 3 4 0 显著水平口= o o l ，查表得r oo l - 0 4 8 7 ，现r = o 8 3 4 0 ，所以i r l ，o o t 线性关系极显著。 妙线断裂忡鼍( 1l 图2 23 2 8 大豆蛋白纱线断裂强力和伸长关系图 抄线断裂伸长 ( 1 ) 、 图2 34 0 3 大豆蛋白纱线断裂强力和伸长关系图 图2 3 为4 0 。大豆蛋白纱线所测3 0 个数据的断裂强力和伸长的关系图，从图中我们 可以知道4 0 8 大豆蛋白纱线的断裂伸长率与强力的回归方程和相关系数为： f - 1 6 8 9 6 8 7 + 3 6 5 1 5 2 x r = o 9 5 4 3 显著水平口= 0 0 1 ，查表得r o o l = o 4 8 7 ，现，= o 9 5 4 3 ，所以i r l t o 0 1 线性关系极显著。 金3 r嘎蹦譬疆奈 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系 第二章大豆蛋白纤维纱线力学性能测试比较 抄巍昕爱伸长o r ) 图2 _ 45 0 。大豆蛋白纱线断裂强力和伸长关系图 图2 4 为5 0 。大豆蛋白纱线所f l l j 3 0 个数据的断裂强力和伸长的关系图。从图中我 们可以知道5 0 5 大豆蛋白纱线的断裂伸长率与强力的回归方程和相关系数为： y = - 2 1 9 5 8 2 9 + 3 8 7 7 3 8 x r = o 8 7 5 4 显著水平口= 0 0 1 ，查表得r o o l = o 4 8 7 ，现，= o 8 7 5 4 ，所以 r l r o0 1 线性关系极显著。 抄鳗昕袅伸长( ) 图2 56 0 大豆蛋白纱线断裂强力和伸长关系图 图2 5 为6 0 8 大豆蛋白纱线所f i 9 3 0 个数据的断裂强力和伸长的关系图，从图中我 们可以知道6 0 s 大豆蛋白纱线的断裂伸长率与强力的回归方程和相关系数为： y = - 5 3 6 8 0 4 + 1 9 8 9 1 3 x ，= o 8 2 8 8 显著水平譬= 0 0 1 ，查表得r o o l = o 4 8 7 ，现r = 0 8 2 8 8 ，所以 r l r o0 1 线性关系极显著。 (嚏uv长艰群苷瞄奄 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系第二章大豆蛋白纤维纱线力学性能测试比较 妒缱听袅伸长 图2 68 0 3 大豆蛋白纱线断裂强力和伸长关系图 图2 6 为8 0 。大豆蛋白纱线所测3 0 个数据的断裂强力和伸长的关系图。从图中我们 可以知道8 0 。大豆蛋白纱线的断裂伸长率与强力的回归方程和相关系数为： ) = - 8 2 8 6 5 1 + 1 8 7 8 1 3 z r = o 8 0 4 5 显著水平口= 0 0 1 ，查表得r o 川= o 4 8 7 ，现r = o 8 0 4 5 ，所以i , i r o 线性关系极显著。 表2 2 为不同线密度大豆蛋白纤维纱线所测得的纱线的力学量平均值。绘制大豆纤 维纱线线密度与断裂强力、伸长率、断裂强度、断裂功以及断裂时间等各项性能之间 的关系图。 表2 2不同线密度大豆蛋白纤维纱线的力学量 细度断裂强力伸长率断裂功断裂时间 2 l 5 0 7 81 2 2 31 9 1 2 38 2 3 2 3 2 5 01 2 0 51 2 2 4 67 7 4 0 2 5 6 5 1 1 6 58 2 5 97 1 5 0 1 7 7 7l o 2 45 2 4 7 7 2 6 旷 1 5 6 01 0 5 4 4 6 7 26 5 8 旷9 8 89 6 72 7 6 25 8 从图2 7 中我们可以知道不同大豆纤维纱线线密度与断裂强力关系的回归方程和 相关系数为： y = 5 5 8 0 0 - 6 4 5 3 0 x r = 0 9 2 0 4 显著水平口= o 0 1 ，查表得托o l ：0 9 1 7 ，现，一0 9 2 0 4 ，i r l t o 0 1 线性关系极显著。 