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摘要:設計了單纖維強伸性能的新測試方法,測試了4種木棉纖維的拉伸性能,結(jié)果發(fā)現(xiàn),木棉纖維拉伸曲線與棉纖維相似,沒有明顯的屈服點.木棉纖維斷裂強力和斷裂伸長率在一定范圍內(nèi)均有分布,4種木棉纖維平均斷裂強力1.44～1.71cN,平均斷裂伸長率1.83%～4.23%,纖維長度、線密度與木棉纖維的斷裂強力明顯相關,4種木棉纖維相對斷裂強度接近,而斷裂伸長率差異較大,木棉纖維初始模量因其品種和產(chǎn)地不同存在一定差異.與棉纖維相比,木棉纖維斷裂伸長率低,斷裂強度和初始模量與棉纖維相近,但因木棉纖維細軟而容易拉斷.

木棉是樹上生長的天然纖維素纖維,纖維具有薄壁大中空結(jié)構(gòu)、首尾封閉等特點,如圖1所示.
 

現(xiàn)有的有關木棉纖維及其應用的文獻中,關于木棉纖維性能的研究方面,基本上集中于單纖維化學成分和性質(zhì)、纖維結(jié)構(gòu)和物理性能等方面;關于木棉纖維應用領域研究集中于其作為浮力材料、吸油材料、復合材料等方面近年來關于木棉絮料、紡紗及其織物性能研究逐漸受到關注.強伸性能是木棉纖維重要的力學性能之一,對纖維成紗品質(zhì)及其制品使用價值有重要影響,但由于木棉纖維短、易碎等缺點,測試非常麻煩,目前還沒有文獻對木棉纖維強伸性能的測試做系統(tǒng)報道.本文采用單根纖維強力測試的方法,在大量實驗基礎上測試分析了木棉纖維的拉伸性能,比較分析了不同品種木棉纖維強伸性能差異,研究結(jié)果有利于更好地加工利用木棉纖維.

1　實驗

1.1　試樣

采用4種木棉纖維試樣,纖維的基本規(guī)格如表1所示.
 

1.2　測試儀器簡介

測試儀器:XQ21單纖維強伸度儀.采用氣動夾持器夾持纖維,保證夾持力穩(wěn)定且可根據(jù)不同的纖維類型加以調(diào)節(jié).夾持器鉗口所用夾持材料為非金屬材料,從而避免纖維被夾斷或打滑.

1.3　試樣準備與測試

由于木棉纖維細胞壁太薄,容易被損壞,即使將氣泵夾持器的瞬間夾持力調(diào)至最小,也只有極少數(shù)的木棉纖維能抵抗其瞬時夾持力而不在夾持處發(fā)生斷裂1本文采用以下方法制樣:用鑷子輕取單根木棉纖維,將其置于鏤有1cm×1cm方孔格紙上,沿方孔左右邊緣分別貼有平行的雙面膠,將纖維暫時固定住(如圖2(a)),然后用貼有雙面膠的窄紙條蓋住纖維兩個頭端,使纖維完全被固定住,最后將格紙剪成一邊開口的小方形,如圖2(b)所示.如此可以使木棉纖維的兩個頭端有足夠的強力被安全地夾持到氣動夾持器上而不會斷裂,而且試樣移動時用鑷子夾取紙樣,可以保護木棉纖維不被鑷子的尖部損壞.試樣制備完成后,在恒溫恒濕室置放24h,溫濕度為:(20±2)℃,(65±3)%.用鑷子夾住支撐紙樣,將單根木棉纖維連同紙樣一起放入上下夾持器之間,使儀器的氣動夾持器正好夾持于用其他材料輔助的兩個頭端,夾持器隔距設定為1cm,恰好將鏤空紙片中的1cm木棉纖維置于上下夾持器之間,保證了纖維的拉伸性能不受試樣制備方法的影響.夾持完成后,用剪刀將平行于纖維的單邊紙條剪斷,達到測試木棉單纖維強力的目的,然后開始測試.