纤维和纱线的力学性质.ppt

第九章纺织纤维和纱线的力学性质 第一节 纤维和纱线的拉伸性质 一、一次性拉伸断裂指标及互换计算 指的是在断裂负荷的作用下，一次拉断纤维 和纱线时所对应的指标。 变形性指标 强度指标 互换计算 二、拉伸曲线及有关指标 负荷-伸长曲线： 纤维在拉伸过程中的 负荷和伸长的关系曲 线。曲线的横纵坐标 皆为绝对指标，所以 只能用来比较相同尺 寸的纤维和纱线的拉 伸性质，而对不同长 度和粗细的试样无可 比性。 二、拉伸曲线及有关指标 拉伸曲线是纤维和纱线拉伸过程中，由绘图装置记录下的上述两种曲线的通称，它充分揭示了纺材所有的拉伸性质：起始段ob近似直线，外力很小时，应力－应变之间近似符合“虎克定律”，过b点后。曲线随不同性质的纤维、纱线呈各种性状的弯曲（应力－应变之间有不同的函数关系），从而反映了不同性质的纤维或纱线有各自不同的结构。b点称为屈服点。 (二).从拉伸曲线可获得的指标及概念 1.断裂强力（或断裂强度） 2.断裂伸长（或断裂伸长率） 3.初始模量E—指纤维负荷-伸长曲线上起始一段直线部分的斜率，应力应变曲线上，反映为曲线起始段的斜率。其大小表示纤维在小负荷作用下变形的难易程度，它反映了纤维的刚性。 E大——纤维在小负荷作用下不易变形，刚性较好，其制品比较挺括； ?E小——纤维在小负荷作用下容易变形，刚性较差，其制品比较软。 天然纤维：麻棉丝毛； 再生纤维：富纤粘胶醋纤； 合成纤维：涤纶腈纶维纶锦纶 (二).从拉伸曲线可获得的指标及概念 4、屈服强伸度 屈服点—曲线由伸长较小部分转向伸长较大部分的转折点。其对应的强伸度称为屈服强伸度。屈服强伸度为相对指标，对同品种不同粗细的材料具有可比性。 意义：屈服点是从大部分是弹性变形→大部分是塑性变形的转折点。以前的伸长变形是弹性变形，屈服点以后的变形是塑性变形。屈服点高，纤维的弹性好。 5．断裂功、断裂比功和功系数 （1）断裂功W —指拉断纤维过程中外力所作的功或纤维受拉伸到断裂时所吸收的能量。是强力和伸长的综合指标，用来有效评价纤维的坚牢度与耐用性能。W大，说明纤维的韧性好，耐疲劳性能强，能承受较大的冲击。 在负荷-伸长曲线上，断裂功就是曲线下所包含的面积。 ?断裂功与试样的尺寸密切相关，因未结合尺寸因素，所以只能比较同品种相同尺寸材料的断裂功的大小。 （2）断裂比功Wa —指拉断单位细度、单位长度纤维或纱线外力所作的功。 ?? Wa=W/(Ntex*L0) 纤维密度相同时，它对不同粗细和不同试样长度的纤维材料具有可比性。 （3）功系数We —指实际所作功（即断裂功W，相当于拉伸曲线下的面积）与假定功（即断裂强力*断裂伸长）之比。 其计算式为：We=W/(Pa*△L) ???? We值越大表明这种材料抵抗拉伸断裂的能力越强。 各种纤维的功系数大致在0.36-0.65之间。 小结 拉伸曲线可以全方面揭示纤维和纱线受拉伸的全过程，既可以揭示拉伸全过程中某一时刻的受力情形，还可以描述断裂时刻的受力情况，从中可获得反映材料刚性的指标E、弹性的指标（屈服点b）、坚韧性指标（W、Wa、We）和断裂伸长性指标（ ）。 三、纤维的拉伸断裂机理及影响因素 （一）、纤维的拉伸断裂机理 纤维受力时，首先是纤维中各结晶区之间无定形区中的长度最短的大分子链伸直并沿纤维轴向排列，取向度提高。接着这些大分子受拉力，键长、键角增大，使大分子伸长。在此过程中，一部分伸直、紧张的大分子可能被拉断，也可能逐步地从结晶区中抽拔出来，此时结晶区逐步产生松动（结晶区在纤维中地取向度提高），→晶区大分子间作用力被破坏，产生滑移，使纤维断裂。 纤维受拉→无定形区大分子伸直→键长键角增大，大分子伸长→部分分子拉断或抽拔出来→大分子断裂，大分子相互滑移→纤维断裂。 纤维的断裂主要是无定型区大分子地断裂和结晶区大分子之间结合力地破坏而引起的。纤维伸长是由于大分子的伸直、伸长（键长键角的增大），取向度的提高以及克服了大分子之间的结合力后的滑移而引起的。 （二）、影响纤维强伸度的因素 内因 1、一次结构： 主链上主价键能的大小及均衡性，大分子上有无极性集团。 聚合度：大分子的平均聚合度较大时，纤维强度较高而伸长较 小，当聚合度增加到一定程度时，强伸度的变化渐趋不明显。 柔曲性：大分子柔曲性好时，纤维伸长较大。 2、超分子结构： 结晶度；结晶区大分子间的结合力大，故强度较高而伸长较 小，但结晶度太大会使纤维变脆。 取向度：取向度好的纤维由于大分子较伸直，分子间结合力 大，又沿纤维轴向排列，所以强度较大而伸长较小。 3形态结构：裂缝、孔洞和形态结构的不均一性。缝隙空洞的存 在使纤维强度下降，纤维