苧麻織物與玻璃織物的力學(xué)性能研究

在過去十幾年中，天然纖維憑借優(yōu)良的力學(xué)性能、巨大的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)、對(duì)化學(xué)物質(zhì)的抵抗性以及其低成本低密度的優(yōu)勢(shì)逐漸引起了各國(guó)人民對(duì)它的研究興趣[1-2]。我國(guó)有著豐富的苧麻資源，作為天然纖維的一種，苧麻纖維因其優(yōu)良的沖擊性能、抗拉強(qiáng)度、較高的比模量和很小的比重、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，適合用作復(fù)合材料的增強(qiáng)材料[3]。但由于其力學(xué)、化學(xué)性能等較差，目前整體的應(yīng)用仍十分有限。相比來(lái)看，玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在各類產(chǎn)業(yè)中的運(yùn)用則更加廣泛。例如SMC與GMT（玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性片材）模壓汽車零部件、高壓玻璃鋼管、CNG（壓縮天氣）瓶等產(chǎn)品已有長(zhǎng)足發(fā)展[4]。然而玻璃纖維復(fù)合材料在生產(chǎn)制造中污染較大，在注重環(huán)保的今天其大規(guī)模應(yīng)用也有一定的局限性。

    目前對(duì)于兩種不同增強(qiáng)材料的力學(xué)性能的比較研究尚不深入。由于材料的拉伸性能是反映材料力學(xué)性能的重要指標(biāo)，同時(shí)材料拉伸性能與材料其他力學(xué)性能之間有一定正相關(guān)關(guān)系，一般可以用材料拉伸性能的優(yōu)劣來(lái)大致表征材料力學(xué)性能的高低[4-5]，故本文對(duì)苧麻布與玻璃纖維布的力學(xué)性能進(jìn)行了深入的研究，以此比較二者的力學(xué)性能。

    1試驗(yàn)

    1.1材料

    三種不同規(guī)格的苧麻布（湖南岳陽(yáng)洞庭集團(tuán)生產(chǎn)）：苧麻布1（28tex×28tex），苧麻布2（28tex×28tex），苧麻布3（42tex×42tex）。

    兩種玻璃纖維布的規(guī)格是：玻璃纖維布1的經(jīng)緯密度16×14，玻璃纖維布2的經(jīng)緯密度是30×25。

    1.2方法和儀器

    1.2.1苧麻布及玻璃纖維布經(jīng)緯密度測(cè)試試驗(yàn)

    本試驗(yàn)參照ASTMD3375—2003a機(jī)織物經(jīng)緯密度的標(biāo)準(zhǔn)試樣方法。

    試驗(yàn)儀器：Y511B型織物密度鏡。

    試驗(yàn)步驟：1）將苧麻布平展的鋪開在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，并用重物固定四角。2）確定對(duì)角線。在織物中確定一條對(duì)角線，并在對(duì)角線上任意取五個(gè)點(diǎn)。3）通過織物密度鏡，在點(diǎn)觀察并統(tǒng)計(jì)寬度為25mm，長(zhǎng)度為25mm的經(jīng)緯紗根數(shù)。

    1.2.2苧麻布及玻璃纖維布織物單位面積重量測(cè)量試樣試驗(yàn)

    本試驗(yàn)參考ASTMD3776-1996（2002）中織物單位面積質(zhì)量（重量）的測(cè)量方法，目的是求出每種織物的密度，從而結(jié)合斷裂的應(yīng)力計(jì)算出每種織物的比模量。

    試驗(yàn)儀器：主要采用JA3003電子天平（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司）。

    試樣準(zhǔn)備：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，在每種試樣中剪下120mmx120mm的樣品，并將其分為60mmX60mm的四塊樣品，要求剪裁準(zhǔn)確。

    試驗(yàn)方法：1）將準(zhǔn)備好的小樣分別稱量，并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。2）通過計(jì)算公式計(jì)算單位面積重量。

    通過計(jì)算得出苧麻布的平均密度1.5g/cm3，玻璃纖維布密度取2.5g/cm3。

    1.2.3苧麻布及玻璃纖維布的斷裂強(qiáng)力伸長(zhǎng)測(cè)試

    本試驗(yàn)參考ASTMD5035-1995（2003）紡織織物斷裂強(qiáng)力和伸長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)（StandardTestMethodforBreakingForceandElongationofTextileFabrics（StripMethod））。

    試驗(yàn)儀器：采用美國(guó)INSTRON公司生產(chǎn)的強(qiáng)力測(cè)試機(jī)（systemIDnumber3369P9522），使用配套的1KN鉗口。

    試樣準(zhǔn)備：1）剪裁寬35mm,長(zhǎng)150mm的樣品經(jīng)緯向各5個(gè)。2）兩邊扯去數(shù)量基本相等的紗線，使樣品寬度為25mm。

    試驗(yàn)方法：1）設(shè)置儀器的跨距（75±1）mm，拉伸速度（300±10）mm/min，預(yù)張力調(diào)整為2N。為了達(dá)到試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求將氣泵調(diào)整到90PSI（PSI英文全稱為Poundspersquareinch，表示磅/平方英寸，是一個(gè)壓強(qiáng)的單位，90PSI指的是鉗口對(duì)材料的夾持壓力的大小），并要保證樣品在兩鉗口夾持狀態(tài)下的垂直度。