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更新更新時(shí)間：2024-12-31
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化學(xué)纖維的品質(zhì)指標(biāo)可以分為物理性能指標(biāo)、機(jī)械性能指標(biāo)、穩(wěn)定性能指標(biāo)、加工和使用性能指標(biāo)。本節(jié)分享化學(xué)纖維的機(jī)械性能指標(biāo)。
二、機(jī)械性能指標(biāo)
1. 拉伸性能
(1) 斷裂強(qiáng)度：
a：應(yīng)力-應(yīng)變曲線：纖維拉伸過程受力與變形的關(guān)系曲線 ( 圖中t點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力值σt )。
纖維典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線
b：斷裂強(qiáng)力P (也稱絕對強(qiáng)力或斷裂負(fù)荷)：是纖維抵抗拉伸力能力的量度，以試樣拉伸至斷裂時(shí)所能承受的最大負(fù)荷來表示(單位為N 或cN )。
斷裂強(qiáng)度的三種表示方法：
① 相對強(qiáng)度(Pdt)：單位線密度纖維或紗線的斷裂強(qiáng)力，單位N/tex 或者cN/dtex：
② 斷裂長度(Lp)：以纖維自身重量使其斷裂時(shí)的纖維的長度，單位為Km；
③ 強(qiáng)度極限(σ)：試樣單位面積上所能承受的最大強(qiáng)力，單位為N/mm2。
(2) 打結(jié)強(qiáng)度（結(jié)節(jié)強(qiáng)度):
將一根纖維在中央打結(jié)后測得的斷裂強(qiáng)度。反應(yīng)纖維耐彎曲、扭轉(zhuǎn)的能力，用于特種制品，如漁網(wǎng)線的強(qiáng)度測試。
(3) 鉤結(jié)強(qiáng)度：
將兩根纖維互套成環(huán)后測得的斷裂強(qiáng)度。與纖維抗彎性能有關(guān)，鉤結(jié)強(qiáng)度高，加工成織物的耐折性和耐磨性較好。
(4) 斷裂伸長：
是指試樣在拉伸至斷裂時(shí)產(chǎn)生的伸長。斷裂伸長有兩種表示方法：
① 絕對伸長：是指試樣在拉伸至斷裂時(shí)試樣的長度與原長度之差，單位mm。
② 相對伸長（即斷裂伸長率)：是絕對伸長與試樣長度之比，以百分率表示。
適用于紡織用的纖維斷裂伸長率一般在10%-30%
(5) 模量：
纖維的模量定義為應(yīng)力與應(yīng)變的比值。
初始模量：在彈性限度內(nèi)，應(yīng)力變化與應(yīng)變變化的比值。單位N/tex 或cN/dtex 。
纖維的初始模量是在小負(fù)荷下變形的難易程度，反應(yīng)了纖維的剛性。普通纖維的初始模量一般通過測量其1%的負(fù)荷求出
屈服：纖維受外力到一定程度時(shí)，即使不增加負(fù)荷，仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性形變，這種現(xiàn)象稱為屈服。
轉(zhuǎn)折點(diǎn) P稱為屈服點(diǎn)，屈服點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力和應(yīng)變分別稱為屈服應(yīng)力（屈服強(qiáng)度)σp 和屈服應(yīng)變(屈服伸長) εp
斷裂功：纖維拉伸至斷裂時(shí)外力所做的功。是負(fù)荷-伸長曲線下的面積。
斷裂比功：單位纖度的斷裂功。是應(yīng)力-應(yīng)變曲線下的面積。
功系數(shù)：負(fù)荷-伸長曲線下的面積與斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長乘積之比稱為功系數(shù)
斷裂功、斷裂比功、功系數(shù)反映的時(shí)纖維的韌性，其他條件不變，斷裂功、斷裂比功越大，纖維的韌性及其制品的耐磨和耐沖擊性越好。
纖維典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線分析
纖維典型應(yīng)力應(yīng)變曲線
1. 橫坐標(biāo)是應(yīng)變，縱坐標(biāo)是應(yīng)力，a點(diǎn)稱為比例極限。
2. Oa 近乎一條直線，表示應(yīng)力與應(yīng)變的比值，直線的斜率即為纖維試樣的彈性模量E(Modulus of elasticity)又稱楊氏模量，它表示纖維材料伸長的難易程度。
3. 直線越陡，斜率越大，則彈性模量越大，纖維越硬越難伸長；
