（精）纺织物理第7章.ppt

《高等纺织材料学》 《高等纺织材料学》 第七章 纤维的表面性质 第七章 纤维的表面性质 纤维的表面性质取决于表面和表层的结构特征。如羊毛纤维表面的鳞片作用赋予羊毛的差微摩擦效应；涤纶纤维表面形态的粗糙话赋予纤维的光泽变化；高强聚乙烯表面等离子体货哈，赋予其高的粘结性。 作为复合材料的增强体纤维，如何与基质发生相互粘结；作为与人体接触的纺织品，纤维如何提供舒适感；作为装饰材料的纤维的色光特征；以及作为特殊用途功能的材料，纤维如何体现吸附、传递、耐腐蚀、能量转换等性质，均以纤维表面性状特征为主，是物质相互结合、共存、分离、传递的关键层面或部位。 纤维表面性质是一广泛的定义，包括表面摩擦、磨损和变形；表面光学特性，如色泽特征；表面传导特性，如对热、湿、声、电的传递；表面能及表面吸附与粘结。同时表面性能还涉及实用中的表面改性方法、表面分析方法等。 本章仅就纤维表面性质中的3个内容进行阐述：纤维的摩擦性质、纤维的浸润性、纤维的粘结性。 由于材变形，剪切而被刨刮、耕犁的力用Fp表示，简称为耕犁力。 因此，摩擦系数与正压力和移动速度密切相关，并且不是一个常数。线性组合，可得总摩擦力： 显然，Fad，Fl和Fp均是接触面积A、粗糙度r、相对滑移速度v的函数。当高速运动时，会形成软化点和膜，Fad、Fp作用增大，Fl消失。式只是一种定性描述，摩擦作用过程是一个复杂有交互作用的问题。一方面决定于摩擦接触面的微观分子作用过程和宏观力学变形过程。另一方面，摩擦是一个能量转换和耗散的过程，叠加应该从能量的角度来进行。但式明确给出了摩擦作用的机制及产生原因。 三、摩擦理论 1. 焊接理论 就是指纤维在正压力作用下，某些凸起点在接触压力作用下，发生紧密接触和变形，形成良好的粘结作用点。认为两物体间的滑移必须克服焊接点的剪切变形阻力，即焊接点的破坏。故正压力越大，接触点越多，熔接点的变形越大，故“焊接”的面积越大。 2. 焊接理论应用与纤维材料 纤维在相互摩擦过程中，在接触部位会发生变形和熔接现象，这与焊接摩擦理论所描述的特征一样。 3. 绞盘法 根据Amonton定律， 根据Howell定律 4. 绞辫法或加捻法算法 根据Amonton定律， 一、概述 纤维的浸润与芯吸都是讨论纤维与液体（一般指水）的相互作用的。只是浸润较多地表达单纤维或纤维集合体表面或表观与水的相互作用；芯吸则表达纤维集合体内（纤维间）或单纤维体内（孔洞）对液体的毛细作用。似乎一个在外表面，一个在内表面，但作用机制是一致的。因此，表达了纤维浸润的特征，芯吸只要加上孔洞的等效毛细半径影响即可。 纤维浸润中有许多有趣的现象，但主要有平衡与非平衡浸润现象、浸润滞后现象和伪浸润现象等。 纤维的浸润，或称纤维的润湿(wetting)，是指纤维与液体发生接触时的相互作用过程。 可以达到平衡不变的液体形状的浸润，称为平衡态浸润，又称静态浸润； 液体形态一直在变化铺展的浸润，称为非平衡态浸润，或称铺展浸润，又称动态浸润。 由图6-27可知接触角θ，是指气－液切面与固－液界面间，含液体的夹角。其值为 (6-22) 理论上，纤维最大的平衡浸润性发生在θ＝0（cosθ=1），这时液体的表面张力应该等于固体的表面张力，即 (6-23) 此结果是求固体表面张力的一种方法。 液体对固体的浸润，是固体对液体的吸附能所致，用粘着功WSL表示。 Dupré方程表达为 (6-24) 如果一液体，或一固体，与其本身结合，称为内聚功（WLL或WSS），由式(6-24)可知： (6-25) (6-26) 依据接触角公式，式(6-24)可变为： (6-27) 此式可以看出，粘着功由二部分构成，一部分为液体本身的性能?LV；另一部分为液体和固体的相互作用，?LVcos?。 依据的大小，同样可以将平衡态浸润也分为五种情况：①当