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本文回顾了再生纤维素纤维的研究发展历史,介绍了竹纤维的研制和目前国内外最新研究动态。在此基础上测试分析了竹浆纤维的基本性能,包括形态结构、摩擦性、卷曲性、吸湿导电性、化学性、干湿态力学性能和热处理对其性能的影响。此外,还测试了竹纤维纱线的力学性能和拉伸速度对纱线拉伸性能的影响,建立了力学模型来模拟纱线的拉伸性能,并用模型参数的变化来描述纱线力学性能随拉伸速度变化的现象。
本文通过实验和分析得出:竹浆纤维的横截面接近圆形,边沿具有不规则锯齿,截面内布满了孔隙,纵向存在沟槽,无明显皮芯结构,吸湿导湿性能优良,吸放湿速度居各纤维之首;竹浆纤维比电阻小于化纤,耐酸碱性比棉纤维和粘胶纤维差;力学性能同普通粘胶相似,强度较低,湿强明显低于干强,湿伸大于干伸,湿态性能稳定性差,易产生塑性变形;纤维的干湿态拉伸应力-应变曲线属于低强高伸型,纤维表现出柔而弱的特性;湿热(热水)处理时的温度和时间对纤维的强度有一定影响,对纤维伸长几乎没有影响,干热(热空气)处理时的处理温度和时间对纤维的强度和伸长都有较大的影响,竹浆纤维耐湿热性能优于耐干热性能。竹纤维纱线的断裂强力较低,断裂伸长率大,强力和伸长的变异系数都较小,纱线性能比较稳定。在本实验拉伸测试的范围内,拉伸速度对拉伸实验结果的影响较大,随着拉伸速度的增加,纱线实测强力增大,伸长率减小。为了能更直接地反映拉伸过程的规律,本文建立的非线性粘弹性力学模型可以模拟纱线机械性能的变化,并可以描述纱线粘弹性现象。模型参数的变化代表了纱线力学性能的变化,模型中的松弛时间和粘滞系数随拉伸速率的增加明显下降,拉伸速率对弹簧的弹性模量影响不大。随着拉伸速率的增加纱线粘弹性能的非线性逐渐显著。