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1、堑堡兰堡整三三堂墨三塑 ：! ! ! ：I ! 13 异型纤维碱减量及其粘弹性的研究 程丝程嘉祺 ( 苏州大学，苏州，2 1 5 0 2 1 ) 擅姜：对异形纤维与圆形纤维的碱减量进行比较异形纤维经碱碱量后粘弹性增加；松弛和蠕变曲线与壶氏模型，伏开模 型能够产好的吻合。 关词：异形纤维圆形纤维碱减量粘弹性麦氏模型伏开模型研究 中圈法分类号：T s1 9 55 2 3 _ R 异形纤维由于截面形状的改变能引起纤维性能 的变化，使纤维的悬垂性、蓬松性、柔软性、弹性、光 泽等性能发生改变。碱减量加工是丝织物后加工的 重要工序，碱处理后纤维同样能获得较好的弹性、吸 湿性、悬垂性等- IJ 。有关碱减量
2、处理方法和条件的 相关报道较多，但对碱处理后纤维粘弹性的研究较 少。本文就异形纤维的碱处理与圆形纤维进行比 较，对异形纤维碱处理后其粘弹性进行研究，并与麦 克斯韦( M a ”一d 1 ) 模型、伏杰脱一开尔文( v o i g t K e l 访n ) 模型进行比较。 1 实验 1 1 试样： 异形P E T ，圆形P E T 。 1 2 实验方法及仪器 ( 1 ) 碱减量处理：一定的温度，时间，碱浓度，促 进剂；( 2 ) 强度的测定：Y G 0 0 3 单纤维强力仪，太仓 纺织仪器厂；( 3 ) 粘弹性的测定：测定纤维的松弛性 能，蠕变性能，反复拉伸弹性回复，采用Y G 0 0 3 单
3、纤维强力仪，太仓纺织仪器厂。 2 结果与讨论 2 1 异形纤维的碱减量处理与圆形纤维的比较 通常异形纤维相对于圆形纤维而言，比表面积 更大，与碱液接触时，受碱腐蚀的面积更大，与碱发 葶篷 N 曲H 量 圈l 异形纤维与圆形纤维减量率的比较 生反应的能力更强，因而要达到同样的处理效果，所 需的碱量要小的多。从图l 可以发现异形纤维的 减量率比圆形纤维要大的多，随着碱量的增加，异形 纤维的减量率增加，且增加的幅度较圆形纤维大。 从表1 发现异形纤维的减量率较圆形的大，然而强 度却并没有降低很多，一般来说，碱处理后减量率要 求不超过2 0 ，否则强度将降低不能满足需要：因 此异形纤维在其后加工碱减量
4、处理时，碱处理条件 要较圆形纤维相应的减小。 裹l 异形纤维与圆形纤维强度的比较 2 2 碱处理前后粘弹性的比较 22 1 应力松弛特性纤维经碱减量处理后，由于 表面产生微坑，纤维间空隙增加，使得纤维蓬松、吸 湿性和弹性增加。应力松弛是在一定的温度下使纤 维试样瞬时产生固定的应变，观察为维持这应变 所需的应力随时间的变化，它反映了试样的粘性和 弹性。根据麦克斯韦( M a x w e l l ) 弹簧一粘壶串联模型 理论，试验开始时，模型几乎是瞬时被拉长到一固定 值，弹簧做出响应，粘壶来不及运动，全部起始应变 都产生在弹簧上，若维持这应变不变，则被拉伸的弹 簧的回弹力立即迫使粘壶活塞上移，最后
5、粘壶被拉 开，而弹簧逐渐回复到原来未拉伸状态，为维持这应 变所需的应力逐渐减小，产生应力松弛。应力松弛 可用以下公式表示： 口( ! ) = 口o P 叫r r 为松弛时间，是应力降低到起始应力的l c = 0 3 6 7 9 或起始应力的3 6 7 9 所需得时间- “，因此根 据麦克斯韦( M “w d l ) 模型可以模拟出应力松弛曲 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark I ! ! ! ：! ! 垒： ! 塑! 生! 旦 线，并与实验所得曲线进行
