根纖維

隨著生物科技的發(fā)展，一些纖維的特性可以派上用場(chǎng)。類似肌肉的纖維可制成"人工肌肉"、"人體器官"。聚丙烯酰胺具有生物相容性，一直是人體組織良好的替代材料，聚丙烯酰胺水凝膠能夠有規(guī)律地收縮和溶脹，這些特性正可以模擬人體肌肉的運(yùn)動(dòng)。

膠原是人體中最多的蛋白質(zhì)，人體心臟、眼球、血管、皮膚、軟骨及骨路中都有它的存在，并為這些人體組織提供強(qiáng)度支撐。合成納米纖維能在骨折處形成一種類似膠質(zhì)的凝膠，引導(dǎo)骨骼礦質(zhì)在膠原纖維周圍生成一個(gè)類似于天然骨骼的結(jié)構(gòu)排列，修補(bǔ)骨骼于無形之中。

蜘蛛絲一直是人類想要模仿制造的，天然蜘蛛絲的直徑為4微米左右，而它的牽引強(qiáng)度相當(dāng)于鋼的5倍，還具有卓越的防水和伸縮功能。如果制造出一種具有天然蜘蛛絲特點(diǎn)的人造蜘蛛絲，將會(huì)具有廣泛的用途。它不僅可以成為降落傘和汽車安全帶的理想材料，而且可以用作易于被人體吸收的外科手術(shù)縫合線。

纖維的充填能有效地提高塑料的強(qiáng)度和剛度。纖維增強(qiáng)塑料屬剛性結(jié)構(gòu)材料。

纖維增強(qiáng)塑料主要有兩個(gè)組分。基體是熱固性塑料或熱塑性塑料，用纖維材料充填。通?；w的強(qiáng)度較低，而纖維填料具有較高的剛性但呈脆性。兩者復(fù)合得到的增強(qiáng)塑料中，纖維承受很大的載荷應(yīng)力，基體樹脂通過與纖維界面上的剪切應(yīng)力，支撐了纖維傳遞了外載荷。

熱固性塑料纖維增強(qiáng)塑料略寫成FRP(fiberreinforcedplastics),熱塑性纖維增強(qiáng)塑料略寫成FRTP(fiberreinforcedthermoplastics).若用玻璃纖維增強(qiáng)則前綴G，如GFRP、GFRTP;如用碳纖維增強(qiáng)前綴C;用硼纖維則前綴B;用芳綸聚酰胺纖維(Kevlar)增強(qiáng)則前綴K。

增強(qiáng)塑料以玻璃纖維使用占優(yōu)勢(shì)，其品種很多，無堿玻璃(E-glass)為常用普通纖維，堿金屬氧化物含量很低，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性。高強(qiáng)度玻璃纖維(S-glass)含有鎂鋁硅酸鹽等成分，具有比E-glass纖維高10%-50%的強(qiáng)度。由于化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝的不同，還有高模量、中堿和高堿等各種玻璃纖維。碳纖維具有較大的剛性和優(yōu)良的耐腐性，常用于增強(qiáng)熱固性塑料。硼纖維本身是鎢絲和硼的復(fù)合材料，具有較高的彈性模量，但纖維較粗且制造成本高。常用環(huán)氧樹脂作基體。低密度的芳綸纖維國(guó)內(nèi)已經(jīng)躬行并使用，它用于承受拉應(yīng)力的纜繩和承力構(gòu)件。

表面處理是在纖維表面涂覆表面處理劑，表面處理劑包括浸潤(rùn)劑及一系列偶聯(lián)劑和助劑。偶聯(lián)劑能在纖維與基體樹脂間形成一個(gè)良好黏合界面，從而有效提高兩者的黏結(jié)強(qiáng)度，也提高了增強(qiáng)塑料的防水、絕緣和耐磨等性能。

注記:在數(shù)學(xué)里也有類似的"纖維"的概念，詳見詞條"曲面纖維化"。實(shí)際上，這一概念與日常生活中的"纖維"概念完全一致。

纖維實(shí)驗(yàn)

