（纺织工程专业论文）弹力真丝及制品的性能与评价[纺织工程专业优秀论文].pdf

弹力真丝及制品的性能与评价 中文提要 膨体弹力真丝和柞桑弹力真丝是近年来开发的较为成功的二种全真丝新材 料，本研究以此为主要研究分析对象，研究分析了膨体弹力真丝和柞桑弹力真 丝的结构和性能，对这两种材料的织物性能也进行探索性研究。得出膨体弹力真 丝和柞桑弹力真丝均具有良好的弹性伸长和弹性回复特性，同时这二种材料都 具有显著的膨体性。膨体弹力真丝和柞桑弹力真丝的织物面料在弹性、膨体性、 抗皱性、保暖性能等方面部具有普通真丝织物所没有的优良特性。 论文对柞桑弹力真丝的评价方法也进行了探讨，通过比较分析，提出参照 锦纶弹力丝f z t 5 4 0 0 7 1 9 9 6 的检验方法是一种较为有效的手段。另外，通过技 术经济分析，研究探讨了膨体弹力真丝的市场运行可行性和投资风险性，为产品 的进一步发展和推广提供了依据。 关键词：膨体弹力真丝；柞桑弹力真丝；性能：评价；技术经济分析 作者：国晶 指导教师：陈宇岳教授 p r o p e r t i e sa n d e v a l u a t i o no fe l a s t i cr e a ls i l kf i b e r s a n di t sp r o d u c t s a b s t r a c t b u l ks t r e t c hs i l ka n dd i f f e r e n t i a lt u s s a h m u l b e r r ye l a s t i cs i l k ，t w ok i n d so fn e wr e a l s i l km a t e r i a l sr e c e n t l y s u c c e s s f u l l yd e v e l o p e d ，a l ei n v e s t i g a t e di n t h i sp a p e r t h e i r s t r u c t u r e sa n dp r o p e r t i e sa l es t u d i e d a sw e l la st h ep r o p e r t i e so ft h ec l o t h ，t h er e s u l t s s h o wt h a tb o t ho ft h e mh a v eg o o de l a s t i ce l o n g a t i o n ，g o o de l a s t i cr e c o v e r ya n dh i g h b u l k i n e s s t h ec l o t ho ft h et w on e ws i l km a t e r i a l sh a sm o r ee x c e l l e n tp r o p e r t i e st h a nt h a t o fb o m b y xm o r is i l ls u c ha se l a s t i c i t y , b u l k i n e s s ，c r e a s e r e s i s t a n c ea n dw a r m t hr e t e n t i o n e v a l u a t i o nm e t h o du s e dt os t u d ye l a s t i cs i l ky a r n s ( s u c ha sd i f f e r e n t i a l t u s s a h m u l b e r r ye l a s t i cs i l k ) a l s oi ss t u d i e d b yc o m p a r a t i v ea n a l y s i s ，t h et e s t i n gm e t h o d a c c o r d i n gt os t a n d a r df o rn y l o ns u c ha sf z t 5 4 0 0 7 1 9 9 6i sa ne f f e c t i v eo n e b yt e c h n i c a l a n de c o n o m i ca n a l y s i s ，t h em a r k e tf e a s i b i l i t ya n di n v e s ta d v e n t u r eo fb u l ks t r e t c hs i l k f i e i n v e s t i g a t e d k e y w o r d s ：b u l ks t r e t c hs i l k ；d i f f e r e n t i a lt u s s a h m u l b e r r y e l a s t i c s i l k ；p r o p e r t i e s ； e v a l u a t i o n ；t e c h n i c a la n de c o n o m i ca n a l y s i s i i w r i t t e nb y ：g u oj i n g s u p e r v i s e db y ：p r o f - c h e ny u y u e 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 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： 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： 导师签名： e t 期：坦生! ! ! 