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天然纖維是自然界存在的,可以直接取得纖維,根據(jù)其來源分成植物纖維、動物纖維和礦物纖維三類。

植物纖維

植物纖維是由植物的種籽、果實、莖、葉等處得到的纖維,是天然纖維素纖維。從植物韌皮得到的纖維如亞麻、黃麻、羅布麻等;從植物葉上得到的纖維如劍麻、蕉麻等。植物纖維的主要化學成分是纖維素,故也稱纖維素纖維。

植物纖維包括:種子纖維、韌皮纖維、葉纖維、果實纖維。

種子纖維:是指一些植物種子表皮細胞生長成的單細胞纖維。如棉、木棉。

韌皮纖維:是從一些植物韌皮部取得的單纖維或工藝纖維。如:亞麻、苧麻、黃麻、竹纖維。

葉纖維:是從一些植物的葉子或葉鞘取得的工藝纖維。如:劍麻、蕉麻。

果實纖維:是從一些植物的果實取得的纖維。如:椰子纖維。

動物纖維

動物纖維是由動物的毛或昆蟲的腺分泌物中得到的纖維。從動物毛發(fā)得到的纖維有羊毛、兔毛、駱駝毛、山羊毛、牦牛絨等;從動物腺分泌物得到的纖維有蠶絲等。動物纖維的主要化學成分是蛋白質,故也稱蛋白質纖維。

動物纖維 (天然蛋白質纖維) 包括:毛發(fā)纖維和腺體纖維。

毛發(fā)纖維:動物毛囊生長具有多細胞結構由角蛋白組成的纖維。 如:綿羊毛、山羊絨、駱駝毛、兔毛、馬海毛。

絲纖維:由一些昆蟲絲腺所分泌的,特別是由鱗翅目幼蟲所分泌的物質形成的纖維,此外還有由一些軟體動物的分泌物形成的纖維。如:蠶絲。

礦物纖維

礦物纖維是從纖維狀結構的礦物巖石中獲得的纖維,主要組成物質為各種氧化物,如二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂等,其主要來源為各類石棉,如溫石棉,青石棉等。

化學纖維

化學纖維是經過化學處理加工而制成的纖維�？煞譃槿嗽炖w維(再生纖維),合成纖維和無機纖維。

人造纖維

人造纖維也稱再生纖維。

人造纖維是用含有天然纖維或蛋白纖維的物質,如木材、甘蔗、蘆葦、大豆蛋白質纖維等及其他失去紡織加工價值的纖維原料,經過化學加工后制成的紡織纖維。主要用于紡織的人造纖維有:黏膠纖維、醋酸纖維、銅氨纖維。

再生纖維是指將天然高聚物制成的漿液高度純凈化后制成的纖維,如再生纖維素纖維、再生蛋白質纖維、再生淀粉纖維以及再生合成纖維。

合成纖維

合成纖維的化學組成和天然纖維完全不同,是從一些本身并不含有纖維素或蛋白質的物質如石油、煤、天然氣、石灰石或農副產品,先合成單位,再用化學合成與機械加工的方法制成纖維。如聚酯纖維(滌綸)、聚酰胺纖維(錦綸或尼龍)、聚乙烯醇纖維(維綸)、聚丙烯腈纖維(腈綸)、聚丙烯纖維(丙綸)、聚氯乙烯纖維(氯綸)等。

無機纖維

無機纖維是以天然無機物或含碳高聚物纖維為原料,經人工抽絲或直接碳化制成。包括玻璃纖維,金屬纖維和碳纖維。

其他分類

按長度與細度有棉型(38 ~ 51mm)、毛型(64 ~ 114mm)、絲型(長絲)、中長型(51 ~ 76mm)、超細型(<0.9dtex)之分。

按截面形態(tài)有普通圓形、中空和異形纖維以及環(huán)狀或皮芯纖維。

按卷曲有高卷曲、低卷曲、異卷曲、無卷曲之分。

差別化纖維;高性能纖維;功能或智能纖維。

按加工方式對天然纖維有不同初加工和改性的纖維。

按紡織方式有高速紡絲、牽伸絲(DTY)、預或全取向絲(POY或FOY)、變形絲等。

按資源儲備狀態(tài)可分為大種纖維和特種纖維。

纖維增強塑料主要有兩個組分�；�體是熱固性塑料或熱塑性塑料,用纖維材料充填。通�；�體的強度較低,而纖維填料具有較高的剛性但呈脆性。

兩者復合得到的增強塑料中,纖維承受很大的載荷應力,基體樹脂通過與纖維界面上的剪切應力,支撐了纖維傳遞了外載荷。

熱固性塑料纖維增強塑料略寫成FRP(fiber reinforced plastics),熱塑性纖維增強塑料略寫成FRTP(fiber reinforced thermoplastics).若用玻璃纖維增強則前綴G,如GFRP、GFRTP;如用碳纖維增強前綴C;用硼纖維則前綴B;用芳綸聚酰胺纖維(Kevlar)增強則前綴K。

