棕纤维弹性床垫结构及其性能

棕纤维弹性床垫是一种以天然棕纤维为主体材料,采用胶黏剂使之相互黏结,或其他连接方式形成的多孔结构的弹性材料作为床芯,表面覆有面料等包覆材料制成的床垫。因其具有绿色天然、透气透水性好、硬度适中、使用寿命长等优点,一直受到消费者的喜爱,在目前的床垫市场中占有很大的份额。本文就棕纤维弹性床垫的类型、典型结构作了介绍,并就与棕纤维芯料相关的几项床垫性能进行了分析。     

胶原基组织凝聚态结构特征分析

胶原基组织的凝聚态结构可分为均相体系的凝聚态结构和多相体系的织态结构。对均相体系的凝聚态结构的分析表明,胶原原纤维具有疏堆砌、取向态、体型结构和结晶态结构特征。对多相体系的织态结构的分析表明,胶原纤维的形态结构(卷曲状态)、取向结构(胶原纤维间的排列方式)、纤维间质的物理性质及纤维与纤维间质间的界面作用等织态结构特征,是影响胶原纤维运动的主要因素。     

新疆单根长绒棉纤维力学特性及断裂形态分析

针对新疆长绒棉在机采及加工过程中受到机械拉伸导致纤维断裂损伤的问题,首先,通过试验分析纤维直径、试样长度和拉伸速度对单根长绒棉纤维力学特性和形态变化的影响规律;其次,通过响应面法分析并建立3种因素交互作用的响应面回归模型,得到3种因素交互作用对单根长绒棉纤维力学特性的影响规律;最后,借助扫描电子显微镜对不同断裂方式的棉纤维断口形貌进行观察与分析。结果表明：当试样长度和拉伸速度一定时,随着单根长绒棉纤维直径的增大,断裂强力逐渐减小,纤维表面形态变化差异较大;当纤维直径一定时,单根长绒棉纤维断裂强力随着拉伸速度的增大而增大,随着试样长度的增加而减小;单根长绒棉纤维力学特性不仅受上述3种因素的单一影响,受其交互作用的影响也较为显著,影响顺序依次为纤维直径、拉伸速度、试样长度;在低载荷下,单根长绒棉纤维断裂伸长率与拉伸速度没有较大关系,但其随试样长度的增加而增加;新疆单根长绒棉纤维在拉伸过程中力学特性曲线表现为直接断裂和逐渐断裂2种类型,主要原因依赖于棉纤维初始形态和缺陷程度,其拉伸形态变化归纳为纵向微原纤分裂且在纤维内传播,断裂方式具有直接断裂、轴向撕裂、扭转断裂和纤维丝间滑移。     

五种新型天然纤维的形态结构研究

采用纤维细度仪和扫描电镜观察了五种新型天然纤维的形态特征。结果表明:纤维形态上,菠萝纤维纵向有缝隙和孔洞,有横节,无天然扭曲;横截面呈不规则圆形。香蕉纤维纵向平直,大部分具有横节;横截面呈腰圆形,大多纤维含有中腔。莲纤维纵向是由多根单丝纤维缔合而成的束纤维,单丝纵向有细微横纹,横纹间距为3~5um,且沿纤维轴向每隔10~20um有结点;横截面呈圆形或近似圆形,有中腔。椰壳纤维纵向平直,表面比较粗糙;横截面呈不规则圆形、多边形,有中腔。桑皮纤维纵向形态为细长管状形,表面有横节、无天然卷曲;横截面呈扁平的三角形、椭圆形或多边形,有清晰的裂纹,有中腔,无皮芯结构。     