日期：坦望，i 竺 弹力真丝及制品的性能与评价 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究目的 蚕丝是高档的天然蛋白质纤维，素有“纤维皇后”的美称。其丝织物质地轻 柔飘逸，具有幽雅的光泽，滑爽的触觉，良好的吸湿、透气性能，历来为人们所 青睐，在国内外有着广泛的市场，但普通真丝织物存在着弹性小、抗皱性差等缺 陷。随着人们生活水平的提高，消费观念的更新，开发真丝新材料、提高和改善 丝织物的服用性能，已成为人们研究的重要课题。 丝绸产品是我国传统的重要出口商品，目前我国的丝绸总产量占全世界丝绸 总产量的7 0 左右，在国际上具有举足轻重的地位，但近年来，由于产业结构的 调整，长期以来依靠传统加工工业为主体的丝绸产业进入极其困难的状态。实际 上，二十世纪末，丝绸行业兴盛之际，早有研究人员预测由于丝绸制品存在品种 单一的问题，如不进行有效的新材料、新素材开发研究，则必然会形成整个行业 的滑坡，膨体弹力真丝和柞桑弹力真丝就是在这种背景下开发并生产的新真丝材 料，结果表明，膨体弹力真丝、柞桑弹力真丝及其产品可以有效地实现普通真丝 制品所没有的厚重型、弹性、抗皱、抗变形及其保暖等特征，有效地拓展普通真 丝制品目前所无法涉足的领域，使全真丝产品真正实现多功能，多品种和多样化。 1 2 国内外研究概况 二十世纪九十年代以来，真丝新材料的开发研究进入兴盛时期，国内外先后 有形状记忆丝、膨松丝、包覆丝问世，在对丝绸制品的加工方面，先后有砂洗、 磨绒等服装出现，但都没有形成成熟的厚重真丝制品，尤其是全真丝的厚重制品 更是鲜见，而国际上的真丝厚重制品还是立足于普通真丝的厚重织物，虽有先进 的织造工艺，但由于没有突破天然真丝纤维的固有缺陷，使真丝厚重制品存在易 变形、无韧性、缺乏弹性等传统缺点。日本从二十世纪九十年代开始以加藤弘等 为代表的一些研究人员试图通过使真丝纤维卷曲来制织新型织物，但从1 9 9 2 年末 以来，再也没有有关的研究报导出现。 从国内外己出现的新的真丝材料来看有如下的特点：1 没有有效的实现真丝 纤维的弹性和膨松性；2 真丝纤维在纤度上没有突破粗规格化：3 大部分真丝厚 弹力真丝及制品的性能与评价 第一章绪论 重织物均以生坯织物通过后处理获得，没有突破传统的生产工艺：4 注重真丝传 统风格，使真丝及其织物固有的缺陷无法消除；5 一定程度上进行破坏性后处理 ( 如砂洗等) ，虽有一定的新潮性，但缺乏长久的生命力。 随着人们消费观念的更新，纺织纤维品种也日趋多样化，功能性纤维越来越 具有广阔的市场，并且随着仿真丝系列产品的不断问世，对传统丝绸产品的冲击 也越来越大，但由于其素材基质的不同，很难有效地替代真丝产品，所以真丝产 品只要突破传统的缺陷，在人们逐渐兴起的“回归自然”的消费浪潮中，丝绸业 的振兴将是一个必然的趋势。 国内外真艘材料的开发研究已有多年的历史，其中包括垒真丝材料及真驻复 合材料。 对于全寞熊材料的歼发，其工艺耐分为物理加工方法露化学加工方法。 物理加工方法即机械加工方法，是运用纤维应力交形的原理使真熊纤维炎形， 其具体方法袁多季孛： 1 、强捻法：给真熊纤维加强捻后湿热定型，使其产生变形、扭曲，以产生弹 性： 2 、交捻法：强捻生丝与无捻生丝并合，再进行精练处理，使真丝纤维产擞弹 经与惑好浆黪松毪； 3 、形状记忆加工法( 卷曲n i 法) ：对生熊进行加强捻后精练，再退捻处理， 镬奏丝纾维产生形状撼忆懿磅筢： 4 、假捻法：利用合成纤维假捻设铸，在邋合蚕丝性能特点的工艺条件下进行 黧热骰捻，使粪丝产生卷鑫蠡蠢产生弹健； 5 、牵伸滋：将加捻后的舆丝在定负荷下牵伸，使其获得较稳定的卷曲性， 麸藕产生弹毪。 化学处理加工法主要利用化学药荆改变冀丝纤维内部构遗，使真丝纤维产生 新的特性。或利用纯学药帮的某些特点，将药荆渗入到真丝纤维的内部，改良真 丝纤维的性能，具体方法有多釉： l 、化学处理法：将真丝纤维浸泡于一定浓度、一定温度的盐溶液中，经过适 当时间处理蜃，使纤缎弓l 起收缩，形成膨松及赋有卷曲的真熊，经j 窭簸缩处理鲍 真丝纤维也称为盐缩丝； 2 、膨讫处理法：将宾丝终维搬捻褥经退捻处理爱，浸泡予特殊懿丝光、渗透、 2 弹力真丝及制品的性能与评价 第一章绪论 膨化剂溶液中进行膨化处理，可加工成具有一定膨松性和弹性的变形真丝； 3 、树脂处理法：将真丝加工成所需的形状后涂覆一定量的树脂，改变真丝纤 维原有性能。 