牛角瓜纖維表面成膜及其拉伸性能的研究.pdf

1、牛角瓜纖維屬于天然纖維素纖維，縱向表面光滑，無轉(zhuǎn)曲，截面中空度高，具有良好的開發(fā)利用前景。對(duì)牛角瓜纖維進(jìn)行前處理后，在細(xì)胞水平基礎(chǔ)上，進(jìn)行表面膜化處理，然后進(jìn)行軸向拉伸性能的研究，對(duì)足夠數(shù)量的牛角瓜纖維來進(jìn)行測(cè)試以獲得具有代表性的數(shù)據(jù)，主要包括纖維的斷裂比強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和彈性模量的測(cè)試，并用掃描電鏡觀察成膜劑在牛角瓜纖維表面的成膜情況，在單根纖維的力學(xué)性能進(jìn)行研究，對(duì)把握紡織品的最終力學(xué)性能具有重要的意義。
　　通過研究取得的主

2、要結(jié)論如下：
　　1、牛角瓜纖維的前處理對(duì)纖維性能的影響
　?。?）牛角瓜纖維經(jīng)過乙醇處理后，纖維的斷裂比強(qiáng)度、彈性模量都有所降低，斷裂伸長(zhǎng)率提高，纖維的親水性增加，纖維表面的成膜性能提升，為成膜劑在牛角瓜表面成膜提供了基礎(chǔ)。
　?。?）牛角瓜纖維經(jīng)過超聲波處理后，以乙醇作溶劑，纖維的彈性模量和斷裂比強(qiáng)度隨著隨著超聲波處理時(shí)間的增長(zhǎng)而下降，斷裂伸長(zhǎng)率則相反。
　　（3）牛角瓜纖維經(jīng)過不同濃度的碳酸鈉溶液處理后，纖

3、維的彈性模量和斷裂比強(qiáng)度隨著碳酸鈉溶液濃度的增大先減小后增大，纖維的斷裂伸長(zhǎng)率隨著碳酸鈉溶液濃度的增大先增大后減小。
　　2、不同工藝處理后水性聚氨酯對(duì)牛角瓜纖維性能的影響
　?。?）采用工藝一，不同濃度的水性聚氨酯溶液處理后，發(fā)現(xiàn)對(duì)纖維的斷裂比強(qiáng)度和彈性模量有較大影響，且隨著水性聚氨酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而增大，斷裂伸長(zhǎng)率則沒有顯著影響。掃描電鏡顯示，不同濃度水性聚氨酯溶液處理牛角瓜纖維后，并在牛角瓜纖維表面包覆，以20％和30

4、%的水性聚氨酯溶液包覆效果較佳。
　　（2）采用工藝二，用濃度5%、10%、20%、30%的水性聚氨酯溶液處理牛角瓜纖維，發(fā)現(xiàn)不同濃度的水性聚氨酯溶液對(duì)牛角瓜纖維的彈性模量、斷裂比強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率均有顯著影響，纖維的彈性模量由141.23 cN/dtex增大到338.17~788.43 cN/dtex，斷裂比強(qiáng)度由2.86 cN/dtex增加到5.97~21.05cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為1.67%~2.38%，且在牛角瓜纖維表

5、面的能形成光滑的薄膜，有助于牛角瓜纖維力學(xué)性能的提升。
　?。?）比較兩種不同的處理方式對(duì)牛角瓜纖維力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)工藝二處理后的牛角瓜纖維在提升纖維彈性模量、斷裂比強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率的效果均優(yōu)于工藝一。
　　3.物理成膜方式對(duì)牛角瓜纖維性能的影響
　?。?）用不同濃度的淀粉溶液、羧甲基淀粉鈉溶液、聚乙烯醇溶液處理牛角瓜纖維后，纖維的彈性模量和斷裂比強(qiáng)度都隨著溶液濃度的增大而增大，通過單因素方差分析發(fā)現(xiàn)，不同濃度的淀

6、粉溶液、羧甲基淀粉鈉溶液、聚乙烯醇溶液對(duì)牛角瓜纖維的彈性模量，斷裂比強(qiáng)度，斷裂伸長(zhǎng)率均有顯著影響。通過掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)不同濃度的淀粉、羧甲基淀粉鈉溶液、聚乙烯醇溶液處理牛角瓜纖維后，纖維表面均有一層膜粘附在纖維表面，且隨著溶液濃度的增加，在纖維表面所成的膜越來越厚。
　　（2）用不同聚合度的聚乙烯醇溶液處理牛角瓜纖維，聚乙烯醇的醇解度均為99%，聚合度分別為1700、2000、2400、2600，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在聚乙烯醇濃度相同

7、時(shí)，牛角瓜纖維的彈性模量、斷裂比強(qiáng)度、隨著聚乙烯醇聚合度的增加而增加，斷裂伸長(zhǎng)率反之。
　?。?）幾種成膜劑處理牛角瓜纖維對(duì)其力學(xué)性能的影響的比較
　　（a）比較淀粉溶液、羧甲基淀粉鈉溶液、聚乙烯醇溶液處理后的牛角瓜纖維的力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)在溶液濃度相同時(shí)，用聚乙烯醇溶液處理后的牛角瓜纖維的彈性模量、斷裂比強(qiáng)度最好，纖維斷裂伸長(zhǎng)率也是較好，這三種溶液處理效果排序?yàn)椋壕垡蚁┐既芤海爵燃谆矸垅c溶液＞淀粉溶液。
　　（b)淀粉

8、溶液、羧甲基淀粉鈉溶液、聚乙烯醇溶液處理牛角瓜纖維后，在牛角瓜纖維表面均覆蓋有一層薄膜，且溶液濃度相同時(shí)，聚乙醇溶液處理后，在牛角瓜纖維表面所成的膜是最佳的，所成的膜光滑、連續(xù)，對(duì)提高牛角瓜纖維的力學(xué)性能有較大的幫助。
　　4.網(wǎng)狀成膜方式對(duì)牛角瓜纖維力學(xué)性能的影響
　　（1）選用乙二胺、二乙烯三胺和間苯二胺做固化劑在常溫下固化環(huán)氧樹脂，用丙酮做稀釋劑，將環(huán)氧樹脂溶液體系稀釋成不同濃度的溶液，通過工藝二處理至牛角瓜纖維上，并