增強塑料以玻璃纖維使用占優(yōu)勢,其品種很多,無堿玻璃(E-glass)為常用普通纖維,堿金屬氧化物含量很低,漢密哈頓具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和電絕緣性。

高強度玻璃纖維(S-glass)含有鎂鋁硅酸鹽等成分,具有比E-glass纖維高10%-50%的強度。由于化學成分和生產工藝的不同,還有高模量、中堿和高堿等各種玻璃纖維。碳纖維具有較大的剛性和優(yōu)良的耐腐性,常用于增強熱固性塑料。

硼纖維本身是鎢絲和硼的復合材料,具有較高的彈性模量,但纖維較粗且制造成本高。常用環(huán)氧樹脂作基體。低密度的芳綸纖維國內已經躬行并使用,它用于承受拉應力的纜繩和承力構件。

表面處理是在纖維表面涂覆表面處理劑,表面處理劑包括浸潤劑及一系列偶聯(lián)劑和助劑。偶聯(lián)劑能在纖維與基體樹脂間形成一個良好黏合界面,從而有效提高兩者的黏結強度,也提高了增強塑料的防水、絕緣和耐磨等性能。

注記:在數(shù)學里也有類似的"纖維"的概念,詳見詞條"曲面纖維化"。實際上,這一概念與日常生活中的"纖維"概念完全一致。

纖維是天然或人工合成的細絲狀物質.在現(xiàn)代生活中,纖維的應用無處不在,而且其中蘊含的高科技還不少呢。導彈需要防高溫,江堤需要防垮塌,水泥需要防開裂,血管和神經需要修補,這些都離不開纖維這個小身材的"神奇小子"。

穿得舒服, 御寒防曬,是我們對衣服的最初要求,如今這個要求已很容易達到。海藻碳纖維做成衣服后,穿著時能長期使人體分子摩擦產生熱反應,促進身體血液循環(huán),因此能蓄熱保溫,而防紫外線輻射的纖維制成衣服便可減少我們夏日撐傘的麻煩。

不過人們不僅要求穿得暖和,還增加了許多新要求,纖維都能一一滿足:過去的年代曾經流行過 "滌蓋棉"、"丙蓋棉",面料外滌里棉,是因為棉和肌膚的親和性好,而滌與丙綸結實耐磨,方便洗滌。新材料有了顛覆性的轉變,可以"棉蓋滌"、"棉蓋丙",新型的抗菌導濕纖維,織成的面料可以使汗液透過,卻不附著,這樣汗液便被排到外層的棉布層,衣服貼身面便可隨時保持干爽……千變萬化,只為了幫我們穿著更舒適。

阻燃纖維是在國家"863"計劃研究成果基礎上開發(fā)的一種具有阻燃抗熔滴性能的高技術纖維新材料。該產品采用新一代纖維阻燃技術——溶膠凝膠技術,使無機高分子阻燃劑在粘膠纖維有機大分子中以納米狀態(tài)或以互穿網(wǎng)絡狀態(tài)存在,既保證了纖維優(yōu)良的物理性能,又實現(xiàn)了低煙、無毒、無異味、不熔融滴落等特性。該纖維及紡織品同時具有阻燃、隔熱和抗熔滴的效果,其應用性能、安全性能和附加值大大提高,可廣泛應用于民用、工業(yè)以及軍事等領域。

軍事

而纖維更大的作用早已不僅停留在日常穿著了,粘膠基碳纖維幫導彈穿上"防熱衣",可以耐幾萬度的高溫;無機陶瓷纖維耐氧化性好,且化學穩(wěn)定性高,還有耐腐蝕性和電絕緣性,航空航天、軍工領域都用得著;聚酰亞胺纖維可以做高溫防火保護服、賽車防燃服、裝甲部隊的防護服和飛行服;碳納米管可用作電磁波吸收材料,用于制作隱形材料、電磁屏蔽材料、電磁波輻射污染防護材料和"暗室"(吸波)材料。