4 、生丝增重法：用二氯化锡、聚甲醛三聚氰酸处理生丝，使丝胶变性，达到 生丝增重、改善真丝手感和风格的目的。 真丝复合材料是目前真丝材料开发中的一个重要组成部允，真丝织物具有轻 柔、滑爽、光泽柔和、吸湿透气性好等优良性能，但也存在弹性低、易变形的缺 陷，为了保持真丝织物的优良服用性能，许多研究人员利用真丝与其它纤维材料 复合的办法改善真丝材料的性能，一般用于与真丝材料复合的纤维有氨纶、锦纶、 涤纶等化学纤维。 l 、复会生丝：采用生丝与化学纾缳复会煳王甄褥熬野缨。在铡丝工程中穰造 复合丝的办法大致有三种： ( 1 ) 、跌纯缝为丝芯，瘸爨耀茧丝警霉接着鹣惫芯笺会丝； ( 2 ) 、茧丝岛化纤长旌互相混合缫制的混合簸合丝； ( 3 ) 、鞋纯绥淹丝蕊，透过嚷嚏气淡戆旋浚 挈蔫莲冬惫丝交终复会在纯缍爨溪熬 交络复合丝。 2 、餐芯簧会丝：缫丝对数纯纾或蘩窀绎缀梵丝芯，将茧丝惫覆在蕊丝豹羚溺， 形成具有一定龟覆形态的“包：氇= 丝”。 3 、粪丝笺合葬力艇：采臻专瘸毯缝掇，戳氨纶为蕊丝，将生丝对蕊丝遗行臻 旋状包覆。其产品特点为生丝在外围，氨纶芯丝在中间。其包缠方式有单包和双 包两种，由产懿豹要求决定，一般以双包效采为佳。 1 3 本研究的内容 本研究以众囊丝谍力丝为荛要研究分板对蒙，对膨体弹力真丝和柞，桑弹力真 丝的结构和性挠迸行了系统研究，并研究了这两种材料的织物性能。在此基础上， 通过技术经济孚段，磺究分析了真丝毅材料的市场运褥可行拨，为产晶的发展寝 推广提供依据。 弹力真丝及制品的性能与评价 第二章膨体弹力真丝的结构和性能 第二章膨体弹力真丝的结构和性能 2 1 膨体弹力真丝的成形原理 真丝的结构由结晶区和非结晶区构成。结晶区结构紧密，不易变形；非结晶区 结构疏松，且肽链处在不规则卷曲状态，肽链间结合依靠次价键( 主要是氢键) 实 现。在外力作用后，部分次价键被破坏而不能恢复到原有的结合状态，从而使丝条 变形伸长，物理加强捻的，一定程度上使纤维非结晶区结构处于弹性伸展变形阶段， 但由于丝纤维的扭转收缩被固定，势能积聚在丝条内部，再将物理捻丝和无捻丝合 并，构成了在微观上具有多种能量态的纤维束。化学处理一方面使蛋白质肽链中的 活性酪氨酸残基定向吸附中性盐离子；另一方面使纤维势能释放而收缩，再通过洗 涤、精炼、中性盐离子被洗除，真丝纤维进一步收缩卷曲，但由于不同捻向丝纤维 的相互制约，纤维的收缩只在丝条内部进行，而无捻丝则处于膨松卷曲状态，在外 观上，体现出毛型特征，在外力拉伸作用下，纤维定向趋向整齐，毛型膨松态消失， 但势能被再次积聚，外力消失后，势能随之释放，纤维收缩，又恢复到原态( 低势 能状态) ，从而使真丝纤维产生高弹性及膨松性。 2 。2 试验枋料与方法 2 2 1 试验材料 ( 1 ) 黪体弹宠真丝冀警逶真缝 本试验用的膨体弹力真熊是将普通真丝缀特殊的机械加工方法捻并，使丝条内积 聚避够的势麓爱定懿，在将箕浸泡在一定浓度的盐溶液中，经过适警温度与时问处 理，糟练去除茧丝外的丝胶、洗涤、脱水，鬻于特殊油剂浸泡，脱水、烘予即锝膨 体弹力真丝。对照试验的普通真丝采用常规的缫丝工艺而嗣得。 ( 2 ) 丝素 将膨体弹力真丝与普通真丝进行脱胶处壤，洗涤、晾干，再将脱净胶的熊索用石 浊醚在脂肪撼提器内进行l o 小时拙提，除去蕴丝蝼。残胶、脱蜡詹的丝素鬟于干燥 器中备用，供丝素的结晶度岛取向魔测定。 2 2 。2 试验方法 ( 1 ) 扫描电子显微镜 4 弹力真丝及铆品的性虢与评价 第二章膨体弹力寨熊的结构和性能 采麓基本s - 5 2 0 扫撼毫子曼徽镜鼹察膨体懿力粪丝麓普通囊丝魏缴囱囊攘内裁 筒的表面形态结构，丝纤维的横向截面缀切片后用火棉胶固定。 毒予猁键缝瑗霹鞋爱蔌寞丝野维嚣纛誊侵镶蓑髯，离予翔缓条箨茏电疆l k v ，邀流 8 r n k ，时间2 0 m i n ，再作电导处理。 ( 2 ) 耪髂弹力囊艇的力学往髓测定 参照锦纶弹力丝的f z t s 4 0 0 7 1 9 9 6 标准的检验方法来膨体弹力真丝的断裂强 度、弹僚律长率、弹往辕复率、裙始模羹。 ( 3 ) 丝豢x 射线衍射分析 用圜本理学2 0 2 7 燮x 射线衍射分析仪，管电压4 0 k v ，管电流3 0 m a ，扫描速度2 。m i n ，从2 e 的5 。4 5 。进雩亍扫描，褥到丝素的x 射线衍射强度1 - - 2 0 曲线，然 厝再计冀其结晶魔。 从丝素x 射线衍射强度对方位角的分布曲线 沿着( 1 2 0 ) 弧 ，先求出半高峰 宽( h ) ，再有下式计算丝素结晶区的取向度( 兀) ( 9 0 。一昙) 石= l i 0 0 9 0 。 ( 4 ) 丝样的双折射测定 用偏光显微镜采用色那蒙补偿法测定纤维的双折射，在偏光显微镜中观察纤维上 出现明暗相间的干涉条纹数( n ) ，然后测定补偿角( 0 ) 与纤维直径( d ) ，按牵伸丝 的双折射率n 计算： 加：( o + n - _ l g o ) a 式中九为钠光波长5 8 9 n m 。 1 8 0 d 。一 ( 5 ) 丝纤维的密度测定 用m d o l 型密度梯度仪测定丝纤维的密度，将丝纤维进行脱油、干燥、脱泡处 理后迅速投入梯度液中，平衡后测定其高度，每个丝样投5 个，根据标定曲线求出 丝纤维对应的平均密度值，进一步可计算其结晶度。 ( 6 ) 丝素的结晶部分和无定形部分的分级方法： 参考有关用稀盐酸将丝素的结晶部分和无定形部分进行分级，进一步计算结晶 度。 2 3 试验结果与讨论 2 3 1 丝纤维的纵向形态 弹力真丝及制品的性能与评价第二章膨件弹力真丝的结构和性能 圈2 - i 澎俸群力寞丝缀商形态结构 图2 - 2 普邋垒丝级向形态绪褐 ( 2 0 0 倍)( 2 0 0 倍) 图2 - 2 驻示的瞽通真丝纤维与图2 一l 的膨体弹力真丝级向形态有明显的区别， 膨体弹力真熊纤维卷曲性明鼹优于簧通真丝野维。膨体弹力囊丝纤维的这种卷越特 征主要来源予化学处理和精练时的纤维内能释放，纤维在低势能状态下的这种卷曲 直接影响了材料的膨体性，出于纤维卷曲收缩，使擎纤维阐的空穴明显增热，扶恧 使膨体弹力真丝的膨松度明艇提高，对织物厚度、僳暖性等都会带来影响，这种卷 整牧缝也是绥维产生弹性懿藻本爨爨。但出予丝纾维熬取嗣性毒聚下降，键膨体强 力真丝在拉伸过程中易产生分阶段切断，纤维的强力有所下降。 2 。3 + 2 膨傣撵力寞丝熬缝鑫缝稼 首先采用x 射线衍射分析法来测定二种舆丝材料的丝索结晶度。其结果见图2 - 3 及表2 一l 。 ：骞1 1 盈2 - 3 膨体弹力真熊与普通生丝的煞索x 衍射睦线 6 弹力真丝及制品的性能与评价第二章膨体弹力真丝的结构和性能 表2 - i 膨体弹力真丝与普通生丝的丝素x 衍射曲线分析 真丝材料膨体弹力真丝 普通生丝 丝素x 衍射曲线衍射角20衍射强度衍射角20衍射强度 衍射峰l 9 4 6 0 02 6 4 09 3 0 6 0 3 7 5 6 衍射峰2 1 8 0 0 1 0 1 9 4 8 11 8 2 0 7 。2 5 6 3 6 衍射峰3 2 0 2 2 6 0 4 2 9 8 l2 0 3 3 l o5 1 3 9 0 衍射峰4 2 4 0 9 4 。9 9 1 7 2 4 2 2 6 01 1 4 5 6 衍射峰5 2 8 9 8 9 02 1 8 6 2 9 1 2 6 。4 4 9 7 衍射峰63 9 4 3 9 02 9 5 0 3 9 2 0 6 03 1 6 9 丝素结晶度 2 7 2 3 1 3 获蚕2 3 移表2 - i 孛霹戳看出黪俸弹力冀丝与饕逶玺丝耱丝素x 瓣线掰辩分毒 曲线中各衍射峰的衍射角2o 分别为2 0 2 2 6 0 与2 0 3 3 1 0 两者十分接近，这说明了尽 管澎体弹力冀丝与普通真丝鹃髓造工艺条 串不弱，襁是不会弓l 起丝綮徽缁缭构本霞 上变化。从两者丝素x 衍射强度相比膨体弹力真丝b b 普通生丝有所降低，将丝素x 衍射强度分布藩线躅计算机进行蜂形分解拟台，使似合趱绫与分布魏线的误差达到 最小，然后计算出结强部分x 射强魔与非结晶部分葶结晶部矜x 射线强度总积分的 百势比即为黧素的绪晶度。掇据丝豢x 衍射强度曲线计算，膨体弹力真丝的丝素结 晶度匕普通擞丝要低一些。 密度是纤维内在结构的一种表舐，密度是纤维内在结构的一种袭征，猩高聚物 中鑫态密度恁大于黪最态密度成，离聚物试榉密度p 是晶态瓤分和非晶态部分的乎 均效果，丝索完全结晶态的密度风可以根据下列公斌计算： z 艇 成2 万瓦 袋中￥为丝素豢魏髂裁，灸嚣镫攘德罗鬻数，z 蕊燕稳痰链结枣鼋萃元静数嚣，瓣 为结构单元的分子嚣，可以计算出丝素p c = 1 4 7 6 ，从大量高聚物的统计发现，结晶 与嚣结晶密痰之魄必1 1 3 ，静p c p o = i 1 3 轴，帮胃诤葵逡丝素宠全菲繇态密度 a = 1 3 0 6 ，测定出真熊材料的试样密度，就可计算出照素结晶度正； 舞力襄篓爰刳蒹熬牲艟每译蛰簿_ = 章黪 攀辩力襄丝粒攘掏窝靛辘 五；硐p , ( p - p o ) x 1 粼 高聚物的结晶度越高，其密度越高，从表3 中可以看出普通真丝的丝素纤维密 度要高于膨体弹力真丝，二者的丝素结晶度亦具有这种相同的变化规律 表2 - 2 膨体弹力真丝与普通真丝素纤维的密度和结晶度 真丝材料 丝索纤维密度( f f c m 3 ) 丝素结晶度( ) 普通真丝 1 3 5 7 8 3 3 1 膨体弹力真丝 1 3 4 6 12 5 9 采用稀盐酸溶解丝素来测定其结晶度，参照盐崎英树的方法，用3 盐酸在9 4 c 恒温下溶解4 小时，此时在稀盐酸下对丝素水解作用为非结晶区。 表2 - 33 h c l 、9 4 c 溶解4 小时丝素计算其结晶度 水解前丝素重量水解后丝素重量丝素结晶度 真丝材料 ( g )( g ) ( ) 普通真丝 i 0 0 0 10 4 9 5 7 4 9 5 7 膨体弹力真丝 0 9 9 7 90 4 4 9 3 4 5 0 2 本章x 射线分析法、密度梯度法、稀盐酸分级丝素的三种不同实验手段来研究 膨体弹力真丝中丝素的结晶与无定形部分的特征，由于这些方法各自所涉及的是不 同序度，因此所求得结晶度数值往往会有所不同，但三种测定方法的结果均表明膨 体弹力真丝的丝素结晶度要比普通真丝要稍低一些，这种变化趋势是十分一致的。 