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【本科论文】关于超声波处理对棉纤维力学性能影响研究(论文范本)

星级: ★★★★★ 期刊: 《纺织报告》作者:陈国强浏览量:3337 论文级别:经典本章主题:棉纤维和超声波原创论文: 5156论文网时间:2008年11月28日审核稿件编辑:Walter本文版权归属:www.5156chinese.cn 分享次数:3356 评论次数: 1850

导读:现在请大家一起欣赏本篇文章棉纤维和超声波专业方面的毕业论文范文,为广大学生们写作毕业论文是提供参考帮助。

陈国强

(江西服装学院,江西南昌330201)

【摘 要】本文利用超声波对处在蒸馏水的棉纤维进行处理,观

本篇关于超声波处理对棉纤维力学性能影响研究论文范文综合参考评定如下
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察、测试计算棉纤维的微观形貌与聚合度、分子量与断裂强力.研究表明,棉纤维经过在蒸馏水静止侵泡、在蒸馏水中经超声波处理后,其天然转曲的扭曲率均呈现下降趋势,而纤维直径、反光强度增加.两种实验方式的棉纤维在0。5 小时处,断裂强力都略有上升,其后在蒸馏水静止侵泡处理的棉纤维,其聚合度、分子量与断裂强力变化不大,而经超声波处理后的棉纤维均有较大幅度的降低.

【关键词】 棉纤维;超声波;微观形貌;聚合度;力学性能

【中图分类号】 TS101。921

【文献标识码】 A

棉纤维以其较高的强度、较好的透气性与耐热性,及其染色容易,色谱齐全,色泽鲜艳,被广泛应用各类高档服饰品中.随着生活水平的提高,人们对服装的舒适性以及力学性能,也提出了新的要求[1].本文以南阳产二级锯齿白棉为材料,分析棉纤维在超声波的作用下微观形貌与力学性能变化,为棉纤维的改性与新的利用开发途径提供一定的参考依据.

1 实验部分

1。1 实验材料

南阳产二级锯齿白棉;规格:长度29mm,主体马克隆值级A 级.

1。2 实验仪器

数字三维视频显微镜 KH-7700( 日本HIROX( 浩视) 公司)、KQ-500DE 型数控超声波清洗器(昆山市超声波仪器有限公司)、101 型电热鼓风干燥箱(北京市永光明医疗器械厂)、FR-1204 恒温恒湿试验箱(上海发瑞仪器科技有限公司)、NDJ-1 旋转粘度计(上海右一仪器有限公司)、XQ-1 型纤维强伸度仪(上海新纤仪器公司).

1。

超声波处理对棉纤维力学性能影响研究
棉纤维和超声波毕业论文目录格式

3 实验方法

1。3。1 棉纤维的超声波处理

分别取棉纤维10g 投入到装有100ml 蒸馏水的250ml 两个烧杯中,将其中一只烧杯放在KQ-500DE 型数控超声波清洗器内,(实验条件:水温20℃,超声 频f 为25KHz),另一只放置在静止水温20℃的水浴锅中,分别在0。5 小时、1 小时、1。5小时、2 小时、2。5 小时、3 小时、3。5 小时、4 小时、4。5 小时、5 小时、5。5 小时、6 小时、6。5 小时的时间段各取出少量试样,分别在101 型电热鼓风干燥箱在温度20℃的条件下烘干.

1。3。2 纤维微观形貌观察

分别取实验点为5 小时的棉纤维试样数根(经过实验照片观察,超过试样超过5 小时后,棉纤维的直径与天然转曲的扭曲率几乎保持恒定值.因此实验试样的选取时间点为5 小时的纤维试样,在倍率为500 倍的条件下观察未经处理的棉纤维、在蒸馏水静止浸泡的棉纤维与在蒸馏水中经超声波处理的棉纤维进行微观形貌观察.

1。3。3 聚合度计算

分别取实验点为6。5 小时后烘干的棉纤维与未经任何处理烘干的棉纤维在FR-1204 恒温恒湿试验箱20℃,相对湿度65% 的条件预调湿24 小时.调节哈氏切片器步长,以每次半格的步长旋进将三类试样切成薄片.

在20℃,相对湿度65% 的条件下分别称去棉纤维0。324g,分别置于50ml 棕色实验瓶中.另称取干燥洁净的铜丝粉末3g 投入到三个实验瓶中,并加入蒸馏水15ml 与15ml 的1mol 的铜乙二胺溶液.用纯净的氮气去除实验瓶内的空气后,将实验瓶盖塞紧.将塞紧瓶盖的实验瓶放到振荡器中充分摇动2 小时,使棉纤维充分溶解.

利用NDJ-1 旋转粘度计在(30±0。2℃)的恒温水浴中依据GB/T 1632-93 的国家标准对棉纤维的粘度η [2] 进行测量,每种实验样品测量十次,取其平均值为最终粘度值,依据下列公式1 分别计算出2 种纤维的特性黏度[η ][3], 依据公式2[4] 计算粘均相对分子量 M η ,依据公式3[5] 计算聚合度 D  P η .