五种新型天然纤维的形态结构研究

采用纤维细度仪和扫描电镜观察了五种新型天然纤维的形态特征。结果表明:纤维形态上,菠萝纤维纵向有缝隙和孔洞,有横节,无天然扭曲;横截面呈不规则圆形。香蕉纤维纵向平直,大部分具有横节;横截面呈腰圆形,大多纤维含有中腔。莲纤维纵向是由多根单丝纤维缔合而成的束纤维,单丝纵向有细微横纹,横纹间距为3~5um,且沿纤维轴向每隔10~20um有结点;横截面呈圆形或近似圆形,有中腔。椰壳纤维纵向平直,表面比较粗糙;横截面呈不规则圆形、多边形,有中腔。桑皮纤维纵向形态为细长管状形,表面有横节、无天然卷曲;横截面呈扁平的三角形、椭圆形或多边形,有清晰的裂纹,有中腔,无皮芯结构。     

单根羊毛纤维直径分布的精确测量和评估

纤维直径分布图可以描述纤维纵向和横向的直径变化．以及最大、最小直径在纤维中的分布。新型单纤维分析仪器SIFAN3001用以测量单根羊毛纤维在多个方向的直径分布。这一数据同纤维强度有密切关系。SIFAN3001的分析方法是在羊毛束中随机抽取50根羊毛纤维．用乙醇和非离子型洗涤剂洗去表面油脂,然后在标准条件下对单根纤维进行扫描。     

仿生水平分支结构聚乙二醇/聚丙烯超细纤维制备及其液体水平扩散性能

为增强熔喷超细纤维材料的液体水平扩散性能,以聚乙二醇（PEG）和聚丙烯（PP）为原料,从仿生角度制备了具有水平分支结构的PEG/PP熔喷超细纤维材料,并对样品中纤维的直径分布、排列形态、上下表面润湿时间,以及水痕扩散面积进行测试。结果表明：不同细度的纤维在水平方向上随机分布,并呈现多根纳米纤维搭接于单根超细纤维的状态,形成仿生分支状网络结构;其中,直径2 000 nm以上的纤维形成一级子分支,800~2 000 nm超细纤维构成二级子分支,800 nm以下的纳米纤维组成三级子分支;三级子分支网络密度可以通过增大PEG比例（0%~20%）和熔体纺丝温度（230~250℃）从1.86到4.20调控;上下表面润湿时间和水痕面积受三级子分支网络密度的影响较大,上表面浸润时间随三级子分支网络密度的增加可从3.234 s降低到2.215 s。     

5种天然植物纤维的性能测试与比较

对白棕丝、椰棕丝、粗竹原纤维、细竹原纤维、乌拉草纤维5种天然植物纤维的回潮率、表面形态、直径、力学性能进行了测试及分析。结果表明:白棕丝横截面具有大量均匀分布的细微空腔,纵向分布有大量凹坑,回潮率最大;乌拉草纤维结构疏松,回潮率次之;粗竹原纤维较细竹原纤维结构紧密,回潮率最小;椰棕丝具有较优异的断裂伸长率,成熟度低的白棕丝力学性能优于成熟度高的椰棕丝;粗竹原纤维和细竹原纤维的力学性能相近,都具有较优异的断裂强度,乌拉草纤维的拉伸性能居中。     

棕榈纤维的制备及基本性能测试

通过正交试验对棕榈纤维的脱胶工艺进行研究与改进,以脱胶率为标准,确定棕榈纤维碱氧法脱胶最优工艺:20 g/L NaOH,40 mL/L H_2O_2溶液,浴比1∶100,90℃恒温水浴处理3.0 h。并对脱胶后棕榈纤维的化学组成、表面形态、聚集态结构、红外光谱、力学性能、热学性能进行测试分析。结果表明,经碱氧法脱胶后的棕榈纤维大部分胶质被除去,脱胶效果明显,脱胶后的纤维虽然断裂强度有所下降,但纤维素含量显著上升,热稳定性好,为棕榈纤维的进一步开发利用提供了依据。     

