摘要:设计了单纤维强伸性能的新测试方法,测试了4种木棉纤维的拉伸性能,结果发现,木棉纤维拉伸曲线与棉纤维相似,没有明显的屈服点.木棉纤维断裂强力和断裂伸长率在一定范围内均有分布,4种木棉纤维平均断裂强力1.44~1.71cN,平均断裂伸长率1.83%~4.23%,纤维长度、线密度与木棉纤维的断裂强力明显相关,4种木棉纤维相对断裂强度接近,而断裂伸长率差异较大,木棉纤维初始模量因其品种和产地不同存在一定差异.与棉纤维相比,木棉纤维断裂伸长率低,断裂强度和初始模量与棉纤维相近,但因木棉纤维细软而容易拉断.
木棉是树上生长的天然纤维素纤维,纤维具有薄壁大中空结构、首尾封闭等特点,如图1所示.
现有的有关木棉纤维及其应用的文献中,关于木棉纤维性能的研究方面,基本上集中于单纤维化学成分和性质、纤维结构和物理性能等方面;关于木棉纤维应用领域研究集中于其作为浮力材料、吸油材料、复合材料等方面近年来关于木棉絮料、纺纱及其织物性能研究逐渐受到关注.强伸性能是木棉纤维重要的力学性能之一,对纤维成纱品质及其制品使用价值有重要影响,但由于木棉纤维短、易碎等缺点,测试非常麻烦,目前还没有文献对木棉纤维强伸性能的测试做系统报道.本文采用单根纤维强力测试的方法,在大量实验基础上测试分析了木棉纤维的拉伸性能,比较分析了不同品种木棉纤维强伸性能差异,研究结果有利于更好地加工利用木棉纤维.
1 实验
1.1 试样
采用4种木棉纤维试样,纤维的基本规格如表1所示.
1.2 测试仪器简介
测试仪器:XQ21单纤维强伸度仪.采用气动夹持器夹持纤维,保证夹持力稳定且可根据不同的纤维类型加以调节.夹持器钳口所用夹持材料为非金属材料,从而避免纤维被夹断或打滑.
1.3 试样准备与测试
由于木棉纤维细胞壁太薄,容易被损坏,即使将气泵夹持器的瞬间夹持力调至最小,也只有极少数的木棉纤维能抵抗其瞬时夹持力而不在夹持处发生断裂1本文采用以下方法制样:用镊子轻取单根木棉纤维,将其置于镂有1cm×1cm方孔格纸上,沿方孔左右边缘分别贴有平行的双面胶,将纤维暂时固定住(如图2(a)),然后用贴有双面胶的窄纸条盖住纤维两个头端,使纤维完全被固定住,最后将格纸剪成一边开口的小方形,如图2(b)所示.如此可以使木棉纤维的两个头端有足够的强力被安全地夹持到气动夹持器上而不会断裂,而且试样移动时用镊子夹取纸样,可以保护木棉纤维不被镊子的尖部损坏.试样制备完成后,在恒温恒湿室置放24h,温湿度为:(20±2)℃,(65±3)%.用镊子夹住支撑纸样,将单根木棉纤维连同纸样一起放入上下夹持器之间,使仪器的气动夹持器正好夹持于用其他材料辅助的两个头端,夹持器隔距设定为1cm,恰好将镂空纸片中的1cm木棉纤维置于上下夹持器之间,保证了纤维的拉伸性能不受试样制备方法的影响.夹持完成后,用剪刀将平行于纤维的单边纸条剪断,达到测试木棉单纤维强力的目的,然后开始测试.
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