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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. 了解了解XD-1型振动式细度仪与型振动式细度仪与XQ-1型纤维强型纤维强伸度仪的工作原理。伸度仪的工作原理。n n2. 掌握掌握XD-1型振动式细度仪与型振动式细度仪与XQ-1型纤维强型纤维强伸度仪使用操作方法以及测定结果的数据处理。伸度仪使用操作方法以及测定结果的数据处理。 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密型振动式细度仪，是利用弦振动原理测定纤维线密型振动式细度仪，是利用弦振动原理测定纤维线密型振动式细度仪，是利用弦振
2、动原理测定纤维线密度的仪器，可直接显示线密度单值、平均值和变异系数，度的仪器，可直接显示线密度单值、平均值和变异系数，度的仪器，可直接显示线密度单值、平均值和变异系数，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。外接打印机可打印测试结果。外接打印机可打印测试结果。外接打印机可打印测试结果。n n本仪器与本仪器与本仪器与本仪器与XQ-1XQ-1型强伸度仪联机，可测定单根纤维的比强型强伸度仪联机，可测定单根纤维的比强型强伸度仪联机，可测定单根纤维的比强型强伸度仪联机，可测定单根纤维的比强度、初始模量和断裂比功。度、初始模量和断裂比功。度、初始模量和断裂比功。度、初始
3、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，测试精度高，本仪器由微处理器控制，采用自激震荡原理，测试精度高，本仪器由微处理器控制，采用自激震荡原理，测试精度高，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。操作简便，可减小人为试验误差。操作简便，可减小人为试验误差。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（量程型纤维强伸度仪（量程型纤维强伸度仪（量程100cN100cN或或或或200cN200cN或或或或300cN300cN），是），是），是），是测定纤维拉伸性能的试验仪器，可在纤维干态或湿态下
4、进行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、平一次拉伸试验，显示强力、伸长率及定伸长负荷的单值、平一次拉伸试验，显示强力、伸长率及定伸长负荷的单值、平一次拉伸试验，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次均值和变异系数。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。数据
5、，绘出拉伸曲线。数据，绘出拉伸曲线。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，可测定单根型细度仪联机使用，可测定单根型细度仪联机使用，可测定单根型细度仪联机使用，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。纤维的比强度，并打中出各根纤维的初始模量和断裂比功。纤维的比强度，并打中出各根纤维的初始模量和断裂比功。纤维的比强度，并打中出各根纤维的初始模量和断裂比功。XD-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：纤维线密度：纤维线密度： 纤维的线密度是指纤
6、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）、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
7、、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。公制支数、英制支数、旦数。分定长制和定重制两类。a.a.支数支数支数支数 单位质量（以单位质量（以单位质量（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，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来表示。如一般用每克纤维所具有的支数来表示。如一般用每克纤维所具有的支数来表示。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重的纤维长重的纤维长100m100m，称，称，称，称100 100 支。不同纤维因密度不同不能用支
8、数比较。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。支。不同纤维因密度不同不能用支数比较。b.b.细度细度细度细度 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（克斯（克斯（textex），简称特。是指），简称特。是指），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。如克数。纤维越细，
9、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长的长的长的长的纤维重纤维重纤维重纤维重5g5g，即为，即为，即为，即为5tex 5tex 。c.c.旦（旦（旦（旦（denierdenier） 符号位符号位符号位符号位D D 或或或或d d，是指，是指，是指，是指9000m9000m长的纤维所长的纤维所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具有质量的克数称为具有质量的克数称为“ “旦旦旦旦” ”；如；如；如；如9000m9000m长的纤维重长的纤维重长的纤维重长的纤维重3g3g，即为即为即为即为3d3d。根据振根据振根据振根据振动动动动理理理理
10、论论论论，纤维纤维纤维纤维弦振弦振弦振弦振动动动动的固有振的固有振的固有振的固有振动频动频动频动频率率率率为为为为： 单单单单位位位位g/cmg/cm，l l单单单单位位位位cmcm，T T单单单单位位位位gcm/sgcm/s2 2，f f单单单单位位位位HHZ Z。 线线线线密度密度密度密度单单单单位位位位转换为转换为转换为转换为dtexdtex( (分特分特分特分特) )，张张张张力力力力T T单单单单位位位位转换转换转换转换成成成成cNcN( (厘牛厘牛厘牛厘牛顿顿顿顿) )，上式改写，上式改写，上式改写，上式改写为为为为：= 2.510= 2.5108 8T/lT/l2 2f f2 2
