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1、高分子化学与物理高分子化学与物理 实验实验纤维细度、强度的测定纤维细度、强度的测定一、实验目的一、实验目的n n1. 1. 了解了解XD-1XD-1型振动式细度仪与型振动式细度仪与XQ-1XQ-1型纤维型纤维强伸度仪的工作原理。强伸度仪的工作原理。n n2. 2. 掌握掌握XD-1XD-1型振动式细度仪与型振动式细度仪与XQ-1XQ-1型纤维型纤维强伸度仪使用操作方法以及测定结果的数据强伸度仪使用操作方法以及测定结果的数据处理。处理。 二、实验原理二、实验原理 n nXD-1XD-1型振动式细度仪，是利用弦振动原理测定纤维线型振动式细度仪，是利用弦振动原理测定纤维线 密度的仪器，可直接显示线密
2、度单值、平均值和变异系密度的仪器，可直接显示线密度单值、平均值和变异系 数，外接打印机可打印测试结果。数，外接打印机可打印测试结果。n n本仪器与本仪器与XQ-1XQ-1型强伸度仪联机，可测定单根纤维的比型强伸度仪联机，可测定单根纤维的比 强度、初始模量和断裂比功。强度、初始模量和断裂比功。n n本仪器由微处理器控制，采用自激震荡原理，测试精度本仪器由微处理器控制，采用自激震荡原理，测试精度 高，操作简便，可减小人为试验误差。高，操作简便，可减小人为试验误差。n nXQ-1XQ-1型纤维强伸度仪（量程型纤维强伸度仪（量程100cN100cN或或200cN200cN或或300cN300cN），）
3、， 是测定纤维拉伸性能的试验仪器，可在纤维干态或湿态下进是测定纤维拉伸性能的试验仪器，可在纤维干态或湿态下进 行一次拉伸试验，显示强力、伸长率及定伸长负荷的单值、行一次拉伸试验，显示强力、伸长率及定伸长负荷的单值、 平均值和变异系数。并可在外接的打印机或绘图仪上打印各平均值和变异系数。并可在外接的打印机或绘图仪上打印各 次数据，绘出拉伸曲线。次数据，绘出拉伸曲线。n nXQ-1XQ-1型纤维强伸度仪与型纤维强伸度仪与XD-1XD-1型细度仪联机使用，可测定单型细度仪联机使用，可测定单 根纤维的比强度，并打中出各根纤维的初始模量和断裂比功根纤维的比强度，并打中出各根纤维的初始模量和断裂比功 。X
4、D-1XD-1型振动式细度仪原理：型振动式细度仪原理：n n纤维线密度：纤维线密度： 纤维的线密度是指纤维的粗细程度。纤维纤维的线密度是指纤维的粗细程度。纤维 和纱线的线密度有多种表示形式，一般采用与纱线截面积和纱线的线密度有多种表示形式，一般采用与纱线截面积 成比例的间接指标来表示。常用的指标有特克斯（号数）成比例的间接指标来表示。常用的指标有特克斯（号数） 、公制支数、英制支数、旦数。分定长制和定重制两类。、公制支数、英制支数、旦数。分定长制和定重制两类。a.a.支数支数 单位质量（以单位质量（以g g计）的纤维所具有的长度称支数，计）的纤维所具有的长度称支数， 一般用每克纤维所具有的支数
5、来表示。如一般用每克纤维所具有的支数来表示。如1g 1g 重的纤维长重的纤维长 100m100m，称，称100 100 支。不同纤维因密度不同不能用支数比较支。不同纤维因密度不同不能用支数比较 。b.b.细度细度 一定长度的纤维所具有的质量。细度的单位是特一定长度的纤维所具有的质量。细度的单位是特 克斯（克斯（textex），简称特。是指），简称特。是指1000m1000m长纤维所具有质量的长纤维所具有质量的 克数。纤维越细，细度越细，细度越小。如克数。纤维越细，细度越细，细度越小。如1000m1000m长的长的 纤维重纤维重5g5g，即为，即为5tex 5tex 。c.c.旦（旦（denie
6、rdenier） 符号位符号位D D 或或d d，是指，是指9000m9000m长的纤维所长的纤维所 具有质量的克数称为具有质量的克数称为“ “旦旦” ”；如；如9000m9000m长的纤维重长的纤维重3g3g，即，即 为为3d3d。根据振根据振动动动动理理论论论论，纤维纤维纤维纤维 弦振弦振动动动动的固有振的固有振动频动频动频动频 率率为为为为： 单单单单位位g/cmg/cm，l l单单单单位位cmcm，T T单单单单位位gcm/sgcm/s2 2，f f单单单单位位HHZ Z。线线线线密度密度单单单单位位转换为转换为转换为转换为 dtexdtex( (分特分特) )，张张张张力力T T单单