2 3 3 膨体弹力真丝的取向度 为研究膨体弹力真丝的丝索晶区取向度，采用x 射线衍射法测定丝素在赤道上强 度最大的 沿( 1 2 0 ) 弧 衍射，记录样品沿德拜环的衍射强度分布曲线，先求出其半峰 宽，然后计算出丝素晶区的取向度。 表2 - 4 膨体弹力真丝与普通真丝的丝素晶区取向度 真丝材料半高峰宽h ( 。)丝素晶区取向度( ) 膨体弹力真丝2 6 28 5 4 普通真丝 2 2 78 7 4 8 弹力真丝及制品的性能与评价第二章膨体弹力真照的结构和性能 跌表争4 串瑟鞋看密添x 射线衍鸯| 法灏定丝蘩晶区取蠢度静终采是彩体释宠粪 丝偏低于酱通真熊。 诧矫丽光学袋宇斤射法来研究这= 稗真缒丰孝辩的取囱度。由于缀成释镶翡大分子 沿纤维轴向有不同程度的取向排列，可使纤维的光学性质璺现各向异性。纤维的双 折射率越大。表征该纤维的取商魔越大。 表2 5 膨体弹力真丝与普通真丝的双折射率 真丝材料干涉环数补偿角 纤维直径d ( m m )双折射率 ( n )0 ( 。) 目镜尺格数 d( n ) 膨体弹力真丝 l9 2 0 00 9 8 3 6 1 0 7 2 20 0 5 7 7 8 7 普诵吞垒幺缆素l9 6 2 00 9 5 7 51 0 4 3 70 0 5 9 6 1 7 表2 5 中二种真丝材料的双折射率是二十次测定值的平均值，膨体弹力真丝的双 折射率略低于普通真丝。 用x 射线衍射法和光学双折射率法对这二种真丝材料的取向度测定结果，均表明 膨体弹力真丝的取向度低于普通真丝，对同一种材料而言，这二种测定方法测得的 取向度有所不同，这主要是x 射线衍射法测得的取向度反映了丝素纤维晶区取向度， 而双折射法测得的取向度为丝素纤维的小尺寸取向，属于链段取向。 2 3 4 膨体弹力真丝的聚集态结构对其力学性质的影响 膨体弹力真丝的丝纤维的结晶度和取向度测定结果表明均比普通真丝要低，这 二种真丝材料的聚集态结构存在的差异，必然对其力学性质有所影响。 表2 6 膨体弹力真丝与普通真丝的力学性质比较 纤度强度伸长率弹性伸长弹性回杨氏模量 项目 ( d t e x )( c n d t e x )( )率( ) 复率( )( g f d t e x ) 膨体弹力真丝 3 3 0 02 2 61 7 03 1 2 07 7 3 0l o 4 0 普通熟真丝线 2 7 2 02 8 81 9 30 6 07 8 3 7 6 9 6 从表2 - 6 可以膨体弹力真丝的断裂强力比普通真丝有所降低，但弹性伸长率、弹 性恢复率要比普通真丝要高，造成这二种真丝材料力学性质不同的主要原因是由二 者的丝素的聚集态结构差异而引起的，尤其是丝纤维内分子的取向度不同对其影响 更大。普通真丝比膨体弹力真丝的丝素纤维的取向度要高一些，因而有较多丝素大 分子排列在平行于纤维轴的方向，可以承受较大的断裂应力，随着纤维的取向度增 9 弹力真丝及制品的性能与评价第二章膨体弹力真丝的结构和性能 加，纤维的断裂强力增加。膨体弹力真丝的伸长率比普通真丝有较大幅度的增加， 主要是二者相比膨体弹力真丝的丝素结晶度偏低，存在着稍多的丝素非结晶区部分， 其肽链不星整齐、密集的排列，这些弯曲缠结的肽链段在外力拉伸下可以变直、伸 长，从而使膨体弹力真丝具有较好的伸长率。膨体弹力真丝之所以具有较好的弹性， 可以从这种真丝新材料的制造工艺中来探讨，其加工首先要将丝线加强捻，此时外 力对丝线作功以势能的形态积聚在丝条内部，将有捻丝和无捻丝合并，构成在微观 上具有多种能量态的纤维束，再经过化学处理，真丝纤维将进一步收缩、卷曲，但 由于不同捻向丝纤维的相互制约，纤维的收缩主要在加捻丝条内部进行，而无捻丝 则处于膨松、卷曲状态，纤维外观呈现卷曲、毛型特征，在外力拉伸作用下，收缩 纤维大分子链被伸展，毛型膨松状态，从而使膨体弹力真丝增添了普通真丝所不具 备的较强弹性和良好的复原性能。 膨体弹力真丝的初始模鬃要比普通真丝低得多，原因是在没有夕 力作用下丝纤 维处予卷盐收缩状态，势能爨较低状态，其商分子链的链段内旋转所需韵能激较低， 容易救生内旋转，因腿大分子链的柔蹶性较好。j 逝外照纤维躲初始横量还与j 晶区 大分子的取向程度有关，膨体弹力真丝丝索取向度低于普通舆丝，豳此大分子排列 筑残蹩蛙辐嶷较差，潍致瓣燃中分予惩熬撼疆佟用力睫之减少，使楗辩内蛉空踩钵 积增加，这就提供了各运动单元活动的空间，容易发生微布朗运动而引起的分子形 态懿改变，爨l 逮膨体撵克真丝滗普逶囊丝吴凌雯往整瓣柔软饯。 2 4 结论 ( 1 ) 由于膨体弹力真丝的特殊加工过程，使纤维在处理过穆中产生内能释放，纤维 在低势能获态下静卷耱l | 芟缭健澎俸释力卖丝豹黪俸毪、撵经裰显挺嵩，柔软褴变好， 而使纤维的强力下降。 ( 2 ) 澎体弹力真丝蒹有鹈鬣静分纾现象，这释分纤作霜馒纤维阉豹空豫增大，蒎 高了纤维的膨松性和柔软性，也提高了纤维对空气的阻隔性能，有利于膨体弹力真 丝织物保暖性的提高。 ( 3 ) 膨体弹力囊丝纤维内部发生了暇纤的溶胀作用，使纤缎内部结构变得松驰，单 纤形态变得饱满。 ( 4 ) 采用x 射线爨雪射分板法、密度撵度法、襁盐酸分级丝索三种测定方法缀果，表 明膨体弹力冀丝的丝索结晶度比普通真丝低。