苧麻織物與玻璃織物的力學性能研究

在過去十幾年中，天然纖維憑借良好的力學性能、巨大的生產優勢、對化學物質的抵抗性以及其低成本低密度的優勢逐漸引起了各國人民對它的研究興趣[1-2]。我國有著豐富的苧麻資源，作為天然纖維的一種，苧麻纖維因其良好的沖擊性能、抗拉強度、較高的比模量和很小的比重、可循環利用等優點，適合用作復合材料的增強材料[3]。但由于其力學、化學性能等較差，目前整體的應用仍十分有限。相比來看，玻璃纖維增強復合材料在各類產業中的運用則更加廣泛。例如SMC與GMT（玻璃纖維氈增強熱塑性片材）模壓汽車零部件、高壓玻璃鋼管、CNG（壓縮天氣）瓶等產品已有長足發展[4]。然而玻璃纖維復合材料在生產制造中污染較大，在注重環保的今天其大規模應用也有一定的局限性。

    目前對于兩種不同增強材料的力學性能的比較研究尚不深入。由于材料的拉伸性能是反映材料力學性能的重要指標，同時材料拉伸性能與材料其他力學性能之間有一定正相關關系，一般可以用材料拉伸性能的優劣來大致表征材料力學性能的高低[4-5]，故本文對苧麻布與玻璃纖維布的力學性能進行了深入的研究，以此比較二者的力學性能。

    1試驗

    1.1材料

    三種不同規格的苧麻布（湖南岳陽洞庭集團生產）：苧麻布1（28tex×28tex），苧麻布2（28tex×28tex），苧麻布3（42tex×42tex）。

    兩種玻璃纖維布的規格是：玻璃纖維布1的經緯密度16×14，玻璃纖維布2的經緯密度是30×25。

    1.2方法和儀器

    1.2.1苧麻布及玻璃纖維布經緯密度測試試驗

    本試驗參照ASTMD3375—2003a機織物經緯密度的標準試樣方法。

    試驗儀器：Y511B型織物密度鏡。

    試驗步驟：1）將苧麻布平展的鋪開在實驗臺上，并用重物固定四角。2）確定對角線。在織物中確定一條對角線，并在對角線上任意取五個點。3）通過織物密度鏡，在點觀察并統計寬度為25mm，長度為25mm的經緯紗根數。

    1.2.2苧麻布及玻璃纖維布織物單位面積重量測量試樣試驗

    本試驗參考ASTMD3776-1996（2002）中織物單位面積質量（重量）的測量方法，目的是求出每種織物的密度，從而結合斷裂的應力計算出每種織物的比模量。

    試驗儀器：主要采用JA3003電子天平（上海舜宇恒平科學儀器有限公司）。

    試樣準備：根據標準的要求，在每種試樣中剪下120mmx120mm的樣品，并將其分為60mmX60mm的四塊樣品，要求剪裁準確。

    試驗方法：1）將準備好的小樣分別稱量，并記錄試驗數據。2）通過計算公式計算單位面積重量。

    通過計算得出苧麻布的平均密度1.5g/cm3，玻璃纖維布密度取2.5g/cm3。

    1.2.3苧麻布及玻璃纖維布的斷裂強力伸長測試

    本試驗參考ASTMD5035-1995（2003）紡織織物斷裂強力和伸長的標準（StandardTestMethodforBreakingForceandElongationofTextileFabrics（StripMethod））。

    試驗儀器：采用美國INSTRON公司生產的強力測試機（systemIDnumber3369P9522），使用配套的1KN鉗口。

    試樣準備：1）剪裁寬35mm,長150mm的樣品經緯向各5個。2）兩邊扯去數量基本相等的紗線，使樣品寬度為25mm。

    試驗方法：1）設置儀器的跨距（75±1）mm，拉伸速度（300±10）mm/min，預張力調整為2N。為了達到試驗標準的要求將氣泵調整到90PSI（PSI英文全稱為Poundspersquareinch，表示磅/平方英寸，是一個壓強的單位，90PSI指的是鉗口對材料的夾持壓力的大小），并要保證樣品在兩鉗口夾持狀態下的垂直度。