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　　（青島大學紡織服裝學院 楊慶斌 孫亞寧）
　　[摘要]對天然竹纖維進行熱處理實驗，得出斷裂強度、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間的關系，并與竹漿纖維的實驗結(jié)果進行對比。結(jié)果表明，在溫度不超過110℃時溫度對天然竹纖維的力學性能影響不大，但在高溫處理時力學性能顯著變差，溫度和時間對力學性均有影響，熱處理時間超過20分鐘，力學性能顯著變差。
　　1引言
　　竹原纖維是指采用獨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，有關竹漿纖維的研究主要是針對纖維本身性能和織物基本性能來進行，有關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，適宜的熱處理條件對實際生產(chǎn)是非常重要的，本文正是基于此目的，通過對不同熱處理溫度和時間下竹原纖維力學性能的分析確定后加工條件。
　　2實驗樣品、實驗儀器及實驗條件
　　2.1實驗樣品
　　試驗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，機械的方法制得的細度為6.01dtex的竹原纖維。
　　試驗用竹漿纖維規(guī)格為河北省吉藁化纖公司生產(chǎn)的細度為1.67dtex，長度為38mm的棉型竹漿纖維。
　　2.2實驗儀器及實驗條件
　　2.2.1竹原纖維的基本拉伸性能
　　試驗儀器型號：YG001N型電子式單纖維強力儀
　　試驗條件：拉伸力學性能測試按照GB/T14337—1993進行。試樣的夾持長度為10mm,拉伸速度以試樣拉伸至斷裂所用時間為20（+2）秒為宜，竹原纖維設定為2mm/min，竹漿纖維設定為7mm/min，預加張力為0.5cN/tex，每試樣拉伸50次。
　　2.2.2竹原纖維熱處理后的力學性能
　　試驗儀器型號：熔點儀、YG001N型電子式單纖維強力儀。
　　試驗條件：纖維試樣呈伸直狀由玻璃片夾持，放置于熔點儀上，考慮到紡織纖維在實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，選定10、20、30分鐘為熱處理時間。對經(jīng)過熱處理并冷卻48h的纖維在YG001N型電子式單纖維強力儀上進行拉伸性能測試，測試指標包括：斷裂強度、斷裂伸長率、斷裂功、初始模量。
　　3實驗結(jié)果及結(jié)果分析
　　3.1竹原纖維基本力學拉伸性能
　　3.1.1竹原纖維一次力學拉伸性能實驗結(jié)果
　　實驗結(jié)果：竹原纖維一次拉伸性能實驗結(jié)果見表1。

　　測試結(jié)果表明，竹原纖維為高強低伸長型纖維，在常溫常態(tài)下，竹原纖維具有很高的強度，達到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伸度發(fā)生變化。潤濕態(tài)的竹原纖維的斷裂強度是干態(tài)時的71.9%，斷裂伸長率比干態(tài)時高8.78%，濕態(tài)時的初始模量和斷裂功較之干態(tài)時也有明顯下降。
　　常態(tài)下的竹原纖維的強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)時竹原纖維的強度、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)時竹原纖維的強度是竹漿纖維的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，竹原纖維屬于高強低伸長類型，但竹漿纖維屬于低強高伸長類型。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熱處理對竹原纖維力學性能的影響
　　3.2.1熱處理對竹原纖維強度的影響
　　熱處理溫度和時間對竹原纖維和竹漿纖維強度影響實驗結(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分鐘后強度下降了47.4%，竹原纖維在180℃處理30分鐘后強度下降了36.7%，竹漿纖維處理溫度低于120℃時強度下降不明顯，而高于此溫度纖維強度隨__________溫度和時間增加顯著降低。竹原纖維在處理溫度低于140℃時強度下降平緩，而高于此溫度纖維強度顯著下降，竹原纖維在140℃處理10分鐘后強度為原值的92%，而在160℃處理10分鐘后強度為原值時的78%。
　　3.2.2熱處理對竹原纖維斷裂伸長率的影響
　　熱處理溫度和時間對竹原纖維和竹漿纖維伸長率影響的實驗結(jié)果見表4、表5

　　表4、表5表明，隨著溫度上升及處理時間的增加，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，隨處理時間的增加斷裂伸長表現(xiàn)出下降趨勢。在熱處理時間達到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熱處理對竹原纖維初始模量的影響
　　熱處理溫度和時間對竹原纖維及竹漿纖維初始模量影響的實驗結(jié)果見表6、表7。

表6 不同熱處理溫度和時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，熱處理時間一定，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，不同處理時間對初始模量沒有明顯的影響。
　　竹漿纖維熱處理時初始模量沒有較明顯的變化，只有在大于180℃高溫時才表現(xiàn)出下降趨勢。
　　3.2.4熱處理對竹原纖維斷裂功的影響
　　熱處理溫度和時間對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間的延長都呈下降趨勢，熱處理溫度達到140℃、熱處理時間達到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，處理時間在低于120℃時斷裂功的變化不明顯，超過此溫度隨處理時間的延長而明顯降低。且在高溫較長時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
　　竹原纖維為高強低伸型纖維，在常溫干態(tài)下，竹原纖維具有很高的強度，達到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伸度發(fā)生變化。濕態(tài)的竹原纖維的斷裂強度是干態(tài)時的71.9%，斷裂伸長率比干態(tài)時高8.78%，濕態(tài)時的初始模量和斷裂功較之干態(tài)時也有明顯下降
　　4.2不同熱處理溫度、時間對竹原纖維的力學性能影響
　　4.2.1熱處理對竹原纖維強度的影響
　　隨著熱處理溫度逐漸上升，竹原纖維的斷裂強度呈下降趨勢。當熱處理溫度低于140℃時，竹原纖維斷裂強度下降平緩，而高于此溫度纖維強度顯著下降。在一定溫度時，竹原纖維的強度隨熱處理時間的增加而下降，處理竹原纖維時，長時間高溫熱處理作用使其強度明顯下降。
　　4.2.2熱處理對竹原纖維斷裂伸長率的影響
　　隨著熱處理溫度和熱處理時間的增加，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，隨處理時間的增加，斷裂伸長表現(xiàn)出明顯下降趨勢。
　　4.2.3熱處理對竹原纖維初始模量的影響
　　竹原纖維熱處理時，處理時間一定，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，不同處理時間對初始模量沒有明顯的影響。
　　4.2.4熱處理對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間的增加都呈下降趨勢。