(二)影響棉纖維強(qiáng)度的因素
棉纖維在整個(gè)拉伸過程中的具體情況是非常復(fù)雜的。從實(shí)質(zhì)上說,纖維的斷裂主要是由于非結(jié)晶區(qū)中大分子的斷裂和大分子之間結(jié)合力的破壞而引起的。它受棉纖維內(nèi)在因素和外界條件兩方面的影響。
1.內(nèi)在因素
影響棉纖維強(qiáng)度的內(nèi)因主要是棉花類別、品種、成熟度以及纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
由于棉花類別、品種、成熟度不同,其力學(xué)性質(zhì)有明顯的差別。通常細(xì)絨棉單纖維強(qiáng)力和斷裂長度均小于長絨棉;同一類別不同品種的棉纖維強(qiáng)度也不同;同一品種棉纖維的單強(qiáng)隨成熟程度的增加而增加。
從纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看,纖維素大分子的聚合度、取向度和纖維的結(jié)晶度越大,纖維的強(qiáng)度也越大。這是因?yàn)槔w維大分子的聚合度高,大分子鏈比較長,從結(jié)晶區(qū)中完全抽拔出來不太簡單;大分子的取向度好,說明大分子沿纖維軸向排列的程度比較好,在拉伸中受力的大分子的根數(shù)多,纖維的強(qiáng)度好;當(dāng)纖維的結(jié)晶度高時(shí),纖維內(nèi)大分子的排列比較規(guī)整,縫隙孔洞較少且較小,大分子間的結(jié)合力較大,所以纖維的強(qiáng)度較高。
2.外界因素
影響棉纖維強(qiáng)度的外因主要是外界溫濕度和強(qiáng)力機(jī)上的測試條件。
隨著外界溫度的提高,棉纖維大分子的動(dòng)能提高,大分子間的結(jié)合力減弱,纖維的強(qiáng)度有所下降。隨著相對濕度的提高,纖維中所含水分增多,棉纖維的強(qiáng)度增大。這是因?yàn)?棉纖維的聚合度特別高,大分子鏈極長,當(dāng)回潮率提高后,大分子鏈之間的氫鍵有所削弱,增強(qiáng)了大分子間的滑動(dòng)能力,反而調(diào)整了大分子的張力均勻性,從而使受力大分子的根數(shù)增多,纖維強(qiáng)度有所提高。
強(qiáng)力機(jī)上的測試條件對纖維強(qiáng)度的影響是多方面的。這里主要商量試樣長度、試樣根數(shù)和拉伸速度的影響。
當(dāng)試樣長度長時(shí),測得的強(qiáng)度較低。這是因?yàn)槔w維各處的截面積和結(jié)構(gòu)不均一,所以同一根纖維上各處的強(qiáng)力不完相同,斷裂總是發(fā)生在弱環(huán)處,測試所得強(qiáng)力實(shí)際上是纖維弱環(huán)處的強(qiáng)力。當(dāng)試樣長度短時(shí),弱的弱環(huán)被測到的機(jī)會(huì)就少,所以平均強(qiáng)度有所提高。被測試樣的不均一性越大,試樣長度對測試結(jié)果的影響也越大。
進(jìn)行束纖維強(qiáng)力測試時(shí),隨著試樣中纖維根數(shù)的增加,測得的單纖維強(qiáng)力會(huì)下降。這是由于試樣中各根纖維的強(qiáng)力不一致,非常是伸長能力不一致,而且伸直狀態(tài)也不一樣。在外力作用下,伸長能力小、強(qiáng)力差、較伸直的纖維首先斷裂,之后拉伸外力又為其他纖維所承受,即各根纖維不是同時(shí)斷裂,這就稱為斷裂的不同時(shí)性或斷裂不一致性。正因?yàn)槿绱?測得的束纖維強(qiáng)力必定小于單根纖維強(qiáng)力之和。
在其他條件肯定時(shí),強(qiáng)力機(jī)上對試樣的拉伸速度加快,測得的強(qiáng)力增大。這是由于面料纖維屬于黏流體,其應(yīng)力應(yīng)變情況隨拉伸作用時(shí)間長短有所不同,纖維在短時(shí)間拉伸作用下尚未大量消耗內(nèi)能,因而呈現(xiàn)出較大的強(qiáng)力;若拉伸速度慢,作用時(shí)間長,纖維在小負(fù)荷下已經(jīng)消耗內(nèi)能,故斷裂時(shí)所需的大負(fù)荷有所降低。

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