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系 第二章大豆蛋白纤维纱线力学性能测试比较 妒基扫虚羹主) 图2 7 大豆纤维纱线线密度与断裂强力关系图 图2 8 大豆纤维纱线线密度与断裂伸长率关系图 从图2 - 8 中我们可以知道不同大豆纤维纱线线密度与断裂伸长率的回归方程和相 关系数为： y = 1 3 2 8 6 6 - 0 0 4 7 1 x ，= - 0 9 4 0 2 显著水平口- - - - 0 0 1 ，查表得，b 0 1 ：0 9 1 7 ，现r = - o 9 4 0 2 ，i r l ，0 0 1 线性关系极显著。 从图2 9 中我们可以知道不同大豆纤维纱线线密度与断裂功关系的回归方程和相 关系数为： y = 2 1 0 5 4 2 5 5 - 2 6 1 5 4 3 x ，= 0 9 0 5 8 显著水平口= 0 0 5 ，查表得r o 0 5 = 0 8 1 l ，现，一o 9 0 5 8 ，h t o 线性关系比较显著。 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系 第二章大豆蛋白纤维纱线力学性能测试比较 炒鱼细鹿( 英主) 图2 - 9 大豆纤维纱线线密度与断裂功关系图 纱袅细度( 英支 图2 1 0 大豆纤维纱线线密度与断裂时间关系图 从图2 1 0 中我们可以知道不同大豆纤维纱线线密度与断裂时间关系的回归方程和 相关系数为： y = 8 8 4 8 9 - 0 0 3 6 7 , x - = - 0 9 7 4 6 显著水平口= 0 0 1 ，查表得r o = o 9 1 7 ，现，一0 9 7 4 6 ，h t o 0 l ，线性关系极显著。 在以上五个图中，大豆纤维纱线的线密度与断裂强力、伸长率、断裂功以及断裂 时间的散点分布和回归直线都符合得较好，近似成直线关系。 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系第二章大豆蛋白纤维纱线力学性能测试比较 2 2 大豆纤维纱线与棉纱的力学性能对比及混纺比对大豆纤维纱线力学性 能的影响 2 2 1 大豆纤维纱线与棉纱的力学性能对比： 强力就是纤维或者纱线受外力直接拉伸到断裂时所需的力，是表示拉伸力的绝 对值的一种指标。纱线拉伸强力的大小与构成织物的强力有直接的关系。 为了更好地研究大豆蛋白纤维混纺机织物的力学性能，我们首先将大豆蛋白纤维 与棉纤维的力学性能做一下简单的对比，如表2 - 3 所示。 表2 3大豆蛋白纤维与棉纤维的力学性能对比2 6 2 7 1 表2 4大豆纤维纱线与棉纱的力学性能对比值 强度指标大豆2 1 大豆3 2 。大豆5 0 大豆6 0 棉纱2 l 棉纱3 2 棉纱5 0 棉纱6 0 平均断裂强 5 0 7 83 2 5 01 7 7 71 5 6 o4 3 5 12 4 8 51 5 2 31 4 2 6 力( o n ) 平均断裂伸 1 2 2 31 2 0 51 0 2 41 0 5 45 25 34 64 2 长率( ) 断裂强力变 6 1 9 1 2 0 41 4 7 1 1 2 7 67 2 8 1 1 5 81 2 5 41 3 4 7 异系数 伸长率变异 7 6 88 0 57 1 l8 3 57 2 88 1 58 3 57 9 9 系数 最大断裂强 5 7 6 34 0 8 7 2 4 8 6 2 1 4 24 8 5 2 2 7 8 21 8 9 31 8 0 5 力( e n ) 最小断裂强 力( e n ) 4 5 1 22 6 1 01 4 8 91 3 1 o3 9 5 22 0 4 51 l o 51 1 2 4 最大断裂伸 1 3 7 41 3 5 l1 1 5 41 2 1 26 56 o5 25 2 长率( ) 最小断裂伸 长率( ) 1 0 2 l 1 0 1 29 3 4 9 2 0 4 74 6 4 0 3 8 断裂时间( s ) 8 27 77 2 6 53 2 2 92 5 2 5 4 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系 第二章大豆蛋白纤维纱线力学性能测试比较 从表2 3 中可以看到，大豆蛋白纤维的断裂强度、断裂伸长都比棉大，初始模量 也较棉纤维大，此外，大豆蛋白纤维的表面摩擦系数比较小。