環(huán)保

聚乳酸作為可完全生物降解性塑料,越來越受到人們重視�？蓪⒕廴樗嶂瞥赊r用薄膜、紙代用品、紙張塑膜、包裝薄膜、食品容器、生活垃圾袋、農藥化肥緩釋材料、化妝品的添加成分等。

醫(yī)藥

方面的應用

已非常廣泛。甲殼素纖維做成醫(yī)用紡織品,具有抑菌除臭、消炎止癢、保濕防燥、護理肌膚等功能,因此可以制成各種止血棉、繃帶和紗布,廢棄后還會自然降解,不污染環(huán)境;聚丙烯酰胺類水凝膠可能控制藥物釋放;聚乳酸或者脫乙酰甲殼素纖維制成的外科縫合線,在傷口愈合后自動降解并吸收,病人就不用再動手術拆線了。

建筑

防滲防裂纖維可以增強混凝土的強度和防滲性能,纖維技術與混凝土技術相結合,可研制出能改善混凝土性能,提高土建工程質量的鋼纖維以及合成纖維,前者對于大壩、機場、高速公路等工程可起到防裂、抗?jié)B、抗沖擊和抗折性能,后者可以起到預防混凝土早期開裂,在混凝土材料制造初期起到表面保護。在公路、水電、橋梁、國家大劇院、上海市公安局指揮中心屋頂停機坪、上海虹口足球場等大型工程中已露了一手。

生物

隨著生物科技的發(fā)展,一些纖維的特性可以派上用場。類似肌肉的纖維可制成"人工肌肉"、"人體器官"。聚丙烯酰胺具有生物相容性,一直是人體組織良好的替代材料,聚丙烯酰胺水凝膠能夠有規(guī)律地收縮和溶脹,這些特性正可以模擬人體肌肉的運動。

膠原是人體中最多的蛋白質,人體心臟、眼球、血管、皮膚、軟骨及骨路中都有它的存在,并為這些人體組織提供強度支撐。合成納米纖維能在骨折處形成一種類似膠質的凝膠,引導骨骼礦質在膠原纖維周圍生成一個類似于天然骨骼的結構排列,修補骨骼于無形之中。

蜘蛛絲一直是人類想要模仿制造的,天然蜘蛛絲的直徑為4微米左右,而它的牽引強度相當于鋼的5倍,還具有卓越的防水和伸縮功能。如果制造出一種具有天然蜘蛛絲特點的人造蜘蛛絲,將會具有廣泛的用途。它不僅可以成為降落傘和汽車安全帶的理想材料,而且可以用作易于被人體吸收的外科手術縫合線。

1、概述

紡織纖維的拉伸性能測試是纖維品質檢驗的重要內容,紡織纖維在加工和使用過程中會受到各種外力的拉伸作用而產生變形,甚至被破壞,拉伸性能與纖維的紡織加工性能和紡織品的服用性能有密切的關系。

2、目的與要求

掌握單纖維拉伸性能的測試方法,了解電子單纖維強力儀的結構和原理,并對試樣的測試結果進行處理和分析。

3、采用標準

3.1 采用標準:GB 9997《化學纖維單纖維斷裂強力和斷裂伸長的測定》、GB/T 14337《合成短纖維斷裂強力及斷裂伸長試驗方法》

3.2 相關標準:GB/T 14334《合成短纖維取樣方法》、GB/T 14335《合成短纖維線密度測試方法》、GB 6529《紡織品的調試和試驗用標準大氣》等

4、 儀器與用具

4.1 LLY-06型電子單纖維強力儀,見圖1。

4.2 黑絨板、鑷子、天平。

5、原理

被測單纖維的一端由上夾持器夾持住,另一端施加標準規(guī)定的預張力后由下夾持器夾緊。測試時下夾持器以恒定的速度拉伸試樣,下夾持器下降的位移即為纖維的伸長。試樣受到的拉伸力通過和上夾持器相連的傳感器轉變成電信號,經放大器放大及A/D轉換器轉換后,由單片機計算出纖維在拉伸過程中的受力情況。原理框圖見圖2。