纖維:21或22號(hào)切片

膠原纖維被伊紅染成粉紅色，為粗細(xì)不等的束狀結(jié)構(gòu)，交叉排列，有的較直或呈波浪形，其中的原纖維大多看不清。

彈性纖維染成藍(lán)紫色，單條分布而不成束，纖維粗細(xì)不等，有分支，并交織成網(wǎng)。

高倍鏡下繪圖，顯示部分疏松結(jié)締組織。

注解:膠原纖維、彈性纖維、成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞和漿細(xì)胞。

指自然界生長(zhǎng)或形成的纖維，包括植物纖維(天然纖維素纖維)、動(dòng)物纖維(天然蛋白質(zhì)纖維)和礦物纖維。植物纖維包括:種子纖維、韌皮纖維、葉纖維、果實(shí)纖維。種子纖維是指一些植物種子表皮細(xì)胞生長(zhǎng)成的單細(xì)胞纖維。如棉、木棉。韌皮纖維是從一些植物韌皮部取得的單纖維或工藝?yán)w維。如:亞麻、苧麻、黃麻。葉纖維是從一些植物的葉子或葉鞘取得的工藝?yán)w維。如:劍麻、蕉麻。果實(shí)纖維是從一些植物的果實(shí)取得的纖維。如:椰子纖維。動(dòng)物纖維(天然蛋白質(zhì)纖維)包括:毛發(fā)纖維和腺體纖維。毛發(fā)纖維:動(dòng)物毛囊生長(zhǎng)具有多細(xì)胞結(jié)構(gòu)由角蛋白組成的纖維。如:綿羊毛、山羊絨、駱駝毛、兔毛、馬海毛。絲纖維:由一些昆蟲絲腺所分泌的，特別是由鱗翅目幼蟲所分泌的物質(zhì)形成的纖維，此外還有由一些軟體動(dòng)物的分泌物形成的纖維。如:蠶絲。

人造纖維是利用自然界的天然高分子化合物――纖維素或蛋白質(zhì)作原料(如木材、棉籽絨、稻草、甘蔗渣等纖維或牛奶、大豆、花生等蛋白質(zhì))，經(jīng)過一系列的化學(xué)處理與機(jī)械加工而制成類似棉花、羊毛、蠶絲一樣能夠用來紡織的纖維。如人造棉、人造絲等。

合成纖維的化學(xué)組成和天然纖維完全不同，是從一些本身并不含有纖維素或蛋白質(zhì)的物質(zhì)如石油、煤、天然氣、石灰石或農(nóng)副產(chǎn)品，加工提煉出來的有機(jī)物質(zhì)，再用化學(xué)合成與機(jī)械加工的方法制成纖維。如滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、氯綸等。

纖維是天然或人工合成的細(xì)絲狀物質(zhì).在現(xiàn)代生活中，纖維的應(yīng)用無處不在，而且其中蘊(yùn)含的高科技還不少呢。導(dǎo)彈需要防高溫，江堤需要防垮塌，水泥需要防開裂，血管和神經(jīng)需要修補(bǔ)，這些都離不開纖維這個(gè)小身材的"神奇小子"。

穿得舒服,御寒防曬，是我們對(duì)衣服的最初要求，如今這個(gè)要求已很容易達(dá)到。海藻碳纖維做成衣服后，穿著時(shí)能長(zhǎng)期使人體分子摩擦產(chǎn)生熱反應(yīng)，促進(jìn)身體血液循環(huán)，因此能蓄熱保溫，而防紫外線輻射的纖維制成衣服便可減少我們夏日撐傘的麻煩。

不過現(xiàn)在人們不僅要求穿得暖和，還增加了許多新要求，纖維都能一一滿足:過去的年代曾經(jīng)流行過"滌蓋棉"、"丙蓋棉"，面料外滌里棉，是因?yàn)槊藓图∧w的親和性好，而滌與丙綸結(jié)實(shí)耐磨，方便洗滌。現(xiàn)在的新材料有了顛覆性的轉(zhuǎn)變，可以"棉蓋滌"、"棉蓋丙"，新型的抗菌導(dǎo)濕纖維，比通常的纖維直徑?穴10μm一100μm?雪要小，織成的面料可以使汗液透過，卻不附著，這樣汗液便被排到外層的棉布層，衣服貼身面便可隨時(shí)保持干爽……千變?nèi)f化，只為了幫我們穿著更舒適。

而纖維更大的作用早已不僅停留在日常穿著了，粘膠基碳纖維幫導(dǎo)彈穿上"防熱衣"，可以耐幾萬(wàn)度的高溫;無機(jī)陶瓷纖維耐氧化性好，且化學(xué)穩(wěn)定性高，還有耐腐蝕性和電絕緣性，航空航天、軍工領(lǐng)域都用得著;聚酰亞胺纖維可以做高溫防火保護(hù)服、賽車防燃服、裝甲部隊(duì)的防護(hù)服和飛行服;碳納米管可用作電磁波吸收材料，用于制作隱形材料、電磁屏蔽材料、電磁波輻射污染防護(hù)材料和"暗室"(吸波)材料。

纖維在環(huán)保上也是好幫手。聚乳酸作為可完全生物降解性塑料，越來越受到人們重視?？蓪⒕廴樗嶂瞥赊r(nóng)用薄膜、紙代用品、紙張塑膜、包裝薄膜、食品容器、生活垃圾袋、農(nóng)藥化肥緩釋材料、化妝品的添加成分等。

纖維在醫(yī)藥方面的應(yīng)用已非常廣泛。甲殼素纖維做成醫(yī)用紡織品，具有抑菌除臭、消炎止癢、保濕防燥、護(hù)理肌膚等功能，因此可以制成各種止血棉、繃帶和紗布，廢棄后還會(huì)自然降解，不污染環(huán)境;聚丙烯酰胺類水凝膠可能控制藥物釋放;聚乳酸或者脫乙酰甲殼素纖維制成的外科縫合線，在傷口愈合后自動(dòng)降解并吸收，病人就不用再動(dòng)手術(shù)拆線了。

