[科普中國(guó)]-纖維耐磨性

纖維耐磨性（fiber abrasion resistance），纖維表面承受摩擦的能力。常以纖維斷裂時(shí)所能經(jīng)受的摩擦次數(shù)來(lái)表征；由于纖維在使用過(guò)程中不斷經(jīng)受摩擦，因而其耐摩性能的大小，決定了纖維的使用范圍。例如制造襪子，就要求特別耐磨的纖維。在合成纖維中，聚酰胺纖維的耐磨性非常好，因此市場(chǎng)上的彈力襪都是用它來(lái)加工的，它的耐磨性為棉花的10倍，羊毛的20倍，粘膠纖維的50倍。纖維的耐磨性與含濕率有關(guān)，一般纖維在濕態(tài)下的耐磨性較低，特別是纖維素纖維的濕態(tài)耐磨性較干態(tài)時(shí)下降很多。

簡(jiǎn)介耐磨性是大部分材料，包括紡織材料磨損的主要原因之一。玻璃纖維制品在紡織加工和使用過(guò)程中也要經(jīng)受磨損。玻璃纖維由于磨損而損壞的情況是很多的。雖然如此，一般對(duì)玻璃纖維的磨損過(guò)程以及耐磨性同各種不同因素的關(guān)系卻研究得很少。

脆性物體在磨損時(shí)，由于研磨而磨去了物體的表面層。耐磨性通常是根據(jù)磨去物質(zhì)的數(shù)量或單位時(shí)間內(nèi)磨去層的厚度來(lái)判定的。但這樣來(lái)評(píng)定細(xì)纖維的耐磨性非常困難，因?yàn)闇y(cè)定少量磨去的玻璃或磨去層的厚度會(huì)帶來(lái)很大的誤差。A**.Φ.扎克和Ю.п.**曼科測(cè)定了把纖維磨損到完全破壞所耗去的時(shí)間。這種評(píng)價(jià)具有很大的實(shí)際意義。它提供了在不同條件下判定纖維磨損情況的可能性。1

纖維耐磨性的測(cè)定玻璃纖維耐磨性的測(cè)定方法如下。將纖維固定在固定支架上的夾具中，并架到侍試材料做的圓盤(pán)上。纖維另一端懸掛著一定重量的物體。圓盤(pán)以75m/min的速度旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，紗和圓盤(pán)接觸的部分受到磨損。由于不斷磨去表面，纖維經(jīng)過(guò)一些時(shí)間，即使在較小負(fù)荷的作用下也會(huì)斷裂。記錄下纖維從開(kāi)始磨損到斷裂的時(shí)間。因?yàn)樵谠撉闆r下，纖維斷裂所需要的時(shí)間，不僅與該纖維的耐磨性有關(guān)，而且與施加的負(fù)荷有關(guān)，所以負(fù)荷取最小值，大約等于斷裂負(fù)荷的30%左右。

試驗(yàn)是用不同直徑的鋁硼硅酸鹽纖維進(jìn)行的（下表）。

|| || 耐磨試驗(yàn)數(shù)據(jù)

大部分試驗(yàn)用的纖維是在高于受磨損的地方斷裂的。圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所產(chǎn)生的摩擦力的方向和拉引重物的方向相一致。這樣，纖維在上部所受的壓力比施加的負(fù)荷要大。纖維所受的最大壓力可以按歐拉公式計(jì)算，壓力大約超過(guò)施加負(fù)荷30%。纖維在磨損區(qū)以外斷裂正說(shuō)明疲勞現(xiàn)象對(duì)強(qiáng)度的影響比磨損時(shí)強(qiáng)度的損失要大。如纖維僅在磨損作用下破壞，所需時(shí)間比上表的時(shí)間要長(zhǎng)。1