用x 射线衍射法、双折射法测定膨体 1 0 弹力真丝及制品的性能与评价 第二章膨体弹力真丝的结构和性能 弹力真丝的取向度均比普通真丝要低。 ( 5 ) 膨体弹力真丝与普通真丝力学性质的差异，主要由这二种真丝材料中丝纤维 的聚集态结构与形态结构的不同而引起的，尤其是丝纤维内分子的取向度不同对真 丝材料的力学性质起着决定性的影响。膨体弹力真丝纤维呈卷曲收缩处于低势能状 态，这为膨体弹力真丝具备较强弹性和良好复原性能以及优良柔软性创造了极为有 利的条件。 弹力真丝及制品的性能与评价 第三章柞桑弹力真丝的形态与性能 第三章柞桑弹力真丝的形态与性能 蜜丝作为天然蛋白质纾维，具露幽雅的光泽，辫爽的触觉，受好的吸瀑、透气 性能及优良的服用性能，历来为人们所青睐。但普通真丝织物存在筲弹性小、抗皱 性蓑镎缺陷。隧羞入妇生滔承乎弱掇褒，消赞观念驰更毅，翔彝掇麓秘改进真丝织 物的服用性能，已成为人们研究的蘸要课题。 搀桑懿力奏丝楚戬梅豢丝与囊漆丝为爨辩，遥避锡理粒纯学楚溪基裁德瓣全襄 丝弹力真丝，不仅舆有普通桑蚕丝的优良特性，还舆有柞蚕丝的粗犷风格。与普通 囊丝疆魄，爨毒爱辩羲彩抟瞧、柔软链霹毫震惑，篓昊商罄逶羹丝掰没寿熬较强熬 弹性和良好的复原性，理想地弥补了普通真丝的缺陷。在织物性能方面有效地提高 了缣瑷及稼变形麓力，改遴、发震了囊丝缓穆性能，并改交了浚往粪丝绸辍薄鍪羽 传统特点，而向粗犷、厚重型风格发展，顺腹了市场真丝产品的要求。 跌纾维形态梅簸来看，丝纤维本身静卷藏与徽缴效应麓有效遗改良织物豹抗皱 性能：作为螽丝纤维本身而育，丝纤维在蚕吐丝结敲时因头部的摆动而有一定的牵 拉佟用，使纤维本势的内在褥曲开始损失，在制丝工程中缫丝与复摇的张力作用使 纤维的卷曲避一步大量消失。国内夕 研究人员试图通过低张力缫丝、低张力卷绕的 办法保持茧簇原有部分卷曲形态，怒到了一定的效荣，也脊研究入员通过对丝线的 形状记忆加曩实现了纾维的卷曲形态，许多研究人员又从化学处理方法入筝，使炱 丝纤维重新收缩卷曲，对开发新型真丝材料趣到了一定的促进作用。柞桑弹力真丝 是利用桑蚕熊和柞蚕丝豹缝 奄与内缝差拜发豹一秘裁懿全冀镳孝毒糕。 3 。 柞桑糠力羹丝产品基本特点 丝身具有明显的膨松性、弹性与良好的复原性，在松弛状态下，具有很强的毫 壁感，在控 枣终弱消失惹，会垂然後复妥器寒懿形羧，昊蠢炎磐戆澎获记纭功麓， 与柞骚丝和桑蚕丝的明显区别在于弹性和膨松性显藩增加，丝身更加柔软。由于丝 赛纛筑辩整辑显著瑷多，篓鑫澎稔，露毙线麴辑麓簧趋袁澄辩态，赦丝色燕带舀。 3 。2 幢篷溯试及仪器 ( 1 ) 扫描电子显微镜 弹力真丝及制品的性能与评价第三章柞桑弹力真丝的形态与性能 采用日本s - 5 2 0 扫描电子显微镜观察膨体弹力真丝与普通真丝的纵向和横向截 面的表面形态结构，丝纤维的横向截面经切片后用火棉胶固定。 离子刻蚀处理可以反映真丝纤维的耐侵蚀差异，离子刻蚀条件为电压l k v ，电流 8 m a ，时间2 0 m i n ，再作电导处理。 ( 2 ) 弹性伸长率与弹性回复率测试 弹性伸长率】= l ；鱼1 0 0 ；弹性恢复率2 = 阜1 0 0 l o l l l o 式中：k 为轻负荷( 0 0 2 9 t e x ) 时的工作长度；l 。为去除轻负荷置重负荷 ( 0 9 9 t e x ) 时的长度；l ：为去除重负荷，再置轻负荷时的长度。 ( 3 ) 单丝强伸力测试：i n s t r o n 单丝强伸测试仪。 ( 4 ) 局检：上海纤维检验所参照锦纶弹力丝f z i $ 4 0 0 7 - 1 9 9 6 标准测定力学性能。 ( 5 ) 膨松度性能测试：采用膨松度测试仪( 凹5 0 x 4 0 x 5 0 m ，荷重压块4 0 9 ) 。 ( 6 ) 弹性变形测试：y 3 9 1 型纱线弹性仪。 3 3 试验结果与分析 3 3 1 柞蚕丝与桑餐丝形态 囊丝绎维壶于鼗鑫耱瓣不同，缍维麓缝梅每佳筑瞧其毒簧显静蓑异。家鍪与柞豢 由予其种群及其生长环境的根本差别，使其产生的真丝纤维的物理性状也具有显著 豹蓑鬣。洚多研究入受在稀究中发现，家餐丝与移蚕丝妻冬微甏形淼明显不黼，进 步研究发现，家蚕擞与柞蚕丝在同物理或化学作用条件下，也具有不同的反应举 动，这种特征氇反妖了纾缎原纤构造上存程差异。强3 一i 秘图3 - 2 分象为二种蚕缎 纤维的形态。 图3 - i 鞠图3 - 2 显示了家蚕丝与柞蚕丝的微观形态具脊明显静嚣别。家蚕丝截诫 呈现出近似三角形特征，纤维表面较光滑。柞蚕丝戳瑶星廉平的椭圆形态，在纤缎 表蕊存在纵向线状条纹，阐时柞蚕照纤维激面具膏较为明驻的不瓶则形态特征。桑 蚕擞单根丝索纤维的直径为8 - 1 2pm ，柞蚕丝丝素纾维直绞为1 8 3 0 弘m 。波此表明， 家舔丝与棒蚕丝虽属同类冀丝纤维材料，假由于种群不同，生长环境不同，形成了 外鼹形态其鸯较大憨差别，桑蚕丝终维细腻，恧撑蚕丝纾缨显示出了粗犷的姆性。 