在建筑領(lǐng)域，防滲防裂纖維可以增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度和防滲性能，纖維技術(shù)與混凝土技術(shù)相結(jié)合，可研制出能改善混凝土性能，提高土建工程質(zhì)量的PP纖維，對(duì)于大壩、機(jī)場(chǎng)、高速公路等工程可起到防裂、抗?jié)B、抗沖擊和抗折性能，在國(guó)家大劇院、上海市公安局指揮中心屋頂停機(jī)坪、上海虹口足球場(chǎng)等大型工程中已露了一手。

用樹根纖維生產(chǎn)中密度纖維板的方法，主要工序包括樹根削片、木片水洗、木片蒸煮、熱磨、施膠及添加劑、干燥、鋪裝成型、熱壓和冷卻，其特征是:將樹根原料削片后的樹根進(jìn)入搖篩和水洗，水洗后的木片通過木片泵輸送到預(yù)蒸煮缸內(nèi)，在預(yù)蒸煮缸進(jìn)行預(yù)蒸煮，將木片初步軟化;預(yù)蒸煮后的木片通過錐塞螺旋進(jìn)入蒸煮缸，蒸煮缸內(nèi)蒸汽壓力為0.70~0.78Mpa，蒸煮時(shí)間2~5分鐘，木片經(jīng)充分進(jìn)行蒸煮后，在磨室內(nèi)解纖，磨室壓力低于蒸煮缸壓力0.01~0.02Mpa，減少木片在磨室內(nèi)的停留時(shí)間;在施膠及添加劑工序中，纖維中添加聚乙烯醇改性脲醛樹脂和固化劑，聚乙烯醇改性脲醛樹脂的添加比例為固體樹脂占絕干纖維的質(zhì)量百分比的8%-11%，固化劑為濃度20%的硫酸銨溶液，固化劑的添加比例為固體硫酸銨占固體脲醛樹脂的質(zhì)量百分比1-3%;將纖維干燥后保持其含水率在8%-12%，鋪裝成型，熱壓形成密度約800kg/m↑[3]的中密度纖維板

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6.3.4.3逐根測(cè)試?yán)w維的強(qiáng)力與伸長(zhǎng)值。若纖維斷裂在鉗口或在夾持器內(nèi)滑移，其結(jié)果應(yīng)剔除。當(dāng)纖維斷裂在鉗口的數(shù)量超過10%時(shí)，應(yīng)檢驗(yàn)、修復(fù)后重新試驗(yàn)。

6.3.5計(jì)算

Fe=∑fi/N…………(3)

Pe=Fe/T ……(4)

Ee=∑Li/N……(5)

式中:Fe--平均斷裂強(qiáng)力，cN;

Pe--斷裂強(qiáng)度，cN/dtex;

Ee--平均斷裂伸長(zhǎng)率，%;

fi--每根纖維斷裂強(qiáng)力，cN;

N--纖維根數(shù);

T--實(shí)測(cè)線密度，dtex;

Li--每根纖維斷裂伸長(zhǎng)率，%。

斷裂強(qiáng)度結(jié)果按GB/T 8170規(guī)定修約至小數(shù)點(diǎn)后二位;斷裂伸長(zhǎng)率結(jié)果按GB/T 8170規(guī)定修約至小數(shù)點(diǎn)后一位。

6.4卷曲性能

6.4.1儀器和工具

a)卷曲彈性儀，稱量25mN;

b)纖維夾、黑絨板、鑷子等。

6.4.2試樣及其制備

從按4.3規(guī)定取得的卷曲性能試樣中隨機(jī)均勻地抽取卷曲成形未被損壞的纖維束20束，經(jīng)預(yù)調(diào)濕、調(diào)濕處理。

6.4.3試驗(yàn)條件

6.4.3.1預(yù)置夾持距離20mm。

6.4.3.2預(yù)加張力

輕負(fù)荷:0.0018cN/dtex;

重負(fù)荷:0.15cN/dtex。

6.4.3.3每個(gè)試驗(yàn)室樣品測(cè)20根纖維。

6.4.4試驗(yàn)步驟

6.4.4.1用纖維夾夾取一根纖維懸掛于卷曲儀的天平衡臂上，然后用鑷子將纖維另一端置于下夾持器中(在松弛狀態(tài)下使纖維實(shí)際長(zhǎng)度大于25mm)。

6.4.4.2加輕負(fù)荷平衡后，記下讀數(shù)L0(精確至0.01mm)，讀取25mm內(nèi)全部卷曲峰和卷曲谷數(shù)Ja。

對(duì)三維卷曲讀取前后左右側(cè)波峰數(shù)。

6.4.4.3加重負(fù)荷平衡后，記下讀數(shù)L1(精確至0.01mm)。

6.4.4.4保持30s后，去除全部負(fù)荷，恢復(fù)至預(yù)置夾持距離，再保持2min后，加輕負(fù)荷平衡后，記下讀數(shù)L2(精確至0.01mm)。