胶原纤维的微观编织结构对其力学拉伸性能的影响.pdf

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1、第43卷第7期中国皮革Vo1．43No．72014年4月CHINALEATHERApr．2014胶原纤维的微观编织结构对其力学拉伸性能的影响许静料李天铎料王晓芳张磊邱书波(齐鲁工业大学，山东济南250353)摘要：使用自制的高精度微电力学控制仪，测试了不同含湿量胶原纤维的拉伸形变、蠕变以及断裂参数，研究了猪蓝湿革中胶原纤维的力学性能。研究发现：纤维的断裂过程包括了失弹和完全断裂2个过程，这种现象不同于蚕丝纤维等其他胶原纤维的力学行为。扫描电子显微镜和衰减全反射红外光谱测试结果表明，胶原纤维分子间氢键的破坏是导致其失弹的最主要原因。不同含水量

2、纤维力学性能测试结果表明，胶原分子间的侧向氢键是维持纤维弹性的主要因素。通过研究胶原纤维分子间氢键对其力学性能的影响，为控制皮张力学性能提供理论基础，对皮革的生产加工有重要意义。关键词：纤维；蓝湿革；微电力学控制仪；力学性能；结构中图分类号TS51文献标识码ADOI：10．13536／j．cnki．issnlO01—6813．2014+007+007Effect0fMicro—weaveStructure0fCollagenFibers0nMqec：hllanicalBehaviorsJing，Tianduo，WangXiaofang，Zh

3、angLei，QiuShubo(QiluUniversityofTechnology，Jinan250353，China)Abstract：Themechanicalbehaviorsofcollagenfibersextractedfromwet—bluepigleatherwerestudiedexperimentallyusingadesignedmicro—electromechanicalsystemsplatform．Thedeformation，creepandfractureparametersofthefiberswith

4、deferentlev—elsofhydrationweredeterminded．Itshowsthatthefibersgraduallybecomesoftwithincreasinglevelsofhydration．Thefracturebe-haviorsofthefibersincludelossofelasticstageandfracturestage，whicharedifferentfromthemechanicalbehaviorsofothercolla-genfibers，suchasspidersilk．The

5、structureofthefibersatdifferentstretchingstageswasanalyzedbyscanningelectronmicroscopy(SEM)andattenuatedtotalreflectioninfraredspectrum(ATRFT—IR)．TheresultsdemonstratethatthelossofelasticstageforthefiberduringstretchingCanbeattributedtothedestructionofhydrogenbonds．Thework

6、isessentialforprovidingatheoreticalba-sisformicrostructureofcollagenanditsmechanicalbehavior．1eadingtoabettercontrolofthestructure／performancerelationshipinwet—-bluepigleathermaterials．Keywords：fibers；wet—bluepigleather；micro—electromechanicalsystems；mechanicalbehavior；str

7、ucture引言交错编织而成的。从纤维的构造分通过平行、折叠或螺旋排列的方式，构析，纤维最初由胶原蛋白以67nm的周成直径为11～171xm的微纤维束，微作为天然材料，皮革在化工领域和消费品行业中的应用越来越被关期性横纹构成原纤维，数千根原纤维纤维束继续聚集，形成直径为20～注。机械性能是决定皮张应用的关又以高度有序的方式平行排列为直径200p~m的纤维束。到此阶段，纤维束键因素。蓝湿革是由胶原纤维纵横2～3txm的细小纤维束，这些纤维束又横纵交织，形成空间网络结构，这一层基金项目：山东省科技攻关项目(20o7GG10003048)资助项目

8、料第一作者简介：许静，女，1977年生，硕士，副教授。琳通讯联系人·25·