6、比较，如图3 所示。模拟 曲线与实验所得曲线比较，曲线的松弛趋势基本相 同，与模拟曲线略有不同可能与试样的松弛时间和 仪器的实验方法有关。同时发现，随着减量的增加， 纤维维持同一应变所需的起始应力略有下降，这表 明纤维内部作用力降低，韧性、回弹性增加。但是， 减量过大，纤维的强度会急剧降低，纤维的弹性也会 降低。 2 2 2 圈3 异形纤维蠕变曲线 蠕变是一种应力不变而应变随时间不断增加的 现象，是高聚物材料中常常碰到的问题。纤维中，织 物的悬垂性和挺括性通常与材料的蠕变特性有 关_ 。根据伏一开弹簧粘壶并联模型，在蠕变的情 况下，加上应力后由于粘壶中的流体的阻滞，弹簧的 应变不能立即产生，但
7、随着时间的增加，恒定的应力 逐渐迫使粘壶中的活塞向上移动，粘壶被拉开的同 时，弹簧随之被拉开，应变随时间的增加产生蠕变现 象。蠕变可以用以下公式表示- 2J ： E ( ) = 4 0 ( 1 一e 1 “) G r 为推迟时间，G 为弹簧的模量，一。G 为一定 值。为模拟伏一开模型蠕变曲线，并能与实验结果进 行比较，因实验有一初始应变e 。，不等于O ，因此将 方程近似等于 E ( ) = 6 0 + 4 0 ( 1 一e 吖厅) G 同样r ( 推迟时间) 为应变增加到起始应变的( 1 1 e ) = 0 6 3 2 1 或起始应力的6 3 2 1 所需得时 间。结果如图4 所示。如图发现
8、，随着减量的增加， 纤维的起始应变增加，在恒定的应力作用下，链段运 动所需克服的作用力小，材料从卷曲趋向伸长所需 的应力小，更易引起形态的改变。蠕变曲线的趋向 走势与松弛曲线的所表现的相符合，这一点说明随 着纤维减量的增加，纤维的弹性增加。由未处理样 的实测曲线与模拟曲线比较可得，两者大致一致。 2 2 3 反复拉伸弹性回复在实际生活中，材料通 常处于一种交变应力作用的状态，纤维做成的衣服 穿在身上常常受身体活动而产生的交变应力作用； 在洗衣服时，纤维也常常会受到反复拉伸的作用，因 而，反复拉伸试验对纤维来说是非常重要的。反复 拉伸试验是给纤维循环的作用力，测定纤维每次拉 伸后的急弹性回复和拉
9、伸完所产生的塑性总变形。 试验中发现未经碱处理的试样弹性较差，还未拉到 总的循环次数时纤维已被拉断，而经碱处理后的纤 维的总塑性变形减小，弹性有明显的增强。但减量 过大，急弹性回复略有下降。这是因为减量过大，纤 维内部孔穴增多，纤维的强力下降过多，影响了纤维 的性能。 囊2 异形纤信反复拉伸弹性回复的比较 试样号1 # 2 #3 #4 # 5 # 总塑性形变( m m )已断裂14 7 l4 3I3 8l 3 急弹性回复事( ) 3 05 66 0 6 4 5 8 3 结论 1 同样碱减量处理条件下，异形纤维的减量率 比圆形纤维的减量率要大的多，效果更为明显。 2 、异形纤维经碱处理后，纤维的
10、强度略有下 降，但纤维的粘弹性增加。 3 异形纤维的粘弹性曲线与麦克斯韦 ( M a x w e l l ) 模型、伏杰脱一开尔文( v 。i g t K e l v l n ) 模型 的模拟曲线基本相符合。 考文献 l 吴震世著新型面料开发北京：叶I 国纺织出版杜，1 9 9 q ：孙4 0 2 何平笙著高聚物的力学性能舍肥：中国科学技术大学出版社， t 9 9 7 ：5 3 6 5 3 程丝等仿毛型复合丝特性及其织物风格的研究纺织学报2 0 0 0 ( 4 ) ：4 3 4 5 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark