循環(huán)應(yīng)力對牛皮鞋面革結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響.pdf

1、在制造和使用過程中，皮革會經(jīng)歷各種各樣的機(jī)械力的作用。這些機(jī)械作用對皮革結(jié)構(gòu)和性能會有很大影響，其中循環(huán)應(yīng)力的作用十分常見，如循環(huán)拉伸和折彎。這些應(yīng)力比較復(fù)雜，會使皮革的強(qiáng)度、柔軟度和表面結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著的變化。然而，該方面的基礎(chǔ)研究較少，力對皮革結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響機(jī)理還不太清楚。研究皮革在循環(huán)應(yīng)力下的力學(xué)響應(yīng)，將有助于建立完整的皮革結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，優(yōu)化皮革加工工藝。
　　本文首先研究了牛皮鞋面革在循環(huán)拉伸下的力學(xué)響應(yīng)及其對鞋面革

2、力學(xué)性能的影響。以牛蘭濕革為原料，通過戊二醛復(fù)鞣和磺化油加脂，以及貼板干燥和調(diào)濕處理制備了鞋面革試樣；設(shè)計了兩種模式的循環(huán)拉伸作用，并改變拉伸比和拉伸次數(shù)，分析了循環(huán)拉伸下鞋面革的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以及循環(huán)拉伸作用對皮革力學(xué)性能的影響，總結(jié)了循環(huán)拉伸下鞋面革力學(xué)性能參數(shù)間的一般規(guī)律；并用光學(xué)顯微鏡（OM）表征了鞋面革拉伸前后側(cè)面和斷面纖維結(jié)構(gòu)和粒面毛孔形狀的變化。結(jié)果表明：在循環(huán)拉伸中，牛皮鞋面革會形成較大的滯后環(huán)和殘余形變；鞋面革的加載能、

3、損耗能和峰應(yīng)力都隨循環(huán)次數(shù)的增加顯著降低，而卸載能幾乎不變。循環(huán)拉伸可以通過拉開膠原纖維的粘結(jié)部分，提高鞋面革的柔軟性和拉伸強(qiáng)度，且拉伸比越大，皮膠原纖維的取向越明顯。牛皮鞋面革在循環(huán)拉伸中的初始斜率與初始應(yīng)變能、加載能、損耗能都存在線性對應(yīng)關(guān)系。但損耗能與加載能之比會隨著循環(huán)次數(shù)的增加而降低。
　　本文還研究了牛皮鞋面革拉伸后的自由回復(fù)行為，并根據(jù)鞋面革在循環(huán)拉伸中的應(yīng)力應(yīng)變行為，提出并探討了兩種新的測量皮革彈性的方法。結(jié)果表明

4、，鞋面革的回復(fù)可分為三個階段：對彈性有重要貢獻(xiàn)的快速回復(fù)階段，對彈性起輔助作用的中速回復(fù)階段，和對殘余應(yīng)變有重要貢獻(xiàn)的慢速回復(fù)階段。循環(huán)拉伸中，回復(fù)的應(yīng)變與拉伸應(yīng)變之間，卸載能與加載能之間都存在線性對應(yīng)關(guān)系，即皮革的彈性變形和塑性變形是線性對應(yīng)的。而應(yīng)變回復(fù)率和卸載能占加載能之比都隨拉伸比的增大而減小。在皮革彈性的測量上，用殘余應(yīng)變法比測量拉伸前后長度法更有優(yōu)勢。
　　對于折彎對牛皮鞋面革結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響，本文分析了褶皺產(chǎn)生的

5、原因和影響因素。分別將未復(fù)鞣未加脂、復(fù)鞣未加脂和未復(fù)鞣加脂的干燥皮革試樣進(jìn)行折彎處理，用光學(xué)顯微鏡和紅外光譜儀（FT-IR）分別表征了折痕處的結(jié)構(gòu)和膠原內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明，折彎是一種集中應(yīng)力作用，通過壓縮和拉伸造成鞋面革粒面的褶皺和肉面膠原纖維的斷裂；折彎雖然可以一定程度上松散皮革的結(jié)構(gòu)，提高柔軟度，但是會降低皮革的拉伸強(qiáng)度和斷裂能。復(fù)鞣可以提高皮革的拉伸強(qiáng)度，但不能提高其抗折彎能力；加脂通過增強(qiáng)皮膠原纖維的滑移能力，不僅提高皮革