纤维和纱线的机械性能

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1、第七章纤维和纱线的机械性能思考题及难点：　1.纤维、纱线拉伸断裂指标及断裂机理　2.蠕变、松弛　3.摩擦与抱合第一节纤维和纱线的拉伸性能1一、拉伸性能基本指标1二、纤维拉伸断裂机理2三、纱线的拉伸断裂机理3第二节纤维和纱线的蠕变、松弛和疲劳3一、蠕变松弛概念3二、疲劳4第三节纤维与纱线的摩擦与抱合4第一节纤维和纱线的拉伸性能一、拉伸性能基本指标　　（一）断裂强力：将纤维或纱线拉伸至断裂时所需的力　P（N、cN、gf）　　（二）相对强度：单位细度纤维所具有的强力　　1.断裂应力：单位截面积纤维所具有的强力　σ　　σ=P/S　（N/m

2、m2　gf／mm2　　kgf/mm2）　　2.比强度：每特或每旦纤维所具有的强力　　Ptex=P/Ntex（cN/tex）；Pden=P/Ntex（cN/den）　　3.断裂长度：当纤维的自重等于其断裂强度时的长度Lp(km)　　Lp=Ｐ(gf)/Ntex(km)　　Lp=ＰNm/1000　　换算：1)Ptex---Pden,Ptex=9Pden　　　　　2)Lp---Ptex,Lp=Ptex=P/Ntex(km)　　　　　3)σ---Lp,σ=Lpγ（kgf/mm2）　　式中：γ为纤维的密度　　4.品质指标：Dtex=［Q/Nt

3、ex］×1000　Ｑ：绞纱的绝对强度　　5.断裂伸长率：　　εa=［(La-L0)/L0］×100(%)　式中：L0　是试样长度，La　是试样拉断长度　　（三）拉伸曲线及指标（flash动画）　　点击进入浏览动态拉伸图动画　    1.断裂应力（σa）：断裂点对应的拉伸应力为断裂应力　　　　2.断裂伸长率（εa）：纤维和纱线拉伸到断裂时的伸长率　　3.初始模量（E=tgα=σ/ε）：指纤维材料负荷－伸长曲线上初始一段直线部分的应力应变比值　　　　物理意义：反映了材料在受拉伸力很小时抵抗变形的能力　　4.屈服点：材料由弹性变形向塑性

4、变形的转折点　　5.断裂功：纤维或纱线拉伸至断裂时外力对它所做的功　　6.断裂比功：单位体积的纤维或纱线所具有的断裂功纤维拉伸断裂示意图 二、纤维拉伸断裂机理（一）纤维的拉伸断裂机理　　拉伸初期大分子键长、键角增大，部分大分子链或基原纤从结晶区中逐步抽拔出来。随着拉伸继续进行，结晶区逐步产生相对移动，顺纤维轴方向排列，部分大分子从晶区抽拔出来，非晶区中大分子的长度差异减小，受力的大分子或　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　原纤的根数增加，如此被抽拔移动即被拉断的

5、大分子也增加，这样，继续拉伸，大分子间的横向联系受到显著破坏，大分子明显的相互滑移、抽拔、伸长变形迅速变化，结晶区逐步松散，直到许多大分子被抽拔、拉断，纤维从最薄弱处　　（二）影响纺织纤维强伸性的因素　　1.内部结构的影响　　⑴大分子聚合度越大，纤维强力越大　　⑵大分子结晶度越大，纤维强力越大，伸长率减小　　⑶大分子取向度增大，纤维强力增大，伸长率减小　　取向度高，大分子沿纤维长度方向排列，轴向分力增大不同取向度的粘胶拉伸曲线动画(未做链接）2.温湿度　　⑴温度升高，纤维强力减小，伸长率增加　　温度升高，大分子获得外部能量，产生相

6、对运动,强力减小　　⑵相对湿度增大，除棉、麻纤维外，一般纤维强力减小，断裂伸长率增大　　3.试验条件　　　　⑴夹持距离增大，纤维强力减小　　弱环定理：纤维越长，出现最薄弱环节的几率越大，而断裂就发生在弱环处。　　⑵试样根数：根数越多，平均单纱强力越低　　各根纤维断裂强度不同，断裂伸长率不同，在纤维中的伸直状态也不相同，造成不同时断裂，所以平均单纤维强力减小。　　⑶拉伸速度越快，强力增加　　拉伸速度快时，大分子还未来得及滑脱，承受拉力的根数多，所以强力高。三、纱线的拉伸断裂机理　　（一）断裂机理：　　纱线外层纤维倾斜程度大，所受到的

7、应力大，拉伸过程首先发生断裂，解除对内层纤维的向心压力，内层纤维发生滑脱和断裂，纱线迅速解体。　　1..断口形式　　⑴齐口式：纤维以断裂为主　　⑵毛笔头式：纤维以滑脱为主　　　　　　　　　　　　２.混纺纱的断裂强度：取决于混纺纤维的性状和混纺比等　　（二）影响纱线拉伸断裂的因素　　　　1.纤维的性能　　⑴纤维本身的强伸性能：在其它条件相同时，纤维强力越大，成纱强力越大　　⑵纤维长度：在其它条件相同时,纤维长度越大，成纱强力越大　　⑶纤维细度：在其它条件相同时，纤维细度越大，成纱强力越大　　⑷纤维的表面性能：卷曲多，抱合答，成纱强力

8、高　　2.纱线的结构　　纱中纤维排列状态，内外转移次数，捻度等　　3.混纺比第二节纤维和纱线的蠕变、松弛和疲劳一、蠕变松弛概念　　（一）蠕变　　保持拉伸力不变，材料的变形随时间而变化的现象　　1.变形种类　　⑴急弹性变形　　⑵缓弹性变形　　⑶塑性变