苎麻织物与玻璃织物的力学性能研究

在过去十几年中，天然纤维凭借优良的力学性能、巨大的生产优势、对化学物质的抵抗性以及其低成本低密度的优势逐渐引起了各国人民对它的研究兴趣[1-2]。我国有着丰富的苎麻资源，作为天然纤维的一种，苎麻纤维因其优良的冲击性能、抗拉强度、较高的比模量和很小的比重、可循环利用等优点，适合用作复合材料的增强材料[3]。但由于其力学、化学性能等较差，目前整体的应用仍十分有限。相比来看，玻璃纤维增强复合材料在各类产业中的运用则更加广泛。例如SMC与GMT（玻璃纤维毡增强热塑性片材）模压汽车零部件、高压玻璃钢管、CNG（压缩天气）瓶等产品已有长足发展[4]。然而玻璃纤维复合材料在生产制造中污染较大，在注重环保的今天其大规模应用也有一定的局限性。

    目前对于两种不同增强材料的力学性能的比较研究尚不深入。由于材料的拉伸性能是反映材料力学性能的重要指标，同时材料拉伸性能与材料其他力学性能之间有一定正相关关系，一般可以用材料拉伸性能的优劣来大致表征材料力学性能的高低[4-5]，故本文对苎麻布与玻璃纤维布的力学性能进行了深入的研究，以此比较二者的力学性能。

    1试验

    1.1材料

    三种不同规格的苎麻布（湖南岳阳洞庭集团生产）：苎麻布1（28tex×28tex），苎麻布2（28tex×28tex），苎麻布3（42tex×42tex）。

    两种玻璃纤维布的规格是：玻璃纤维布1的经纬密度16×14，玻璃纤维布2的经纬密度是30×25。

    1.2方法和仪器

    1.2.1苎麻布及玻璃纤维布经纬密度测试试验

    本试验参照ASTMD3375—2003a机织物经纬密度的标准试样方法。

    试验仪器：Y511B型织物密度镜。

    试验步骤：1）将苎麻布平展的铺开在实验台上，并用重物固定四角。2）确定对角线。在织物中确定一条对角线，并在对角线上任意取五个点。3）通过织物密度镜，在点观察并统计宽度为25mm，长度为25mm的经纬纱根数。

    1.2.2苎麻布及玻璃纤维布织物单位面积重量测量试样试验

    本试验参考ASTMD3776-1996（2002）中织物单位面积质量（重量）的测量方法，目的是求出每种织物的密度，从而结合断裂的应力计算出每种织物的比模量。

    试验仪器：主要采用JA3003电子天平（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）。

    试样准备：根据标准的要求，在每种试样中剪下120mmx120mm的样品，并将其分为60mmX60mm的四块样品，要求剪裁准确。

    试验方法：1）将准备好的小样分别称量，并记录试验数据。2）通过计算公式计算单位面积重量。

    通过计算得出苎麻布的平均密度1.5g/cm3，玻璃纤维布密度取2.5g/cm3。

    1.2.3苎麻布及玻璃纤维布的断裂强力伸长测试

    本试验参考ASTMD5035-1995（2003）纺织织物断裂强力和伸长的标准（StandardTestMethodforBreakingForceandElongationofTextileFabrics（StripMethod））。

    试验仪器：采用美国INSTRON公司生产的强力测试机（systemIDnumber3369P9522），使用配套的1KN钳口。

    试样准备：1）剪裁宽35mm,长150mm的样品经纬向各5个。2）两边扯去数量基本相等的纱线，使样品宽度为25mm。

    试验方法：1）设置仪器的跨距（75±1）mm，拉伸速度（300±10）mm/min，预张力调整为2N。为了达到试验标准的要求将气泵调整到90PSI（PSI英文全称为Poundspersquareinch，表示磅/平方英寸，是一个压强的单位，90PSI指的是钳口对材料的夹持压力的大小），并要保证样品在两钳口夹持状态下的垂直度。