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　　（青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院 楊慶斌 孫亞寧）
　　[摘要]對(duì)天然竹纖維進(jìn)行熱處理實(shí)驗(yàn)，得出斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長、初始模量、斷裂功的變化與熱處理溫度和熱處理時(shí)間的關(guān)系，并與竹漿纖維的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，在溫度不超過110℃時(shí)溫度對(duì)天然竹纖維的力學(xué)性能影響不大，但在高溫處理時(shí)力學(xué)性能顯著變差，溫度和時(shí)間對(duì)力學(xué)性均有影響，熱處理時(shí)間超過20分鐘，力學(xué)性能顯著變差。
　　1引言
　　竹原纖維是指采用獨(dú)特的工藝從竹子中直接分離出來的纖維。一般是根據(jù)紡織廠采用的紡紗系統(tǒng)的不同，將天然的竹材鋸成生產(chǎn)上所需要的長度，采用機(jī)械、物理的方法去除竹子中的木質(zhì)素、多戊糖、竹粉、果膠等雜質(zhì)，從竹材中直接提取竹原纖維。竹原纖維與采用化學(xué)處理的方法生產(chǎn)的竹漿粘膠纖維(再生纖維素竹纖維)有著本質(zhì)上的區(qū)別。目前，有關(guān)竹漿纖維的研究主要是針對(duì)纖維本身性能和織物基本性能來進(jìn)行，有關(guān)竹原纖維的研究較少，主要是基于其紡紗工藝和成紗性能進(jìn)行研究。紡織品在后整理加工和使用中經(jīng)常要受到熱的作用，適宜的熱處理?xiàng)l件對(duì)實(shí)際生產(chǎn)是非常重要的，本文正是基于此目的，通過對(duì)不同熱處理溫度和時(shí)間下竹原纖維力學(xué)性能的分析確定后加工條件。
　　2實(shí)驗(yàn)樣品、實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)條件
　　2.1實(shí)驗(yàn)樣品
　　試驗(yàn)用竹原纖維為浙江麗水縉云南方竹木有限公司提供的采用物理，機(jī)械的方法制得的細(xì)度為6.01dtex的竹原纖維。
　　試驗(yàn)用竹漿纖維規(guī)格為河北省吉藁化纖公司生產(chǎn)的細(xì)度為1.67dtex，長度為38mm的棉型竹漿纖維。
　　2.2實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)條件
　　2.2.1竹原纖維的基本拉伸性能
　　試驗(yàn)儀器型號(hào)：YG001N型電子式單纖維強(qiáng)力儀
　　試驗(yàn)條件：拉伸力學(xué)性能測試按照GB/T14337—1993進(jìn)行。試樣的夾持長度為10mm,拉伸速度以試樣拉伸至斷裂所用時(shí)間為20（+2）秒為宜，竹原纖維設(shè)定為2mm/min，竹漿纖維設(shè)定為7mm/min，預(yù)加張力為0.5cN/tex，每試樣拉伸50次。
　　2.2.2竹原纖維熱處理后的力學(xué)性能
　　試驗(yàn)儀器型號(hào)：熔點(diǎn)儀、YG001N型電子式單纖維強(qiáng)力儀。
　　試驗(yàn)條件：纖維試樣呈伸直狀由玻璃片夾持，放置于熔點(diǎn)儀上，考慮到紡織纖維在實(shí)際加工和服用中的情況，選定70、100、120、140、160、180℃作為溫度測試點(diǎn)，選定10、20、30分鐘為熱處理時(shí)間。對(duì)經(jīng)過熱處理并冷卻48h的纖維在YG001N型電子式單纖維強(qiáng)力儀上進(jìn)行拉伸性能測試，測試指標(biāo)包括：斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率、斷裂功、初始模量。
　　3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)果分析
　　3.1竹原纖維基本力學(xué)拉伸性能
　　3.1.1竹原纖維一次力學(xué)拉伸性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：竹原纖維一次拉伸性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

　　測試結(jié)果表明，竹原纖維為高強(qiáng)低伸長型纖維，在常溫常態(tài)下，竹原纖維具有很高的強(qiáng)度，達(dá)到6.86cN/dtex，且竹原纖維有很高的初始模量，但它的伸長率低，僅有5.24%。吸濕后竹原纖維的強(qiáng)伸度發(fā)生變化。潤濕態(tài)的竹原纖維的斷裂強(qiáng)度是干態(tài)時(shí)的71.9%，斷裂伸長率比干態(tài)時(shí)高8.78%，濕態(tài)時(shí)的初始模量和斷裂功較之干態(tài)時(shí)也有明顯下降。
　　常態(tài)下的竹原纖維的強(qiáng)度明顯大于竹漿纖維，約為后者的2.96倍，而斷裂伸長率卻僅為竹漿纖維的21.2%。潤濕態(tài)時(shí)竹原纖維的強(qiáng)度、斷裂伸長率、初始模量、斷裂功等的變化與竹漿纖維的趨勢相同。潤濕態(tài)時(shí)竹原纖維的強(qiáng)度是竹漿纖維的2.31倍，斷裂伸長率為竹漿纖維的20.3%。圖1為竹原纖維和竹漿纖維干濕態(tài)拉伸曲線，從拉伸曲線的類型來說，竹原纖維和竹漿纖維的拉伸類別不同，竹原纖維屬于高強(qiáng)低伸長類型，但竹漿纖維屬于低強(qiáng)高伸長類型。此外竹原纖維初始模量較大，說明具有較大抵抗變形的能力。

　　3.2熱處理對(duì)竹原纖維力學(xué)性能的影響
　　3.2.1熱處理對(duì)竹原纖維強(qiáng)度的影響
　　熱處理溫度和時(shí)間對(duì)竹原纖維和竹漿纖維強(qiáng)度影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2、表3。