这些差异也肯定会使得 他们在力学性质上表现出来的特性有所不同。 现测试相同细度的大豆纤维纱线与棉纱的力学性能，测试结果见表2 - 4 。 试验仪器：y g 0 2 3 c 型全自动单纱强力试验仪 隔距采用5 0 0 r a m ；定速为5 0 0 m m m i n 测试条件：温度t = 7 c 相对湿度由- - 3 6 为了进一步研究大豆蛋白纤维混纺织物的性能，选择相同细度、同种规格的棉、 大豆蛋白纤维单纱进行强力指标对比： 6 0 0 5 0 0 亳4 0 0 - r3 0 0 强 旃2 0 0 搭 1 0 0 0 2 13 2 5 06 0 纱线英支数 z i3 z5 06 0 纱线英支数 图2 1 l 同规格的棉、大豆蛋白单纱断裂强度和伸长对比图 由图2 1 1 看出大豆纤维纱线断裂强力要高于棉纱线，断裂伸长更是明显高于棉 纱，因此，大豆纤维纱线的拉伸性要优于棉。并且我们发现，随着纱线支数的增加， 两者强力和伸长的差异呈逐步减小的趋势。 一*v瓣攀晕群磐 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系第二章大豆蛋白纤维纱线力学性能测试比较 2 2 2 混纺比对大豆蛋白纤维纱线各力学性能的影响： 为了更好地研究大豆蛋白纤维混纺机织物的力学性能，分别选取3 2 3 的大豆混纺 纱线s 1 0 0 ，s c2 0 8 0 、s c 3 0 7 0 、s c 5 0 5 0 、s c7 0 3 0 、s c 8 0 2 0 以及3 2 51 0 0 棉纱进行了力学性能测试。 表2 5不同混纺比的大豆蛋白纤维纱线力学性能值 强度指标 s l o o s | e 鼬仡qs ，c 7 0 凸os ，c 5 0 5 0s ，c 3 n 仃0s ，c 2 0 甩o1 0 0 c 平均断裂强 3 2 5 0 3 0 5 2 2 6 5 32 4 9 62 3 7 82 4 0 22 4 8 5 力( e n ) 平均断裂伸 1 2 0 51 1 5 41 0 2 58 0 46 5 l6 2 25 3 4 长率( ) 最大断裂强 力( e n ) 4 0 8 73 3 2 13 4 5 33 3 2 12 7 5 32 6 8 2”8 2 最小断裂强 2 6 1 02 2 4 72 2 7 82 0 3 62 0 5 41 9 8 22 0 4 5 力( e n ) 最大断裂伸 1 3 5 l1 2 3 ll i 6 39 6 17 3 57 2 56 0 2 长率( ) 最小断裂伸 1 0 1 21 0 2 09 0 56 9 85 4 15 7 44 6 7 长率( ) 根据表中数据，建立大豆蛋白纤维棉混纺纱线断裂强力和断裂伸长与混纺比关系 6 的回归方程，并绘制回归曲线如图所示： 从图2 1 2 中我们可以知道：不同大豆纤维纱线断裂强力与混纺比关系的回归方程 和相关指数为： y = 2 4 7 2 0 2 1 0 6 8 3 9 x + 0 0 1 5 2 x 2 r 2 = 0 9 4 9 6 从图2 1 3 中我们可以知道：不同大豆纤维纱线断裂伸长与混纺比关系的回归方程 和相关系数为： y - - 4 8 1 4 9 + 0 0 7 4 9 , x ，= o 9 8 2 9 显著水平口= 0 0 1 ，查表得r o o l = o 8 7 4 ，现，= - 0 9 8 2 9 ，i r r o 0 1 线性关系极显著。 