4. Y點(diǎn)稱為屈服點(diǎn)（yielding point),與該點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力 σy 稱為屈服強(qiáng)度(yield strength)或屈服應(yīng)力(yield stress)；對應(yīng)的應(yīng)變 εy 稱為屈服強(qiáng)度(yield elongation)；
5. t點(diǎn)稱為斷裂點(diǎn)(Breaking point), σt 稱為拉伸強(qiáng)度(fracture strength)或斷裂應(yīng)力(break strength), εt 稱為斷裂伸長率(elongation rate at break)。
常用描述纖維力學(xué)性能（應(yīng)力-應(yīng)變曲線）的術(shù)語：
“軟（柔）"和“硬（剛）"---形容模量的低或高。
“強(qiáng)"和“弱"---指強(qiáng)度的大小。
“脆"---無屈服現(xiàn)象而且斷裂伸長很小。
“韌"---斷裂伸長和斷裂應(yīng)力都較高。
2. 彎曲性能
撓曲性：指纖維具有在不損傷情況下反復(fù)彎曲和回復(fù)的能力。撓曲性與纖維的剛性有關(guān)。
紡織纖維在同等條件下越細(xì)，纖維的柔曲性越好，因此對于高模量的纖維必須拉伸的足夠細(xì)，柔曲性才能滿足紡織的應(yīng)用需求
抗彎剛度：Rf 較大時(shí)，纖維受到橫向力作用時(shí)產(chǎn)生的彎曲變形撓度較小。
相對抗彎剛度：把抗彎剛度折合成相同線密度（1tex ）時(shí)的抗彎剛度，叫做相對抗彎剛度。
3. 扭轉(zhuǎn)和剪切性能
抗扭剛度：纖維受到扭矩作用時(shí)，會產(chǎn)生扭變形。Rt 越大，越不易產(chǎn)生扭曲變形。
相對抗扭剛度：將抗扭剛度折合成線密度為1tex 時(shí)的抗扭剛度，即為相對抗扭剛度。
隨著扭轉(zhuǎn)變形的增大，纖維中剪切應(yīng)力增大，在傾斜螺旋面上相互滑移剪切，在纖維中，它造成結(jié)晶區(qū)破碎和非晶區(qū)大分子鏈被拉斷，沿縱向劈裂。在紗線中，它會造成纖維的相互滑動(dòng)。(剪切強(qiáng)度比拉伸強(qiáng)度小的多)
4. 壓縮性能
壓縮性能：為了方便運(yùn)輸和存儲，需要壓縮纖維集合體的體積。承受外界壓力時(shí)，纖維集合體中的纖維彼此交叉排列，往往會發(fā)生彎曲和剪切作用，但以壓縮變形為主。
5. 回彈性
回彈性：纖維在外力作用下伸長和釋放外力后恢復(fù)到原始狀態(tài)的能力稱為回彈性。纖維回彈性的表示方法有兩種。
① 一次負(fù)荷回彈性質(zhì)---回彈率和彈性功
② 多次循環(huán)負(fù)荷回彈性質(zhì)
纖維在使用時(shí)不可能經(jīng)過一次拉伸而斷裂，因此循環(huán)負(fù)荷-伸長曲線更能比較真實(shí)的反應(yīng)纖維在實(shí)際應(yīng)用過程中的回彈性
經(jīng)過多次循環(huán)負(fù)荷后，剩余伸長值ORn 是回彈性的量度
纖維的回彈性與其制品的尺寸穩(wěn)定性和褶皺性密切相關(guān)
回彈性高的纖維制成的服裝不易起褶皺,具有挺括性好, 保形性好的特點(diǎn)
6. 摩擦性
摩擦性能：當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面滑動(dòng)時(shí)，會產(chǎn)生一個(gè)阻礙相對運(yùn)動(dòng)的力，稱之為摩擦力
7. 卷曲性
(1) 卷曲數(shù)：纖維掛0.0018cN/dtex 輕負(fù)荷時(shí)，單位長度內(nèi)的卷曲的個(gè)數(shù)被稱為卷曲數(shù)。
(2) 卷曲率：表示卷曲程度的指標(biāo)。與卷曲數(shù)和卷曲深度有關(guān)。
注：輕負(fù)荷為0.0018 cN/dtex，重負(fù)荷，維、錦、丙、氯綸0.05cN/dtex，滌、腈綸0.075cN/dtex
(3) 卷曲回復(fù)率：表示纖維受力后卷曲回復(fù)的能力，時(shí)反應(yīng)卷曲牢度的指標(biāo)。
(4) 卷曲彈性率：
(5) 卷縮伸長率：表示變形加彈絲彈性及卷縮程度指標(biāo)，是變形絲加重負(fù)荷時(shí)的長度與加輕負(fù)荷時(shí)長度之差，與輕負(fù)荷時(shí)的長度之比。
(6) 卷縮彈性回復(fù)率：表示變形絲彈性及卷縮穩(wěn)定性的指標(biāo)，是變形絲加重負(fù)荷時(shí)的長度與去重負(fù)荷在加輕負(fù)荷下回復(fù)長度之差，對重負(fù)荷時(shí)長度與輕負(fù)荷時(shí)初始長度之差的百分率。
(7) 卷縮特性：表示變形絲卷縮收縮性能指標(biāo)。
變形絲的卷縮性能對纖維制品的風(fēng)格和使用性能有較大影響，與織物或針織物加工時(shí)的工藝設(shè)計(jì)有密切關(guān)系。如用于襪類和內(nèi)衣類變形絲要求織物尺寸伸縮余地大些，故卷曲率要高。
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