大豆蛋白质纤维的结构研究(Ⅲ):共混结构

 对大豆蛋白质纤维 (PVA-SPF)的形态结构、共混结构以及各级原纤结构进行了研究 ,PVA-SPF的横截面呈多种不规则的非圆形 ,纵向表面较光滑 ,伴有某些条纹和沟槽。与一般湿法纺丝成纤的结构不同 ,PVA-SPF不呈皮芯结构 ,只有 0.2μm左右的表皮层 ,应视为全芯层结构。在共混结构中大豆蛋白呈分散相 ,聚乙烯醇呈连续相 ,分散相的分布是随机的、均匀的 ,但纤维的表皮层是聚乙烯醇组分构成的 ;在各级原纤结构中 ,PVA-SPF存在着明显的巨原纤结构 ,直径为 1μm左右。     

Experimental determination of elastic modulus of elasticity and Poisson’s coefficient of date palm tree fiber

The present study is an attempt to valorize local vegetable fibers by evaluating thire effectiveness as a new composite biomaterial. Our aim was to determine the mechanical characteristics, namely the elastic modulus and Poisson’s coefficient, of a fiber, locally called “Lif,” that is a natural material extracted from different date palm tree varieties in Biskra, a region situated in southeastern Algeria. This study compares the mechanical characteristcs of the Lif date palm tree fiber with other synthetic and plant fibers studied previously.     

蕉麻纤维表面化学沉积纳米镍薄膜的形态研究

针对天然植物纤维功能单一及应用领域狭窄问题,通过化学溶液丝光化处理,获得不同形态的蕉麻纤维,再通过纤维表面硅烷接枝处理及常温化学镀等步骤,在蕉麻纤维表面生长纳米镍薄膜。采用扫描电子显微镜对纤维及纳米镍薄膜的表面形貌进行观察分析,结果显示,通过化学镀的方法使蕉麻纤维表面获得了致密的纳米镍薄膜,未处理纤维的表面纳米薄膜比较平整,而丝光化处理的纤维表面的纳米镍薄膜呈现出明显的微凸结构,说明可以通过化学处理蕉麻纤维基体来实现纳米镍薄膜微观形态的调控。     

基于多特征融合图像分析技术的羊毛与羊绒鉴别

为快速准确地鉴别羊毛与羊绒,提出一种基于多特征融合的鉴别方法。首先利用光学显微镜及数码相机对羊毛与羊绒纤维进行图像采集,然后分别采用2种类型的预处理操作得到单根纤维图像与去除背景的纤维二值图像;其次通过灰度共生矩阵算法提取第1类预处理后羊毛与羊绒纤维图像的纹理特征参数,基于中轴线算法提取第2类预处理后纤维图像的直径形态特征参数;最后将纹理及形态特征参数融合成多维数组并通过K均值算法进行聚类识别。实验结果显示,与传统利用单一纤维特征提取算法进行识别的方法相比,该算法平均识别率可达到95.25%,识别率较高,可用于羊毛与羊绒纤维的自动分类识别。     

棕榈纤维毡/聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)热压复合材料的吸声性能

为缓解当前我国汽车内饰用黄麻吸声复合材料产量缩减的现状,研究了棕榈纤维毡/聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)热压复合材料的吸声性能。在分析Johnson-Allard吸声模型后,研究了棕榈纤维毡与PHBV质量比、棕榈纤维毡面密度、棕榈纤维线密度、棕榈纤维毡梯度结构、多孔粉煤灰陶粒等对热压复合材料吸声系数的影响;探讨了优化工艺下棕榈纤维毡/PHBV热压复合材料的结构和性能。结果表明:当棕榈纤维毡与PHBV质量比为40∶60,棕榈纤维线密度为14.5 dtex,棕榈纤维毡梯度结构为143.3/102.5 g/m²时,制备的复合材料的平均吸声系数(200~1 600 Hz)最高,可达到0.53,添加质量分数为5%的多孔粉煤灰陶粒,可将复合材料的平均吸声系数提高到0.66,具有部分替代黄麻制备吸声复合材料的潜力。     

