纺织材料学第六章(07)

1、第六章第六章 纤维的表面性质纤维的表面性质 纤维的表面性状是构筑纤维集合体的客观基础。 纤维的表面是外力，光、热辐射，电磁和液、汽体作用的直达部位和主要载体。 纤维表面同时也是发生老化、破坏、产生缺陷的主体。 第一节第一节 纤维表面的内涵纤维表面的内涵 一、表面的基本概念一、表面的基本概念 纤维表面的表达与物理或物理化学所述表面一致，包括表面结构、表面性质和表面状态。 1. 纤维表面的定义纤维表面的定义 所谓纤维表面是指纤维表层0.55nm内的组成、结构和其亚微米尺度及其以下的表观形态。显然，是微尺度（micro-scale），确切地说是形态亚微米尺度（submicro-scale）、厚度纳米

2、尺度（nanoscale）和分子尺度（molecular scale）。表层厚度 表面轮廓粒子 2. 表面能表面能 所谓表面能，又称表面自由能，是指形成单位面积表面所消耗的功。 为表面张力A(W=F l)F肥皂液膜lL液体表面增大所作的功液体表面增大所作的功 LFlLlFAWE 二、纤维表面涉及的内容二、纤维表面涉及的内容 纤维表面主要涉及表面结构、表面性质。 1. 纤维表面结构内涵纤维表面结构内涵 纤维表面结构包括要素：表面厚度、表面形态、表面组成和表面结构。 表面形态是表层的外轮廓，同样是微尺度的，但跨度较大，在原子尺度亚微米尺度范围内，如扫描隧道电子显微镜STM（Scanning tun

3、neling microscope）或原子力显微镜AFM（Atomic force microscope）所看到的表面原子排列轮廓， 表面原子像 羊毛 兔毛 2. 纤维表面所涉及的基本物理性质纤维表面所涉及的基本物理性质 纤维表面性质主要涉及人们所熟悉的摩擦性质，；浸润性质。还有纤维表面的热学、光学、电学性质，以及表面缺陷引起的力学性质劣化等。 第二节 纤维的摩擦性质 一、 基本指标：（一）、切向阻力 (cN)F= f N= F1 + F2 （二）、摩擦系数 = F2 /N ( 静摩擦系数s,动摩擦系数D ) （三）、抱合力 F1（四）、切向阻抗系数f （五）、抱合系数h h= F1 /l (

4、cN/mm) （六）、抱合长度Lh Lh =(F1 /Nt)1000 (m) Lh =F1NmNFf1 二、 影响摩擦的因素：（一）法向压力（或张力） 切向阻力的增加率不随正压力上升成等比例增加，但切向阻力是增加的。切向阻抗系数随法向压力的增加而下降，逐渐趋于一定值。cbNaNFcNbaNFf1/ （二）温、湿度在通常情况下切向阻抗系数随温度的上升而降低，但在90以上的高温情况下切向阻抗系数却上升。 切向阻抗系数随相对湿度的增加而增加，出现液态水时有一个下跳。 （三）表面润滑剂状况纤维表面润滑情况对摩擦力影响很大，为了减少摩擦纤维表面常涂一些润滑剂（毛有和毛油，化纤有化纤油剂，棉有天然棉腊等）

5、。润滑剂的粘滞系数和滑动速度构成对摩擦力的影响 . （四）表观接触面积的影响 式中，为与粗糙度和材料硬度相关的常数。ANF （五）表面粗糙度物理表面的粗糙程度对摩擦性状影响很大，因为摩擦力是由于两物体间接触产生的，所以摩擦力的大小与接触表面的情况有关.粗糙度r摩擦系数O硬体软体 （六）相对滑移速度的影响 静摩擦力FS大于动摩擦力FD，滑动速度对切向阻力的影响规律如图vOSD流体润滑边界润滑大多测试段 粘滑现象粘滑现象 纤维间相对低速滑移时，会发生时而保持不动（粘），纤维产生变形或同向移动；时而又相对快速滑移（滑），这种现象称为粘滑（stickslip）现象。 FSFFDxO(FS,FD)v下移

6、动板上滑动块F弹簧(a)(b)粘滑过程及摩擦力曲线粘滑过程及摩擦力曲线 “粘滑现象”具有下列特征：切向阻力值的波动范围随速度增加而缩小即粘滑现象变小， 当滑动速度0.1m/min时, “粘滑现象” 消失 纤维受的张力越大粘滑现象越严重。纤维动、静摩擦系数差异越大，粘滑现象越大。 T=75gT=50gT=25g80100604020010-410-310-210-1100101102滑移速度(m/min)摩擦力(g) 三、 摩擦抱合的测定方法简介具体的测量方法很多，大致可分为三类。（1）绞盘法 测量单纤维在纤维或其他物体（如金属的，陶瓷的，橡胶）上产生相对运动（刚开始运动时，即静摩擦，或保持恒定速度运动时，即动摩擦）所需的力。这类方法中最常用的是绞盘法，用欧拉公式可计算出摩擦系数。FT1T0mm(a)绞盘法机构(b)绞盘法原理T0T1dSdTT+dTR （2）抽拔法 不加压可测量纤维的抱合力。若在纤维束侧向加一压力，则可测纤维的切向阻力。 F0f(F