纖維的表面性質(zhì)

纖維的表面性質(zhì)第一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三纖維的表面性狀是構(gòu)筑纖維集合體的客觀基礎(chǔ)。纖維的表面是外力，光、熱輻射，電磁和液、汽體作用的直達部位和主要載體。纖維表面同時也是發(fā)生老化、破壞、產(chǎn)生缺陷的主體。第二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三第一節(jié)纖維表面的內(nèi)涵一、表面的基本概念二、纖維表面涉及的內(nèi)容第三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三一、表面的基本概念所謂纖維表面是指纖維表層0.5~5nm內(nèi)的組成、結(jié)構(gòu)和其亞微米尺度及其以下的表觀形態(tài)。顯然，是微尺度（micro-scale），確切地說是形態(tài)亞微米尺度（submicro-scale）、厚度納米尺度（nanoscale）和分子尺度（molecularscale）。纖維表面結(jié)構(gòu)與組成是非對稱和不均勻的。1.纖維表面的定義第四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三相對來說，界面要厚得多，因為其至少有兩個“表面”完成過渡。但兩個表面的過渡互為“溶合”，或晶體缺陷的界面，其厚度亦可與純表面一樣，甚至更小。一、表面的基本概念1.纖維表面的定義第五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三2.表面能一、表面的基本概念所謂表面能，又稱表面自由能，是指形成單位面積表面所消耗的功。第六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三二、纖維表面涉及的內(nèi)容纖維表面主要涉及表面結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)和表面表征方法。1.纖維表面結(jié)構(gòu)內(nèi)涵纖維表面結(jié)構(gòu)包括要素：表面厚度、表面形態(tài)、表面組成和表面結(jié)構(gòu)（狹義的）。表面形態(tài)是表層的外輪廓，同樣是微尺度的，但跨度較大，在原子尺度～亞微米尺度范圍內(nèi)，如掃描隧道電子顯微鏡STM（Scanningtunnelingmicroscope）或原子力顯微鏡AFM（Atomicforcemicroscope）所看到的表面原子排列輪廓。第七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三第八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三二、纖維表面涉及的內(nèi)容2.纖維表面所涉及的基本物理性質(zhì)纖維表面性質(zhì)主要涉及人們所熟悉的摩擦性質(zhì)，浸潤性質(zhì)。還有纖維表面的熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)，以及表面缺陷引起的力學(xué)性質(zhì)劣化等。第九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三二、纖維表面涉及的內(nèi)容3.表面分析第十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三纖維表面改性是纖維表面分析研究的主要目的，是期望通過有效方便的表面處理獲得理想、實用、新型纖維的主要方法。二、纖維表面涉及的內(nèi)容4.表面改性第十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三第二節(jié)纖維的表面特征一、天然纖維的表面特征（略）二、化學(xué)纖維的表面特征（略）三、表面改性和高性能纖維的表面特征第十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三三、表面改性和高性能纖維的表面特征1.纖維粗糙化改性第十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三三、表面改性和高性能纖維的表面特征2.纖維柔軟化改性纖維柔軟化的表面改性，就是改善纖維表面的摩擦性。最常用的方法是上柔軟劑，或表面涂層覆膜。第十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三三、表面改性和高性能纖維的表面特征3.合成纖維的絲光改性第十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三三、表面改性和高性能纖維的表面特征4.高性能纖維的表面特征第十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三第三節(jié)纖維的摩擦性質(zhì)一、纖維摩擦中的基本現(xiàn)象二、摩擦機理與測量第十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三一、纖維摩擦中的基本現(xiàn)象1.摩擦系數(shù)（1）相對滑移速度的影響靜摩擦力FS大于動摩擦力FD，μS

>μD

第十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三一、纖維摩擦中的基本現(xiàn)象1.摩擦系數(shù)（1）相對滑移速度的影響第十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三一、纖維摩擦中的基本現(xiàn)象1.摩擦系數(shù)（2）表觀接觸面積的影響式中，α

為與粗糙度和材料硬度相關(guān)的常數(shù)。第二十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三一、纖維摩擦中的基本現(xiàn)象1.摩擦系數(shù)（3）正壓力的影響兩物質(zhì)間的正壓力N的大小與摩擦并非線性關(guān)系。第二十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三一、纖維摩擦中的基本現(xiàn)象1.摩擦系數(shù)（4）表面粗糙度的影響第二十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三一、纖維摩擦中的基本現(xiàn)象1.摩擦系數(shù)（5）表面硬度的影響（6）纖維外觀形態(tài)及表面附著物的影響（7）環(huán)境溫濕度的影響第二十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三一、纖維摩擦中的基本現(xiàn)象2.粘－滑現(xiàn)象纖維間相對低速滑移時，會發(fā)生時而保持不動（粘），纖維產(chǎn)生變形或同向移動；時而又相對快速滑移（滑），這種現(xiàn)象稱為粘－滑（stick－slip）現(xiàn)象。第二十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三一、纖維摩擦中的基本現(xiàn)象3.摩擦的對稱性及方向性第二十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三第二十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三二、摩擦機理與測量1.纖維的摩擦機理摩擦作用過程是一個復(fù)雜有交互作用的過程。一方面決定于摩擦接觸面的微觀分子作用過程和宏觀力學(xué)變形過程；另一方面，摩擦是一個能量轉(zhuǎn)換和耗散的過程，應(yīng)該從能量的角度來進行疊加。第二十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三二、摩擦機理與測量2.纖維摩擦性質(zhì)的測量第二十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三第四節(jié)纖維的浸潤性與芯吸一、纖維浸潤現(xiàn)象二、纖維浸潤性測量三、纖維芯吸與表征第二十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三一、纖維浸潤現(xiàn)象1.平衡與非平衡浸潤（1）平衡態(tài)浸潤（2）鋪展浸潤第三十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三一、纖維浸潤現(xiàn)象2.浸潤的滯后性浸潤滯后性是指固體表面第一次浸潤和第二次浸潤間存在差異，且第一次浸潤角恒大于第二次浸潤角。第三十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三一、纖維浸潤現(xiàn)象3.偽浸潤現(xiàn)象所謂偽浸潤現(xiàn)象是指由于材料的表觀形態(tài)與真實形態(tài)存在差異，或材料表面不同組份的組合使液滴的三相交匯點落在某一位置或組份中，而引起的表觀接觸角不能表達或不能完全表達真實浸潤性的現(xiàn)象。形態(tài)的影響組份的影響第三十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三二、纖維浸潤性測量1.接觸角θ

測量第三十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三二、纖維浸潤性測量2.浸潤力的測量豎直拔出法水平浸入拉出法第三十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期三第三十五頁，共三十八頁，