式中,[η ]—特性黏度,ηsp —增比黏度,ηr —相对黏度,c—溶液浓度(0。1g/100ml)

1。3。4 力学性能

实验前,将未经处理的棉纤维与各个实验点在蒸馏水静止浸泡的棉纤维和在蒸馏水中经超声波处理的棉纤维烘干后的棉纤维在恒温恒湿试验箱中预调湿24 小时,温度20℃,相对湿度65%RH;夹持长度20mm;拉伸速度V=20mm/min;预张力0。2cN/tex 的实验条件实验.实验采用拉伸模式为等加伸长率拉伸方法(CRE),进行了三组实验,每组30根为一组,实验结果取其平均值.

2 结果与讨论

2。1 形貌观察

由图1、图2、图3 纤维纵向的微观形貌可以明显看出,未经处理的棉纤维纤维直径小于实验点为5 小时的在蒸馏水静止侵泡的棉纤维的直径.实验点为5 小时的在蒸馏水静止侵泡的棉纤维的直径小于实验点为5 小时的在蒸馏水经超声波处理的棉纤维纤维直径.

由依据图1

棉纤维专业本科论文如何写
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、图2、图3 纤维纵向的微观形貌照片可以计算出未经处理的棉纤维、实验点为5 小时的在蒸馏水静止侵泡的棉纤维、在蒸馏水中经超声波处理的棉纤维的扭曲率分别为78%、69%、57%,棉纤维的纵向天然转曲的扭曲率经过不同实验处理方法呈现下降趋势.同时,从图中也可以看到经过处理后,棉纤维表面平滑度提高,反射光的能力进一步增强.这是由于棉纤维经过处理以后,纤维的横截面也有腰圆形逐渐变成椭圆形,甚至圆形.使得棉纤维的表面曲率增大,使得对光线的漫反射转变为对光线的定向反射,进而改变了棉纤维光泽.

2。2 聚合度计算

由表1 的聚合度测试结果可以看出,经蒸馏水浸泡处理的棉纤维的聚合度和分子量几乎没有变化,而经过超声波处理后,纤维的聚合度和分子量都有大幅度降低.这是因为棉纤维在超声波作用下,水分子的布朗运动剧烈程度增大,冲击碰撞能量的不断积累,造成了纤维结构的变化,依据波能与振动动能与弹性势能的关系[6]

式中,ρ —液体的密度,A—超声波振幅, —超声波振动频率,t —时间,x —超声波传播的距离,v —超声波在液体中的传播速度纤维放置在同一容器中, 所以式中dV 和是相同的,本次实验超声波频f为25KHz,超声波在介质水中的的传播速度c 一般为1500m/s,依据公式c=f 计算其波长为6。0cm,由上式可知,棉纤维经超声波处理所受到撞击的能量比在静止的水中大10 个数量级以上[7].因此,由于各种微粒的撞击,使得经超声波处理的棉纤维的损伤远大于未处理的棉纤维与在蒸馏水中静止浸泡的损伤.

由均方末端距理论可知,经过超声波处理纤维的聚合度降低,在分子链段长度不变的情况下,分子结构重复单位重复数的降低,代表分子结构重复长度增加,分子的柔顺性增大,因此可知,超声波的处理使得纤维的刚性降低,柔顺性增加.

2。3 力学性能

利用origin 软件对表1 所列断裂强力随时间变化进行绘图,结果如图4 所示,从图中可以明显的看出,2 种处理方式的棉纤维在0。5 小时处,断裂强力都有略微上升,这是因为棉纤维在水中大分子链间的氢键被拆散,大分子进行重新取向排列,在新的位置上建立起新的分子键,经过清洗烘干,已取向排列的纤维间的氢键被固定下来( 是在更为自然,稳定的状态下被固定下来的),这时的纤维处于较低的能量状态,因此纤维的断裂强力略有增加.

随着时间的持续,在蒸馏水中静止浸泡的棉纤维的断裂强力随时间变化几乎不大,这是因为在经过0。5 小时,纤维的能量处于较低的状态,在没有新的能量的介入条件下,棉纤维的分子结构一直处于稳定状态,因此其断裂强力也没有较大的变化.

在超声波处理的作用下,棉纤维在超声波能量的作用下,纤维的结晶度与晶粒尺寸都有所降低,同时由于布朗运动,粒子运动冲击碰撞能量的积累,使纤维的断裂强力有了较大幅度的降低.

利用Gauss 公式进行多项式拟合,得公式5y=42。84194+ (-419。23046/(13。42613×sqrt(t/2)))×exp(-2×((t-6。572)/13。42613)^2) 公式5对公式5 进行求取其倒数,可以确定在2 小时左右,其斜率最低,即此刻纤维的强度下降幅度最大,这是因为在1。5-2 小时时,纤维的分子结构结晶度与晶粒尺寸减小最为明显,导致纤维断裂强力下降幅度较大.

3实验结论

3。1棉纤维在蒸馏水静止浸泡、在蒸馏水中经超声波处理后,其天然转曲的扭曲率均呈现下降趋势,而纤维直径、反光强度略有增加.

3。2两种处理方式的棉纤

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维在0。5 小时处,断裂强力都有略微上升,其后在蒸馏水静止浸泡处理的棉纤维,纤维的聚合度、分子量与断裂强力变化不大,而经超声波处理后的棉纤维均有较大幅度的降低.同时可以推知,经过超声波处理后的棉纤维,纤维的柔顺性增加.

[ 参考文献 ]

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