羽絨纖維及其集合體結(jié)構(gòu)和性能的研究.pdf

1、羽絨作為天然纖維原料，具有輕、軟、暖等特點(diǎn)，可以制造各類服用保暖材料，具有不可取代性，其本質(zhì)原因在于羽絨體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)及空間分叉形式，而這方面的研究都很少，對(duì)其認(rèn)識(shí)嚴(yán)重不足。 本文首次對(duì)我國(guó)太湖鵝自鵝絨纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了細(xì)致的研究。利用掃描電子顯微鏡技術(shù)觀察了羽絨纖維的外觀形態(tài)結(jié)構(gòu)，得到了羽絨纖維各級(jí)分叉結(jié)構(gòu)的定量長(zhǎng)度和細(xì)度，對(duì)羽絨纖維中各級(jí)小纖維和節(jié)點(diǎn)的分布特點(diǎn)和表面特征進(jìn)行了闡述：成功地

2、制取了結(jié)構(gòu)分辯性良好的羽絨纖維超薄切片，利用透射電子顯微鏡技術(shù)，觀察了羽絨纖維內(nèi)部微細(xì)結(jié)構(gòu)，獲得了各部分結(jié)構(gòu)的基本尺寸和形態(tài)組成；利用紅外光譜技術(shù)得到了羽絨纖維的的紅外光譜圖，分析了基本結(jié)構(gòu)鍵吸收峰特征；利用氨基酸分析技術(shù)分析了羽絨纖維的基本氨基酸組成，得到羽絨纖維氨基酸種類和內(nèi)部結(jié)合鍵構(gòu)成與羊毛基本相同，某些氨基酸在含量上存在差異；利用X—衍射技術(shù)和薩那蒙補(bǔ)償法，研究了羽絨纖維結(jié)晶和取向結(jié)構(gòu)，羽絨纖維結(jié)晶度稍高于羊毛纖維，取向度較羊毛

3、纖維相差較多。 本文首次對(duì)羽絨絨枝纖維的導(dǎo)熱性能、彎曲性能、潤(rùn)濕性能以及熱性能進(jìn)行了定量的遜試和分析。利用樹脂包埋松散纖維束的制樣方法，測(cè)試了纖維包埋塊的基本物性和導(dǎo)熱參數(shù)，并利用加權(quán)平均數(shù)值方法計(jì)算了羽絨纖維的導(dǎo)熱系數(shù)值，得到羽絨纖維的導(dǎo)熱性能低于羊毛纖維；利用針對(duì)測(cè)試單纖維壓縮彎曲性能的測(cè)量裝置對(duì)絨枝單纖維的彎曲性能進(jìn)行了測(cè)試和分析，結(jié)果表明絨枝纖維的相對(duì)抗彎剛度和彎曲模量均小于羊毛纖維，但彎曲恢復(fù)功系數(shù)大于羊毛纖維；測(cè)試了

4、絨枝纖維的接觸角和比表面能，結(jié)果表明羽絨纖維的潤(rùn)濕性遠(yuǎn)低于羊毛纖維；最后利用DSC技術(shù)，對(duì)羽絨纖維進(jìn)行了熱性能測(cè)試。 本文首次將分形理論應(yīng)用于羽絨纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的定量分析和表征，這也是本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)之一。研究表明羽絨纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)具有觀顯的自相似性和標(biāo)度不變性，因此羽絨外觀具有顯著的分形性：利用計(jì)算機(jī)模擬的理論計(jì)算和Sandbox方法的實(shí)際測(cè)算，分別得到了羽絨纖維的分形維數(shù)值為1.66和1.678，證明了理論模擬的一定的準(zhǔn)確性，

5、評(píng)價(jià)了分形維數(shù)對(duì)羽絨纖維性能的特殊意義。 本文對(duì)羽絨纖維集合體的各項(xiàng)物理性能進(jìn)行了定量的測(cè)量和研究。根據(jù)WRONZ蓬松測(cè)試儀的原理，對(duì)羽絨纖維集合體的蓬松性能進(jìn)行測(cè)試，羽絨纖維集合體的蓬松性是其它纖維集合體的3～8倍；利用變密度纖維集合體傳導(dǎo)性的原位綜合測(cè)量裝置對(duì)羽絨纖維集合體的壓縮性能和透氣性能進(jìn)行了動(dòng)態(tài)測(cè)試，結(jié)果表明羽絨纖維集合體的壓縮性好于其他纖維集合體，當(dāng)初始體積分?jǐn)?shù)較小時(shí)，纖維體積分?jǐn)?shù)和壓縮率隨外界壓力的增加而變化明顯

6、，具有典型的壓縮曲線特征。羽絨纖維集合體的壓縮恢復(fù)性低于羊毛纖維集合體；羽絨纖維集合體的透氣性隨體積分?jǐn)?shù)增加，逐漸變小，與其他纖維集合體相比，羽絨纖維的透氣性最差；利用烘箱法測(cè)試了羽絨纖維集合體在不同大氣狀態(tài)下的吸濕性能，得到了羽絨纖維集合體的吸、放濕等溫線以及吸濕等濕線，羽絨纖維集合體的吸濕性在不同溫濕度狀態(tài)下都低于羊毛：利用平板式保暖儀對(duì)羽絨纖維集合體的保暖性能進(jìn)行了定量的測(cè)試，結(jié)果表明相同體積分?jǐn)?shù)的羽絨纖維集合體的保暖性能好于其他

7、纖維集合體，在體積分?jǐn)?shù)為0.002～0.005范圍時(shí)，羽絨纖維集合體保暖性最好。 綜合羽絨單纖維以及纖維集合體的各項(xiàng)特征和性能，討論了羽絨單纖維性能對(duì)集合體物理性能的影響，評(píng)價(jià)了導(dǎo)致羽絨纖維集合體保暖機(jī)制的主次因素。羽絨纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)的分形性特征，賦予了羽絨纖維集合體的高度蓬松性和空氣不流動(dòng)性，是導(dǎo)致羽絨集合體優(yōu)良保暖性能的最主要因素；羽絨纖維自身較低的導(dǎo)熱系數(shù)，在一定程度上降低了由于纖維間熱傳導(dǎo)而產(chǎn)生熱量損失，為集合體保暖提供

8、了輔助作用；羽絨的分形結(jié)構(gòu)及較好的彎曲恢復(fù)性能，使羽絨纖維集合體在壓縮后輕輕攪動(dòng)下迅速恢復(fù)良好的蓬松狀態(tài)，為集合體的保暖提供了必要的條件；羽絨纖維吸濕性和潤(rùn)濕性較小的特點(diǎn)，為羽絨纖維集合體在濕度較大條件下的保暖作用提供了有利的因素。 本文首次將分形理論用于纖維集合體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究，利用Micro CT測(cè)試技術(shù)，對(duì)纖維集合體進(jìn)行斷層掃描，觀察纖維集合體的纖維排列和分布，通過計(jì)算斷層分形維數(shù)，對(duì)纖維排列進(jìn)行了定量化的表征，這種方法打