弹力真丝及制品的性能与评价第三章柞桑弹力真丝的形态与性能 ( x 1 0 0 0 )( 1 0 0 0 ) 图3 - 1 桑蚕丝形态图3 2 柞蚕丝形态 采用离子刻蚀法也判明了柞蚕丝纤维和桑蚕丝纤维在同等物理作用下纤维表面 抗侵蚀的能力明显不同，如图3 - 3 和图3 4 所示。 ( x 4 0 0 0 ) ( x 2 0 0 0 ) 黼3 - 3 桑蚕丝裁键圈 鎏3 - 4 棒蚕热麴镶圈 图3 3 和图3 - 4 的比较晟示，蛰通桑蚕丝纤维纵向经过离子刻蚀后，其形态明 显与柞蚕丝裔所区籁，桑蚕魏显示出了较深的被刻镪特征，剔镪纹在横向等级商交 叉显现，并墨现出串状形态。而柞蚕丝的刻蚀纹主要以纤维的纵向排列为主，且刻 蚀深度浅、细，纤维表面刻纹分布均匀。这一特征驻示了桑蚕丝与柞蚕丝二种纤维 材料在纵向上具有啖是的耐寡4 蚀差黪性，在风群条佟下，桑蚕丝野缎表面抗离子侵 蚀的能力比柞蚕丝警。 l 毒 弹力真丝及制品的性能与评价 第三章柞桑弹力真丝的形态与性能 3 3 2 柞桑弹力真丝形态 柞桑弹力真丝是一种全真丝新材料，是用普通桑蚕丝与柞蚕丝通过特殊物理并 合的方式使纤维构成异能量态的纤维柬，再通过化学处理的方式使纤维内能释放， 纤维在轴向产生收缩，从而产生显著膨体性、卷曲性，并具有显著的弹性伸长率和 良好的弹性回复率。 柞桑弹力真丝的纵向形态呈现出显著的卷曲和交叉状态，完全不同于普通柞蚕 丝和桑蚕丝的形态特征，这是由柞桑弹力真丝中的桑蚕丝在特殊机械加工作用下丝 纤维扭曲，形成势能积聚形成的；经化学处理后，真丝纤维内能释放、纤维内部发 生溶胀和分纤效应，从而在纵向形成收缩，而柞蚕丝在化学处理作用下，纵向收缩 不明显，所以随着桑蚕丝的收缩使其包覆在桑蚕丝周围，形成特殊的皮芯效应，因 而使柞桑弹力真丝的外观形态明显区别于普通柞蚕丝与桑蚕丝，并表现出不同的风 格特征，如图3 - 5 。 由图3 5 可以看出，柞桑弹力真丝呈现出多分布多方向性的散状形态，并形成 以桑蚕丝为中心的环绕特征，这是由柞桑弹力真丝的组合方式及异收缩特征决定 的。同时柞桑弹力真丝由于受化学处理的侵蚀作用，纤维产生溶胀、分纤和剥离效 应，使丝纤维生成了较为明显的微空穴特征，从而使截面微观形态显示出网状分布 特征，穴洞效果明显。 圈3 - 5 柞桑弹力囊丝截蕊形态 3 3 3 柞桑弹力真丝的拉伸性能 耀3 - 6 麓纡维挝l 枣鳆线。铁鳆线圈可以羲出，势运柞蚕丝与桑豢丝的强力明显 高于柞桑弹力真丝，这是由柞蚕丝与桑蚕丝的良好取向性决定的。相反，柞桑弹 弹力真丝及制品的性能与评价 第三章柞1 桑弹力真丝的形态与性能 力真丝由于溶胀和分纤作用使纤维在纵向上产生明显的收缩卷曲举动，使纤维在拉 伸作用下产生分阶段切断，强力有所下降，但断裂伸长高出其他二种材料一倍以上。 柞桑弹力真丝在初始应力作用下有明显的卷缩伸长，明显有别于普通桑蚕丝和普通 柞蚕丝，由此也说明柞桑弹力真丝的卷曲性是纤维材料断裂伸长显著增加的主要原 因，同时也使柞桑弹力真丝纤维的杨氏模量急剧下降，纤维的柔软性明显提高。同 时由于卷曲性和微空穴的生成，不仅使纤维的杨氏模量显著下降，同时膨松度也明 显提高。 u2 0枷 爨3 - 6 控伸曲线 柞桑弹力囊丝 柞蚕丝桑辩丝 这秘由不同晶秘瓣蚕丝绥维复会褥成的耪的全囊丝差别传纾维，鞭经特殊枫攘加 工和肄收缩处理后，其性状发生了根本性的变化，这种新材料所显泳的力学特性为 进一步磅究嚣发后遴产县提供了赵好的蔻提保证。 3 3 4 柞桑弹力真缝的力学性能评价 3 。3 。凄。l 力学性戆熬浮蛰 ( 1 ) 不同测定方法对性能指标的影响 挥桑弹秀囊丝蠡手其玺戏_ 遘程零熬募救缩特链，镬纾缎静稳或每形态其有显萋 的特点，家蚕丝因收缩而自然地被不收缩的柞蚕丝包覆，柞蚕丝呈现出卷曲膨松状 缠绕在桑蚕魏线戆建嗣，襞驭，在繇拉摔遘稷串，棒覆丝对疆绋羚力死手不作贡献， 这给力学性能的评价带来了豳难。我们用a 和b = 种方法进行了测试，并岛上海纤 维检验所的弦标进行魄较，便于对浅分析。菸体懿下：方法a ：以总辍数的憋纾度为 搪 弹力真丝及制品的性能与评价 第三章柞桑弹力真丝的形态与性能 计算标准，进行测试：方法b ：以起主要收缩作用的桑蚕丝的总纤度为测试依据，进 行测试。 不同测试方法下的柞桑弹力真丝的弹性特征如下表： 表3 一l 不同测试方法下的柞桑弹力真丝的弹性特征 指标方法a方法b 弹性伸长率 弹性回复率弹性伸长率弹性网复率 材料( )( )( ) ( ) 柞桑弹力真丝 2 6 0 67 3 3 23 8 5 0 9 1 1 0 从表3 - 1 可以看出，柞桑弹力真丝因经过化学处理而使纤维产生分纤、溶胀， 从而使家蚕丝纤维在纵向产生收缩，在不同的测试条件下，弹性指标有明显的差别， 从本质上来看，这种差别主要受纤维测定时的轻负荷和重负荷有关。 ( 2 ) 自检与局检的结果对比 表3 2自检方法h 与鼹检结聚对比袭 项目 纤度强度断裂伸 弹性伸弹性回复膨松度杨氐模量 ( d t e x ) ( c n d t e x )最攀( )长率( 蝣搴( ( e m 3 g ) ( g f d t e x ) 自 柞桑 2 1 0 0 2 1 36 6 o2 6 0 67 3 3 22 1 o g5 7 9 捡 弹力 局 冀丝 2 1 1 02 2 02 6 9唾3 。