莲纤维的结晶结构与理化性能的研究

概要： 3.3 莲纤维的一次拉伸测试 单根莲纤维典型的一次拉伸曲线如图1所示。由图看出，莲纤维的一次拉伸曲线与麻类的拉伸曲线相似。伸长与强力几乎成线性关系，符合虎克定律，几乎没有屈服变形阶段，拉伸断裂属于脆断。初始当外力较小时，由于分子链本身的伸长和无定形区中横向次价键产生的变形导致纤维伸长。由3.1及3.2测试所知，莲纤维的无定形区居多且大分子链沿轴向取向较好，所以当施加外力继续增加，横向连接键无法承受更大力发生键的断裂，同时大分子链已充分伸直无法承受进一步的拉伸而断裂，导致纤维断裂。整个拉伸阶段纤维的变形主要是纤维大分子链键长和键角的改变所致。变形的大小正比于外力的大小，即应力应变关系是线性的，服从虎克定律。 可以看出，莲纤维的断裂伸长率较小，平均值为2.60 %，与麻类的相近，低于棉、粘胶和天丝等纤维素纤维的断裂伸长率。尽管莲纤维的低结晶及小晶粒的结构能够使纤维的伸长增加，但由于分子链的取向度较高，破坏分子间结合力后产生的滑移较小使得纤维伸长率较低。莲纤维的断裂强度最大值为5.25 cN/dtex，最小值为1.07 cN/dtex，平均值为2.23N/dtex，与棉

　　3.3 莲纤维的一次拉伸测试

　　单根莲纤维典型的一次拉伸曲线如图1所示。由图看出，莲纤维的一次拉伸曲线与麻类的拉伸曲线相似。伸长与强力几乎成线性关系，符合虎克定律，几乎没有屈服变形阶段，拉伸断裂属于脆断。

　　初始当外力较小时，由于分子链本身的伸长和无定形区中横向次价键产生的变形导致纤维伸长。由3.1及3.2测试所知，莲纤维的无定形区居多且大分子链沿轴向取向较好，所以当施加外力继续增加，横向连接键无法承受更大力发生键的断裂，同时大分子链已充分伸直无法承受进一步的拉伸而断裂，导致纤维断裂。整个拉伸阶段纤维的变形主要是纤维大分子链键长和键角的改变所致。变形的大小正比于外力的大小，即应力应变关系是线性的，服从虎克定律。

　　可以看出，莲纤维的断裂伸长率较小，平均值为2.60 %，与麻类的相近，低于棉、粘胶和天丝等纤维素纤维的断裂伸长率。尽管莲纤维的低结晶及小晶粒的结构能够使纤维的伸长增加，但由于分子链的取向度较高，破坏分子间结合力后产生的滑移较小使得纤维伸长率较低。

　　莲纤维的断裂强度最大值为5.25 cN/dtex，最小值为1.07 cN/dtex，平均值为2.23N/dtex，与棉纤维的断裂强度（1.9~3.5 cN/dtex）接近。莲纤维的结晶度和晶粒尺寸远低于棉纤维的，使得大分子链间堆砌疏松，分子间作用力小，然而较高的分子链取向，又使其在纤维轴向方向具有较好的抵抗外力作用，总体的超分子结构使得莲纤维具有了与棉纤维接近的断裂强度。

　　莲纤维的最高初始模量为144.1cN/dtex，最低为12.9cN/dtex，平均值为78.5 cN/dtex，与棉纤维的68~93 cN/dtex接近，表明莲纤维的刚性低，柔韧性较好。主要原因是莲纤维的结晶度低，分子链间作用力低，且小晶粒结构使得纤维分子链易变形，致使纤维抵抗变形能力不高。

　　3.4 莲纤维的吸湿性能

　　莲纤维莲的吸湿性能遵循天然纤维素纤维的吸湿规律，吸放曲线走势与棉纤维的相似。吸放湿过程中莲纤维的回潮率始终高于棉纤维的。由吸湿到达平衡比放湿到达平衡的时间短， 50min 后棉纤维和莲纤维先后到达吸湿平衡，而两者到达放湿平衡所需的时间为120min。莲纤维由吸湿平衡获得的回潮率约为9.37%，由放湿平衡获得的回潮率则为12.30%。

　　莲纤维优异的吸湿性能与其超分子结构有关。莲纤维的结晶度低，无定形区居多，而吸湿主要发生在无定形区的结晶区表面，无定形区越大，吸湿性越强。同时莲纤维的小晶粒尺寸及其本身超细的直径使其比表面积较大，表面吸附能力强，更易吸收水分子。

　　3.5 莲纤维的耐酸性 计算机毕业论文

　　稀硫酸对莲纤维的作用很小。当硫酸浓度低于40%时，其失重率小于3%，当硫酸浓度在20%以下时，其断裂强力甚至高于未经处理的莲纤维的强力（1.95cN）,表面形态未发生明显变化。随着硫酸浓度增加，纤维水解程度增高，其质量损失增加，断裂强力不断下降，表面形态逐渐被破坏，出现凹凸不平。当硫酸浓度达到50%时，纤维失重率急剧增高，断裂强力下降明显。此时观察可见硫酸与纤维素的反应现象明显，反应中当硫酸浓度高达60%时，纤维失重愈加明显，且碎断到无法测试其强力，通过对表面形态的观察，发现纤维被严重破坏，表面出现大量凹槽。

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