棕櫚纖維的基本性能研究.pdf

1、棕櫚纖維是一種在我國(guó)使用歷史悠久的天然纖維,在古代經(jīng)常被用于編制繩索、蓑衣、床墊等日常用品;在現(xiàn)代,棕櫚纖維又被開(kāi)發(fā)應(yīng)用于制備復(fù)合材料、彈性材料等新領(lǐng)域。棕櫚在我國(guó)栽種范圍廣泛,棕櫚纖維剝?nèi)『?jiǎn)單且來(lái)源充足,但是就目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀而言,對(duì)于棕櫚纖維還是處于重應(yīng)用輕研究的情況,棕櫚纖維在這些實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出了優(yōu)良的性能,不過(guò)關(guān)于棕櫚纖維所表現(xiàn)出的較好回彈性、耐腐性,以及其形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)組分等方面的研究還未系統(tǒng)的開(kāi)展過(guò)。本論文選取棕櫚纖維

2、作為研究對(duì)象,對(duì)其以下幾個(gè)方面進(jìn)行了基礎(chǔ)性能的研究,并取得了有價(jià)值的研究成果。
　　 利用光學(xué)顯微鏡觀察,棕櫚纖維縱向有著連續(xù)天然S型或者Z型溝槽,不過(guò)轉(zhuǎn)曲幅度不大且每根纖維上只存在一種方向的天然溝槽。通過(guò)對(duì)棕櫚纖維的橫截面、縱截面和表面采用掃描電鏡觀察,棕櫚纖維其實(shí)是由數(shù)百根棕櫚單纖維締合成的維管柬。維管束表面不光滑,被類(lèi)似“鱗片”完全覆蓋,存在較多孔洞。橫截面形狀接近圓形,在靠近中心的位置有較大的導(dǎo)管,單纖維彼此獨(dú)立,雖然排

3、列緊密但存在大量縫隙。單纖維內(nèi)部中空,每隔一段距離存在一層類(lèi)似竹節(jié)的薄隔膜,內(nèi)壁形成波浪狀褶皺。
　　 一維X射線衍射研究發(fā)現(xiàn),棕櫚纖維屬于典型的纖維素Ⅰ晶體,其結(jié)晶度僅為37.92%。利用紅外光譜對(duì)棕櫚纖維進(jìn)行化學(xué)組分的定性研究,結(jié)果表明纖維主要由纖維素及木質(zhì)素構(gòu)成。通過(guò)化學(xué)組分定量分析,準(zhǔn)確測(cè)得棕櫚纖維各化學(xué)組分含量分別為:脂蠟質(zhì)3.77%、水溶物2.80%、果膠0.60%、半纖維素20.60%、木質(zhì)素44.07%、纖維素2

4、8.16%。
　　 棕櫚纖維的直徑范圍大概在199～539μm,但主要集中在250～400μm這個(gè)范圍內(nèi),總體上屬于一種直徑較粗且不均勻的天然纖維。其直徑不勻率范圍大概在1.7%～18.1%,但是主要還是集中在10%以內(nèi),所以根據(jù)平均直徑計(jì)算出的橫截面面積具有一定代表性,能保證后續(xù)計(jì)算的可靠性。
　　 對(duì)棕櫚纖維進(jìn)行一次斷裂拉伸研究,計(jì)算得到其斷裂強(qiáng)度、楊氏模量和斷裂伸長(zhǎng)率范圍分別為89～222Mpa、0.44～1.09

5、Gpa和14.68～23.45%,屬于中強(qiáng)高伸纖維。隨著纖維直徑的增加,斷裂強(qiáng)度有下降的趨勢(shì);斷裂伸長(zhǎng)率會(huì)隨著測(cè)試隔距縮小有進(jìn)一步提高。
　　 棕櫚纖維在高負(fù)荷、長(zhǎng)時(shí)間的拉伸或彎曲條件下進(jìn)行回彈性研究,均表現(xiàn)出良好的回彈性能。作用時(shí)間和負(fù)荷的增加,對(duì)于棕櫚纖維的三種回彈性能都會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響,即降低棕櫚纖維的回彈性。棕櫚纖維的回彈率則會(huì)隨著回復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)而增加。
　　 棕櫚纖維的彎曲回彈率在回復(fù)時(shí)間5min前迅速增加,之后趨

6、于緩慢,回復(fù)時(shí)間對(duì)其彎曲回彈率影響較大。在回復(fù)時(shí)間1h后,其彎曲回彈率都能達(dá)到50%以上,而且彎曲緩彈性變形需要很長(zhǎng)時(shí)間才能完全回復(fù)。彎曲時(shí)間對(duì)于彎曲回彈率的影響要大于負(fù)荷。棕櫚纖維的定負(fù)荷回彈率隨負(fù)荷增加基本呈現(xiàn)線性下降,但是最低也有50%以上回彈率;而隨拉伸時(shí)間延長(zhǎng),回彈率下降趨勢(shì)由緩變急。在不同的定伸長(zhǎng)值下,經(jīng)過(guò)相同拉伸次數(shù)后的纖維回彈率下降幅度兒乎相同,回復(fù)速率不受定伸長(zhǎng)值影響。在相同的定伸長(zhǎng)值下,拉伸次數(shù)增加,棕櫚纖維的回彈率

7、逐漸下降,表現(xiàn)出先快后慢的趨勢(shì),隨著循環(huán)拉伸的繼續(xù),拉伸次數(shù)不再明顯影響回彈率。
　　 棕櫚纖維的吸濕性研究表明其吸濕性能優(yōu)良,吸、放濕平衡回潮率和吸濕滯后性差值分別為16.65%、23.83%和7.2%,均遠(yuǎn)高于棉纖維和亞麻纖維。棕櫚纖維的吸濕速率在初始階段小于亞麻纖維和棉纖維,約10min后超過(guò)二者;棕櫚纖維的放濕速率最快,亞麻居中,棉纖維最慢,在35～40min相繼低于亞麻纖維和棉纖維。隨著時(shí)間延長(zhǎng),3種纖維的吸、放濕速率