　　測試結(jié)果表明，隨著熱處理溫度逐漸上升，竹原纖維和竹漿纖維的斷裂強(qiáng)度均呈下降趨勢，且下降的程度很明顯。竹漿纖維在180℃處理30分鐘后強(qiáng)度下降了47.4%，竹原纖維在180℃處理30分鐘后強(qiáng)度下降了36.7%，竹漿纖維處理溫度低于120℃時(shí)強(qiáng)度下降不明顯，而高于此溫度纖維強(qiáng)度隨__________溫度和時(shí)間增加顯著降低。竹原纖維在處理溫度低于140℃時(shí)強(qiáng)度下降平緩，而高于此溫度纖維強(qiáng)度顯著下降，竹原纖維在140℃處理10分鐘后強(qiáng)度為原值的92%，而在160℃處理10分鐘后強(qiáng)度為原值時(shí)的78%。
　　3.2.2熱處理對(duì)竹原纖維斷裂伸長率的影響
　　熱處理溫度和時(shí)間對(duì)竹原纖維和竹漿纖維伸長率影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4、表5

　　表4、表5表明，隨著溫度上升及處理時(shí)間的增加，竹原纖維、竹漿纖維斷裂伸長率基本呈下降趨勢，這種趨勢不及強(qiáng)度明顯，下降程度也不大。竹原纖維在140℃以前，斷裂伸長率變化并不明顯，但溫度超過140℃時(shí)，隨處理時(shí)間的增加斷裂伸長表現(xiàn)出下降趨勢。在熱處理時(shí)間達(dá)到30分鐘條件下，竹原纖維斷裂伸長率隨溫度的升高有明顯的下降。
　　3.2.3熱處理對(duì)竹原纖維初始模量的影響
　　熱處理溫度和時(shí)間對(duì)竹原纖維及竹漿纖維初始模量影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6、表7。

表6 不同熱處理溫度和時(shí)間后竹原纖維初始模量(cN/dtex)數(shù)值

　　表6、表7表明，竹原纖維熱處理時(shí)，熱處理時(shí)間一定，隨熱處理溫度的升高，初始模量呈下降趨勢，下降程度較大。處理溫度一定時(shí)，不同處理時(shí)間對(duì)初始模量沒有明顯的影響。
　　竹漿纖維熱處理時(shí)初始模量沒有較明顯的變化，只有在大于180℃高溫時(shí)才表現(xiàn)出下降趨勢。
　　3.2.4熱處理對(duì)竹原纖維斷裂功的影響
　　熱處理溫度和時(shí)間對(duì)竹原纖維和竹漿纖維斷裂功影響見表8、表9。

　　如表8、表9所示，竹原纖維的拉伸斷裂功隨熱處理溫度的升高和時(shí)間的延長都呈下降趨勢，熱處理溫度達(dá)到140℃、熱處理時(shí)間達(dá)到20分下降程度很顯著，例如在180℃處理30分鐘后斷裂功下降了60%。
　　竹漿纖維的拉伸斷裂功隨熱處理溫度升高而下降，同斷裂伸長一樣，處理時(shí)間在低于120℃時(shí)斷裂功的變化不明顯，超過此溫度隨處理時(shí)間的延長而明顯降低。且在高溫較長時(shí)間處理后斷裂功的損失很大。
　　4結(jié)論
　　4.1竹原纖維一次拉伸性能
　　竹原纖維為高強(qiáng)低伸型纖維，在常溫干態(tài)下，竹原纖維具有很高的強(qiáng)度，達(dá)到6.86cN/dtex，且竹原纖維有很高的初始模量，但它的伸長率低，僅有5.24%。吸濕后竹原纖維的強(qiáng)伸度發(fā)生變化。濕態(tài)的竹原纖維的斷裂強(qiáng)度是干態(tài)時(shí)的71.9%，斷裂伸長率比干態(tài)時(shí)高8.78%，濕態(tài)時(shí)的初始模量和斷裂功較之干態(tài)時(shí)也有明顯下降
　　4.2不同熱處理溫度、時(shí)間對(duì)竹原纖維的力學(xué)性能影響
　　4.2.1熱處理對(duì)竹原纖維強(qiáng)度的影響
　　隨著熱處理溫度逐漸上升，竹原纖維的斷裂強(qiáng)度呈下降趨勢。當(dāng)熱處理溫度低于140℃時(shí)，竹原纖維斷裂強(qiáng)度下降平緩，而高于此溫度纖維強(qiáng)度顯著下降。在一定溫度時(shí)，竹原纖維的強(qiáng)度隨熱處理時(shí)間的增加而下降，處理竹原纖維時(shí)，長時(shí)間高溫?zé)崽幚碜饔檬蛊鋸?qiáng)度明顯下降。
　　4.2.2熱處理對(duì)竹原纖維斷裂伸長率的影響
　　隨著熱處理溫度和熱處理時(shí)間的增加，竹原纖維斷裂伸長率呈下降趨勢，在溫度低于140℃，竹原纖維斷裂伸長率變化并不明顯，但溫度超過140℃時(shí)，隨處理時(shí)間的增加，斷裂伸長表現(xiàn)出明顯下降趨勢。
　　4.2.3熱處理對(duì)竹原纖維初始模量的影響
　　竹原纖維熱處理時(shí)，處理時(shí)間一定，隨熱處理溫度的升高，初始模量呈下降趨勢，下降程度較大；處理溫度一定，不同處理時(shí)間對(duì)初始模量沒有明顯的影響。
　　4.2.4熱處理對(duì)竹原纖維斷裂功的影響
　　竹原纖維的拉伸斷裂功隨熱處理溫度的升高和熱處理時(shí)間的增加都呈下降趨勢。