11、。当。当。当。当仪仪仪仪器振弦器振弦器振弦器振弦长长长长度度度度l l固定固定固定固定为为为为20mm20mm时时时时，纤维线纤维线纤维线纤维线密度密度密度密度为为为为=6. 2510=6. 25107 7T/fT/f2 2。或或或或式中：式中：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；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；为纤维直径；为纤维直径； 为纤维所受张力；为纤维所受张力；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。为纤维杨氏模量。为纤维杨氏模量。当纤维直
12、径当纤维直径当纤维直径当纤维直径d d与长度与长度与长度与长度l l之比小得多时，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之比小得多时，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型振动式细度仪结构图型振动式细度仪结构图XQ-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，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
13、荷。单位：牛顿，厘牛顿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牛牛牛牛顿顿顿顿=102=102厘牛顿厘牛顿厘牛顿厘牛顿) )。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。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长负荷：在规定条件下，使纤维材料及其制定伸长负荷：在规定条件下，使纤维材料及其制定伸长负荷：
14、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。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、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。比强度单位用位用位用位用gf/texgf/tex或或或或cN/texcN/tex表示。表示。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
15、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、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应处的模量，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维在小负荷作用下变形的变的比值。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
16、初始模量是决定其弯曲性难易程度，即纤维的刚性。纤维的初始模量是决定其弯曲性难易程度，即纤维的刚性。纤维的初始模量是决定其弯曲性难易程度，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，其织物能的重要因素，一般初始模量越低，则纤维越柔软，其织物能的重要因素，一般初始模量越低，则纤维越柔软，其织物能的重要因素，一般初始模量越低，则纤维越柔软，其织物越适宜贴身穿。越适宜贴身穿。越适宜贴身穿。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、断裂比功：一是拉断单位体积纤维所需作的功。重
17、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，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。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。当进行两个变异系数，衡量各观测值变异程度一个统计量。当进行两个变异系数，衡量各观测值变异程度一个统计量。当进行两个变异系数，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相同，或多个资料变异程度的比较时，如果度量单位与平均
18、数相同，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，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）平均数不同可以直接利用标准差来比较。如果单位和（或）平均数不同可以直接利用标准差来比较。如果单位和（或）平均数不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，而需采用标准差与时，比较其变异程度就不能采用标准差，而需采用标准差与时，比较其变异程度就不能采用标准差，而需采用标准差与时，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。标准差与平均数的比值称平均数的比值（相
19、对值）来比较。标准差与平均数的比值称平均数的比值（相对值）来比较。标准差与平均数的比值称平均数的比值（相对值）来比较。标准差与平均数的比值称为变异系数。为变异系数。为变异系数。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夹持器每升降型纤维强伸度仪的下夹持器每升降0.01mm，步进电机相应送入，步进电机相应送入2个脉冲数。个脉冲数。 四、实验步骤四、实验步骤n n1纤维细度仪的校准纤维细度仪的校准n n2纤维的细度测定纤维的细度测定n n3纤维的强度测定纤维的强度测定n n4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参数单单位位第一次第一次第二次第二次 第三次第三次 平均平均值值纤维细纤维细度度定伸定伸长长(10%)负负荷荷最大伸最大伸长长率率纤维纤维强强度度 纤维纤维比比强强度度六、实验总结与思考六、实验总结与思考n n1.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.纤维比强度是怎样定义的纤维比强度是怎样定义的?n n3.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.纤维定伸长负荷的测定过程中无读纤维定伸长负荷的测定过程中无读数，可能原因是什么？数，可能原因是什么？