6、取樣

按GB/T 14334取出實驗室樣品。

7、環(huán)境及修正

7.1 預調濕用標準大氣,溫度不超過50℃,相對濕度10%~25%。

7.2 調濕和測試用標準大氣按GB 6529執(zhí)行:溫度(20±2)℃,相對濕度(65±3)%。

8、試樣及制備

從實驗室樣品中隨機均勻取出10g作為測試樣品,進行預調濕和調濕,使試樣達到吸濕平衡(每隔30min連續(xù)稱量的質量遞變量不超過0.1%)。從已達平衡的樣品中隨機取出約500根纖維,均勻鋪放于絨板上以備測定。

9、程序與操作

9.1 確定測試參數(shù)

9.1.1 名義隔距長度

纖維名義長度大于或等于35mm時名義隔距長度為20mm;纖維名義長度小于35mm時為10mm。

9.1.2 拉伸速度按表1設定。

表1 纖維拉伸速度設定

纖維平均斷裂伸長率,%

<8

≥8,<50

≥50

拉伸速度,mm/min

50%名義隔距長度

100%名義隔距長度

200%名義隔距長度

9.1.3 預張力

腈綸、滌綸:0.075cN/dtex;丙綸、氯綸、錦綸:0.05cN/dtex。

注:預張力按纖維的名義線密度計算,濕態(tài)試驗時,預張力為干態(tài)時的一半,某些纖維如不適合上述預張力,經有關部門協(xié)商可另行確定。

9.1.4 計算線密度

按GB/T 14335《合成短纖維線密度試驗方法》測定該試樣的平均線密度。

9.2 儀器調整

9.2.1 打開電源開關,預熱10min。

9.2.2 調節(jié)夾持器距離,使上下夾持器的隔距等于纖維的名義隔距長度。

9.2.3 用力值砝碼校驗儀器測力系統(tǒng)準確度。

9.3 測試

9.3.1 一次拉伸斷裂測試

9.3.1.1 設置測試參數(shù)

將儀器功能設定為一次拉伸斷裂測試,同時設定預加張力、初始長度、試樣線密度、拉伸速度、測試次數(shù)等參數(shù)。

9.3.1.2 取下上夾持器, 用張力夾隨機地從絨板上夾取一根纖維一端,另一端用上夾持器夾緊,然后將上夾持器掛在掛鉤上,試樣在規(guī)定的張力下懸垂并穿過下夾持器,夾緊下夾持器。應保證纖維放在上、下夾持器的中間位置。

9.3.1.3 按"拉伸"鍵,儀器開始拉伸,拉伸斷裂后,下夾持器返回,顯示屏顯示斷裂強力、斷裂伸長、斷裂時間、斷裂功、初始模量及三個不同伸長時的應力值。

9.3.1.4 重復測試,每個試樣測試50次,直到本組測試完畢。儀器可顯示和打印一組的平均值(X),標準差(S)、不勻率(CV值)及每一根試樣的測試結果。

9.3.2 定伸長彈性測試

纖維被拉伸至設定伸長值L1(即纖維總伸長)后,儀器自動停止拉伸,讓纖維即處于應力松弛狀態(tài),并維持設定時間T1(即定時1)下夾持器回升,纖維內應力逐漸減小,至設定的預張力值時的伸長回復值即纖維的急彈性變形L2 。夾持器停止,讓纖維繼續(xù)松弛設定時間T2(即定時2)后,下夾持器繼續(xù)回升到達上限位置后,再次拉伸纖維,當纖維內應力等于設定的預加張力時,對應的拉伸值為纖維的塑性變形L3,下夾持器則回升到上限位后自停,結束測試。

9.3.2.1 設置測試參數(shù)

選定定彈性拉伸功能,并設定預加張力、初始長度、定伸長百分率、拉伸速度、定時1(T1)、定時2(T2)、測試次數(shù)等。

注:定伸長百分率是相對于初始長度而言的。

9.3.2.2 按標準要求夾好纖維,同9.3.1.2。按"拉伸"鍵,儀器自動測試并顯示和打印L1、L2、L3、L4(總彈性L4=L1-L3)以及彈性功回復率W2/W1(其中W2為纖維回復時所做的功,W1為纖維拉伸到定伸長值時所做的功)。當?shù)竭_設定的測試根數(shù)時,儀器顯示或打印出L1、L2、L3、L4及W2/W1的統(tǒng)計值(X、S及CV)。

9.3.3 其他拉伸性能測試

根據(jù)不同的測試要求,按上述方法在儀器上設定不同的拉伸功能和相應的參數(shù)進行測試,可得到反映纖維拉伸性能的其它指標,具體操作詳見單纖維強力儀的說明書。