7、单单位位转换转换转换转换 成成cNcN( (厘牛厘牛 顿顿顿顿) )，上式改写，上式改写为为为为：= 2.510= 2.5108 8T/lT/l2 2f f2 2。当。当仪仪仪仪器振弦器振弦长长长长度度l l固定固定为为为为 20mm20mm时时时时，纤维线纤维线纤维线纤维线 密度密度为为为为=6. 2510=6. 25107 7T/fT/f2 2。或或式中：式中：l l为纤维的振弦长度；为纤维的振弦长度； 为纤维的线密度；为纤维的线密度；d d为纤维直径；为纤维直径； 为纤维所受张力；为纤维所受张力；E E为纤维杨氏模量。为纤维杨氏模量。 当纤维直径当纤维直径d d与长度与长度l l之比小得
8、多时，纤维固有振动频率可表示为之比小得多时，纤维固有振动频率可表示为XD-1XD-1型振动式细度仪结构图型振动式细度仪结构图XQ-1XQ-1型纤维强伸度仪原理：型纤维强伸度仪原理：n n纤维强力：绝对强力，纤维材料受拉伸至断裂时纤维强力：绝对强力，纤维材料受拉伸至断裂时，所能承受的最大负荷。单位：牛顿，厘牛顿，所能承受的最大负荷。单位：牛顿，厘牛顿(1(1牛顿牛顿=102=102厘牛顿厘牛顿) )。n n伸长率：断裂伸长率，纤维材料拉伸至断裂时的伸长率：断裂伸长率，纤维材料拉伸至断裂时的伸长量占拉伸前原长的百分率。伸长量占拉伸前原长的百分率。n n定伸长负荷：在规定条件下，使纤维材料及其制定伸
9、长负荷：在规定条件下，使纤维材料及其制品达到一定伸长时所需的力。以牛顿表示。品达到一定伸长时所需的力。以牛顿表示。细度仪与强伸度仪配合使用细度仪与强伸度仪配合使用 ：n n1 1、比强度：按单位质量计算的强度称为比强度。比强度单、比强度：按单位质量计算的强度称为比强度。比强度单 位用位用gf/texgf/tex或或cN/texcN/tex表示。表示。n n2 2、初始模量：初始模量是指纱线在受到的外力等于预张力、初始模量：初始模量是指纱线在受到的外力等于预张力 处的模量，是指纤维拉伸曲线的起始部分直线段的应力与处的模量，是指纤维拉伸曲线的起始部分直线段的应力与 应变的比值。初始模量的大小表示纤
10、维在小负荷作用下变应变的比值。初始模量的大小表示纤维在小负荷作用下变 形的难易程度，即纤维的刚性。纤维的初始模量是决定其形的难易程度，即纤维的刚性。纤维的初始模量是决定其 弯曲性能的重要因素，一般初始模量越低，则纤维越柔软弯曲性能的重要因素，一般初始模量越低，则纤维越柔软 ，其织物越适宜贴身穿。，其织物越适宜贴身穿。n n3 3、断裂比功：一是拉断单位体积纤维所需作的功。重量断、断裂比功：一是拉断单位体积纤维所需作的功。重量断 裂比功裂比功WwWw，是指拉断单位线密度与单位长度纤维材料所需，是指拉断单位线密度与单位长度纤维材料所需 做的功。做的功。n n变异系数，衡量各观测值变异程度一个统计量
11、。当进行两变异系数，衡量各观测值变异程度一个统计量。当进行两 个或多个资料变异程度的比较时，如果度量单位与平均数个或多个资料变异程度的比较时，如果度量单位与平均数 相同，可以直接利用标准差来比较。如果单位和（或）平相同，可以直接利用标准差来比较。如果单位和（或）平 均数不同时，比较其变异程度就不能采用标准差，而需采均数不同时，比较其变异程度就不能采用标准差，而需采 用标准差与平均数的比值（相对值）来比较。标准差与平用标准差与平均数的比值（相对值）来比较。标准差与平 均数的比值称为变异系数。均数的比值称为变异系数。XQ-1XQ-1型纤维强伸度仪结构图型纤维强伸度仪结构图XQ-1型纤维强伸度仪的下
12、夹持器每升降0.01mm，步进电机相应送入2个脉冲数。 四、实验步骤四、实验步骤n n1 1纤维细度仪的校准纤维细度仪的校准n n2 2纤维的细度测定纤维的细度测定n n3 3纤维的强度测定纤维的强度测定n n4 4纤维的比强度测定纤维的比强度测定五、实验结果和处理五、实验结果和处理参数单单位第一次第二次 第三次 平均值值 纤维细纤维细 度定伸长长(10%)负负荷最大伸长长率纤维纤维 强度 纤维纤维 比强度六、实验总结与思考六、实验总结与思考n n1.1.纤维细度仪的测定原理是什么？纤维细度仪的测定原理是什么？n n2.2.纤维比强度是怎样定义的纤维比强度是怎样定义的? ?n n3.3.纤维的细度测定过程中波动较大纤维的细度测定过程中波动较大，可能原因有哪些？，可能原因有哪些？n n4.4.纤维定伸长负荷的测定过程中无纤维定伸长负荷的测定过程中无读数，可能原因是什么？读数，可能原因是什么？