非水溶性天然色素原液着色海藻纤维的制备及其性能

为解决天然染料原液着色海藻纤维纺丝时着色剂易溶出的问题,以叶绿素铜（Chl-Cu）为着色剂,采用海藻酸钠稀溶液作为研磨助剂和分散剂,制备了原液着色的纺丝液,并制得有色海藻纤维。利用红外光谱仪、流变仪和透射电子显微镜对纺丝液的性能进行表征,利用扫描电子显微镜对制得纤维的形貌进行观察,测试着色剂的耐水迁移性和纤维的阻燃性能。结果表明：当Chl-Cu的添加量低于6% 时,纺丝液最稳定,Chl-Cu以直径小于20 nm的颗粒形式均匀分布;研磨时海藻酸钠分子与Chl-Cu形成的铜交联结构避免了Chl-Cu纳米颗粒的团聚现象,实现了Chl-Cu的快速研磨与稳定分散;纤维中Chl-Cu具有良好的耐水迁移的能力,海藻纤维的形貌未受Chl-Cu的影响,纤维阻燃性能优异,极限氧指数值高于39%。     

电场均匀性对单孔静电纺丝的影响

静电纺丝过程中,带电的射流会受到电场的作用。为了获得直径更小且分布均匀的纤维,在单孔静电纺丝装置的基础上,设计1组大小不同的电极和1组形状不同的接收装置的静电纺丝装置,分别在单孔静电纺丝装置中进行静电纺丝对比试验,并用Maxwell软件模拟纺丝装置中电场的分布,试验结果说明,采用尺寸较大的电极或圆锅状接收装置的静电纺丝装置电场分布均匀,纤维直径和纤维毡厚度分布也较均匀。     

喷气纺普通聚酯纱与超细聚酯纱的结构与弯曲性能研究

对由普通与超细聚酯纤维纺成的村田喷气纺纱线的结构进行了研究和比较。用带有数码相机的光学显微镜进行纱线的结构研究。由拍摄的照片可得到很多纱线结构参数,如纱线正常区域的直径、包覆区域的直径、纱线中心处纤维的螺旋角、纱线表面纤维的螺旋角、被包覆纤维包覆的包覆区域的长度、包覆纤维包覆的区域、包覆区域纱线的弯曲刚度等。结果表明:由超细纤维纺纱制成的纱线的弯曲刚度比普通纤维的弯曲刚度低;纤维类型影响包覆摩擦因素以及纤维包覆区域;由超细纤维纺成的纱线的直径比普通纤维的小。     

丝瓜络纤维的预处理实践

采用碱、双氧水组合处理方法对天然丝瓜络纤维进行预处理。结果表明,使用NaOH、H2O2混合溶液处理最佳工艺为10%H2O2和10%NaOH,时间2 h。在此工艺条件下,丝瓜络纤维脱胶率为39%,纤维素成分为80.51%,比未处理前的66.19%明显提高。预处理工艺使丝瓜络由较粗的束纤维(2 000μm)变成直径20μm左右的单纤维,处理后,丝瓜络纤维的回潮率由原来的9.25%提高到12%。     

棕榈叶纤维特性和制浆造纸性能的试验研究

为了利用棕榈叶纤维资源，分析了棕榈叶的化学组成和纤维特性，进行了棕榈叶的硫酸盐法、烧碱-AQ法、中性亚硫酸盐法和碱性亚硫酸钠-AQ法制浆的试验，检测了蒸煮所得的4种纸浆的打浆性能和纸页的性质，并用中性亚钠-AQ浆与废纸浆配抄瓦楞原纸。试验结果表明，在优化棕榈叶蒸煮、打浆和配抄工艺的条件下，用棕榈叶浆配抄瓦楞原纸是可行的。     

乳猪皮组织结构研究

运用光学显微镜和透射电子显微镜相结合，对乳猪皮的组织结构进行了详细研究，并进行了半定量表征。研究表明乳猪皮的原纤维比成年猪细小，但已具有横纹周期的结构，这也导致了纤维束较细小，束间间距大。原纤维在轴向上的延伸采取两两头尾交叠的方式，交叠处原纤维的结构变得松散，横纹周期结构消失。原纤维从成纤细胞分生出来后数量是一定的，不再分支，其生长只是在直径和长度上。