10、結果計算

10.1 平均斷裂強力

(14-1)

式中: -斷裂強力測得值,cN;

―測試根數(shù);

-平均斷裂強力,cN。

10.2 平均斷裂強度

(14-2)

式中: -平均斷裂強力,cN;

-實測線密度,dtex;

-平均斷裂強度, cN/dtex。

10.3 平均斷裂伸長率

(14-3)

式中: -斷裂伸長率測得值,%;

―測試根數(shù);

-平均斷裂伸長率,%。

10.4 斷裂強力和斷裂伸長率的標準差及變異系數(shù)

(14-4)

(14-5)

式中: -標準差;

-斷裂強力、斷裂伸長率的各次測得值;

——斷裂強力、斷裂伸長率的平均值;

―測試根數(shù);

-變異系數(shù),%。

注:強力、斷裂強度、變異系數(shù)均計算到小數(shù)點后三位,按GB 8170修約到小數(shù)點后二位。伸長率計算到小數(shù)點后二位,修約到小數(shù)點后一位。

11測試報告

11.1 說明: 執(zhí)行標準,儀器型號,試樣名稱,夾持的長度,溫濕度等。

11.2 結果計算:平均斷裂強力,平均斷裂強度,平均斷裂伸長率,斷裂強力和斷裂伸長的變異系數(shù)等。

纖維:21或22號切片

膠原纖維被伊紅染成粉紅色,為粗細不等的束狀結構,交叉排列,有的較直或呈波浪形,其中的原纖維大多看不清。

彈性纖維染成藍紫色,單條分布而不成束,纖維粗細不等,有分支,并交織成網(wǎng)。

高倍鏡下繪圖,顯示部分疏松結締組織。

注解:膠原纖維、彈性纖維、成纖維細胞、巨噬細胞、肥大細胞和漿細胞。

1、棉、麻、竹等植物纖維和粘膠纖維(主要成分是纖維素):容易燃燒,產生黃色及藍色火焰,有燒紙或草的氣味�；覡a呈灰色,易飛揚。

2、羊毛、蠶絲(蛋白質):燃燒緩慢,徐徐冒煙;燃燒時縮成一團,有特殊的焦臭味;灰燼呈小球狀,一壓即碎。

3、合成纖維:

⑴尼龍:邊燃燒邊熔化,無煙或略有白煙�；鹧嫘�,呈藍色。有燒焦的芹菜味,灰燼為淺褐色小硬珠,不易捻碎。

⑵滌綸:燃燒時邊卷縮邊熔化邊冒煙,火焰為黃白色,有芳香味,灰燼為褐色小珠,可以用手捻碎。

⑶腈綸:一邊緩慢燃燒,一邊熔化,火焰為亮白色,有時略有黑煙,有魚腥味,灰燼為黑色小珠,脆而易碎。

⑷維尼綸:緩慢燃燒并迅速收縮,火焰小,呈紅色,有黑煙和特殊氣味,灰燼為褐色小珠,可用手捻碎。

⑸氯綸:難于燃燒,當接近火焰時邊收縮邊燃燒,離火即滅,有氯氣的氣味,灰燼為黑色硬塊。

⑹丙綸:燃燒時邊卷縮邊熔化,火焰明亮,呈藍色,有燃燒蠟質的氣味,灰燼為硬塊,但可以捻碎。

4、無機纖維

玻璃纖維:不燃燒,熔融不變色,灰燼為本色,小玻璃珠狀。

5、特點對比

纖維特點對比

褪色:棉>混紡>化纖;

易變形:針織>梭織;

起毛、起球:棉織物<混紡織物(滌棉)<毛腈織物;

起靜電:化纖>棉;

縮水:棉>混紡>化纖;

抗皺:棉<混紡<化纖。

一些常見的纖維的中英文名稱。 棉 Cotton; 腈綸 Acrylic; 麻 Linen ;氨綸 Polyurethanes ;羊毛 Wool ;丙綸 Polypropylene ;絲 Silk; 氯綸 Polyvinyl Chloride ;粘膠、人造棉、Rayon ;銅氨纖維 Cuprammonuium(Cupro) ;滌綸 Polyester ;醋酸纖維 Acetate ;錦綸 Polyamide ;尼龍 Nylon ;彈性纖維 Polythane(Elastan) ;維綸 Vinal ;人造絲 Nitrocellulose Silk 。