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系第二章大豆蛋白纤维纱线力学性能铡试比较 大豆纤雉音量 l 图2 1 2 大豆纤维纱线断裂强力与混纺比关系图 犬豆纤维詈t ( 射 图2 1 3 大豆纤维纱线断裂伸长与混纺比关系图 由图2 1 2 ，图2 1 3 中曲线可以看出，3 2 3 大豆蛋白纤维混纺纱的断裂强力随着大 豆蛋白纤维含量的增多而逐渐减少，在大豆蛋白纤维含量达到3 0 左右时到达最低 点：达到最低值后，再随着大豆蛋白纤维含量的增多而有所增多。3 2 8 大豆蛋白纤维 混纺纱的断裂伸长基本随着大豆蛋白纤维含量的增多而逐渐增多。下面结合混纺纱的 结构及其断裂过程等因素来分析不同混纺比大豆纤维纱线断裂强力随混纺比的变化 特性： 混纺纱的强度与混纺比有很大关系，它与混纺纤维的性质差异，特别是伸长能力 的差异密切有关。2 8 1 当混纺在一起的两种纤维断裂伸长率差异大时，受拉伸后明显地有两个断裂阶 段。第一阶段是伸长能力小的纤维a 先断；第二阶段是伸长能力大的纤维b 断裂。 ( h u - r曩碟瞥奄 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系第二章大豆蛋白纤维纱线力学性能测试比较 当拉伸到伸长达a 纤维的断裂伸长时，a 纤维首先断裂，这时混纺纱承受的拉伸力 为 n z p l + n 2 p 2 7 其中：p l 一a 纤维的单纤维强力； n l 一一纱截面中a 纤维的根数； p 2 - 伸长达a 纤维断裂伸长时，b 纤维单纤维受到的拉伸力； n 2 一纱截面中b 纤维的根数； 在b 纤维混纺比较小，即n 2 较小时，由于 n i p l + n 2 p 2 ) n 2 p 2 其中p 2 为b 纤维的单纤维强力，混纺纱就断裂，而混纺纱的强力p 为： p - - n i p l + n 2 p 2 7 这样，混纺纱的强度就有两种情况： 第一种情况：p 1 ) p 2 由于p 1 ) p 2 ，随着n 2 的增加，即强度大的纤维混纺比的增加，混纺纱强力反 而下降。 当b 纤维混纺比较大，即n 2 较大时，出现 n t p t + n 2 p 2 n 2 p 2 的情况。这时a 纤维虽然断裂，但b 纤维继续承受拉伸外力，直至外力等于n 2 p 2 时， 混纺纱才断裂。混纺纱的强力p 为： p - - n 2 p 2 这时随着n 2 的增加，即强度大的纤维混纺比的增加，混纺纱强力也增加。 这样就得出，当混纺在一起的两种纤维断裂伸长差异大，且断裂伸长率大的纤维 在伸长达到另一种纤维断裂伸长时所受的拉伸力小于这一纤维的强力时，混纺纱的强 力随着强力大的纤维的混纺比的增加，开始时下降，以后上升。 第二种：p l 蚕丝织物) 天丝织物) 大豆蛋白纤维机织物的性能与结构的关系第三章大豆蛋白纤维机织物与棉、蚕丝、天丝等织物服用性能比较 棉织物，其中粘胶织物、涤棉织物和蚕丝织物的断裂伸长相差不大。 弓 r 瞬 群 塔 禽 龉 出 垂 耐 塔 1234567891 0 试样号 l234567891 0 试样号 图3 8 织物经向的强伸性测试值折线图 3 2 6 织物的起毛起球性测试与结果： 3 2 6 1 织物的起毛起球性测试 采用圆磨起球仪法，运用y g 5 0 1 型起毛起球仪对试样进行起毛起球，再对照标 准样照，评定织物起毛起球级别。标准样照分为五级，级数越高，织物的抗起毛起球 性越好，反之，级数越低织物的抗起毛毛球性能越差，5 级最好，1 级最差。 在所取的每一块样品中，在距布边1 0 c m 随机剪取代表性的试样5 块，试样的直 径为11 2 8 c r n 。试验前仪器应保持水平，尼龙刷应保持清洁；磨料织物为毛织物华达 呢；试样在磨料上的压力为5 8 8 c n 。 测试条件：温度t = 8 ，相对湿度由= 6 0 3 2 6 2 织物的起毛起球性测试与结果： 瞄m啪嚣；伽