0 7 0 0 0 f 硷 注：( 局检由上海纺织纤维检验所提供) 褒3 2 鬣示了鑫梭与簧捻耱各璜力学捂椽，藩梭参照f z t 5 4 0 0 7 1 9 9 6 静检验方 法( 澡态测爨法) ，可以看出，局检的弹性伸长率明显离于自梭指标，大量试验表明， 这与溯定时懿初始张力有密讶关系。丽自稔律长率指标离子届裣，焚差值歪好是自 检的弹性伸长率，我们推定局检的伸长率是猩重负荷下的测定值，其弹性伸长率己 成为自然长艘。而窘检的伸长率和弹性伸长率是在轻受荷下的溺定德，所戳可以认 为自捡的伸长率中包含了弹憔伸长攀。由于测试方法的不同，其结聚也不同，但每 种方法都有各自的依据。 为了毙霄效地表征柞桑弹力真丝的弹性特征，我们在下秘的研究中全部采用局 检方法对各种真丝新材料进行对比分析。 3 。3 4 。2 柞象弹力粪丝与其它真丝瓤耪辩的性能对泷 弹力真丝及制品的性能与评价 第三章柞桑弹力真丝的形态与性能 通过对柞桑弹力真丝与其它真丝新材料的对比，我们可以进一步了解近年来国 内外在开发真丝新材料方向的进展及柞桑弹力真丝的优良特性。( 其中膨松度和杨 氏模量为自测值) ，如下表3 - 3 所示： 表3 - 3 柞桑弹力真丝与其它真丝新材料的性能对比 纤度强度 断裂伸 弹性伸 弹性回复膨松度 杨氏模量 项目 ( d t e x )( c n d t e x )长率( )长率( )率( ) ( c m5 g ) ( g f d t e x ) 日本形状记 3 6 32 8 79 6 02 3 5 06 0 8 0| 忆丝 中国形状记 3 9 42 8 99 3 02 2 6 06 1 5 02 0 2 3 忆丝 膨体弹力真丝3 3 0 0 2 2 61 7 0 3 1 2 07 7 ，3 0 1 8 6 0 i 0 4 0 普通柞蚕丝1 5 4 0 2 7 83 1 4 42 9 36 6 2 01 5 1 4 1 7 9 0 柞桑弹力真丝2 1 1 0 2 2 02 6 9 4 3 07 0 0 0 2 1 0 9 5 7 9 壹表3 - 3 霹菠器鑫，蓑鞠讫搀桑弹力褰丝豹弹毪 枣长率高于其它奉砉耱，表瞻莛 弹性最佳，这是由于柞桑弹力真丝由不同能量态的柞蚕丝和桑蚕熊构成异能态纤维 索遗成静。柞桑辩力真照耱强力巍众麓料中是最低豹，这是禹为柞桑弹力真丝农 拉伸过程中产生分阶段切断，所以强力下降。但这并不意味着纤维结构的破坏。从 表审亦可戳褥出，棒桑弹力真丝豹各项力学指标均比膨钵弹力真熊好，杨氏模量也 比膨体弹力宾丝的杨氏模擞低，说明其柔软性远远高于现有的真丝新材料。 3 3 4 3 力学性能特征 为了综合分柝柞桑弹力真丝的各项力学性能攒标，我们在以下鲍分析中全部袋 用囱检方法a 的测试指标。 表3 4 显示熬是柞桑弹力真缎与普邋真丝线瓣各项憾簸指标，可以餐出，柞 桑弹力真丝的弹性伸长率明显高子萁它普通真丝纤维，这怒由柞桑弹力真丝本身的 卷麴形态逡戏的，出于搀蚕缝与黎蚕丝在热王过程审豹牧缝差异髅，捷毒# 桑弹力粪 丝熙示出照著的膨松性和弹性功能，并且其杨氏模量也显蒲下降，纤维柔软性明照 携舞。蝗熬必撂叠熊与桑鍪丝熬瑟裂 枣长不弱，瑟墩棒桑弹力囊缝在拉 串遘纛孛产 生分阶段的切断特征，使断裂伸长率明显提高，而断裂强力下降。 弹力真丝及制品的性能与评价 第三章柞桑弹力真丝的形态与性能 表3 4 柞桑弹力真丝与其他材料的比较 指标弹性伸长弹性回强度断裂伸长膨松度杨氏模量 材料 率( ) 复率( )( c n d t e x )率( ) ( c m3 g ) ( g f d t e x ) 6 6 0 0 柞桑弹力真丝 2 6 0 6 7 3 3 2 2 1 3 2 1 0 95 7 9 ( 2 6 9 十) 普通桑蚕丝 0 6 0 8 8 9 02 2 82 1 6 08 2 97 6 ，9 6 普通柞蚕丝 2 9 3 6 6 2 02 7 83 1 4 41 5 1 41 7 9 0 注： 为局检指标 表3 - 5 聂示了纾度对柞桑弹力冀丝蚀鼹的影晌，可以羲出，纲规格的柞桑辩 力冀丝在弹性伸长、膨松度、杨氏模置等措标上均优于粗规格的柞桑弹力囊丝，丽 它镪鹣甄裂馋长积强力共灵臻显鹣熬暴。说臻鳃援壤懿柞粱弹力冀丝之所以具枣爨 好的性能，是因为细规格的柞桑弹力真丝猩化学处理过程中有较大的收缩、卷曲空 阕。 表3 5 不同纤度柞桑弹力真丝对性能的影响 鬻禄 襻蛙棒长弹性圈笈强澄 断裂挣黪裣痰杨舞蘸量 规格窜( ) 率( )( c n d t e x )长( ) ( c m 3 g )( g f d t e x ) 轻簸耪 2 6 0 6 7 3 3 22 ，1 36 6 。02 1 0 05 7 9 ( 2 1 0 d t e x ) 细规摄 ( 1 7 1 d t e x ) 2 9 。4 3s 8 。2 l2 2 8 6 5 。02 5 8 55 垂0 3 。3 。4 。4 柞桑弹力真丝的弹性变形 为了了解柞桑弹力真缎的这种内在结构及力学特性，我们进一步对普通真丝及 柞黎弹力寞丝进程了弹性变形分掇，结果如表3 - 6 掰示。 裘3 - 6 酱通真丝和柞桑弹力真丝的弹性变形 耪辩