玻璃纖維耐磨性的各次測(cè)定數(shù)據(jù)分散度較大，這可能是由于玻璃纖維的不均一性所致。

試驗(yàn)后，在顯微鏡下仔細(xì)觀(guān)察纖維時(shí)，在磨損表面發(fā)現(xiàn)有很多不透明微粒，這是圓盤(pán)表面研磨的結(jié)果。直徑50μm的纖維磨損160min時(shí)，磨去層的數(shù)值很大，在顯微鏡下完全可以測(cè)定出來(lái)。當(dāng)負(fù)荷為斷裂負(fù)荷的15.6%時(shí)，磨去層的數(shù)值大約為0.02～0.06μm/min。

雖然列舉的資料還不能完全說(shuō)明問(wèn)題，伹它也提供了關(guān)于玻璃纖維耐磨性的某些概念。當(dāng)纖維受到短時(shí)間磨損時(shí)，例如在紡織加工過(guò)程中，其斷裂不是磨損所造成的，一般是其它原因(常常是彎曲)所引起的。當(dāng)玻璃纖維及其制品受到長(zhǎng)時(shí)間的磨損時(shí)，其斷裂可能是磨損的結(jié)果。

水分對(duì)玻璃纖維耐磨性的影響很大（如前所述，水分增加會(huì)大大降低纖維的力學(xué)強(qiáng)度）。例如，相對(duì)濕度為60%時(shí)，直徑50μm的纖維，在41～424min的磨損過(guò)程中斷裂；在濕度為70%時(shí)，纖維經(jīng)0.5～10min就斷裂，而且磨去層的數(shù)值從0.02μm；增加到0.2μm。

纖維涂上憎水性涂層，不僅可以保護(hù)纖維表面免受水分作用，而且可以防止纖維表面免受磨損材料的機(jī)械作用。

對(duì)玻璃纖維及其制品的耐磨性， 目前研究得很不夠，但由于玻璃纖維已經(jīng)應(yīng)用于日常生活方面，所以這個(gè)問(wèn)題具有非常重大釣意義。填補(bǔ)這個(gè)空白點(diǎn)是當(dāng)前的一項(xiàng)迫切任務(wù)。1

影響因素紡織制品中的檄維材料在使用過(guò)程中，不斷的受摩擦作用直到損壞；耐磨性的大小，可以決定纖維材料及其制品的使用性能。耐磨性高的纖維制品使用性能也好。如將耐磨性低的纖維與耐磨性高的纖維混紡，可以使制品的耐磨性大大提高，從而提高其使用價(jià)值。例如在粘膠纖維中加入15%卡普綸纖維，用這種混紡紗制成的襪子，其耐磨性比純粘膠紗所制的可增加一倍。纖維的耐磨性主要決定于下列因素：

1．纖維的化學(xué)性能；

2．纖維的結(jié)構(gòu)，特別是大分子的定向度；

3．后處理的條件和所用試劑的特性；

4．單纖維支數(shù)。

必須注意，纖維的耐磨性試驗(yàn)的結(jié)果，常受所用試驗(yàn)方法和條件的影響，如使用的儀器、速度、摩擦面的特性、纖維張力、所施壓力、試樣接觸大小、纖維濕度以及其他因素，都會(huì)影響試驗(yàn)所得的結(jié)果。其次，試驗(yàn)必須在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下進(jìn)行，才有比較的價(jià)值。對(duì)纖維耐磨性的測(cè)定，迄今尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)的方法，且實(shí)際使用中的摩擦情況也不一樣，因此所得的結(jié)果僅具相對(duì)性的比較意義。2

常見(jiàn)纖維耐磨性比較纖維及其制品在加工和實(shí)際使用過(guò)程中，會(huì)由于不斷經(jīng)受摩擦而引起磨損，而纖維的耐磨性就是指纖維耐受外力磨損的性能。

纖維的耐磨性與其紡織制品的堅(jiān)牢度密切相關(guān)。耐磨性的優(yōu)劣是衣著用織物服用性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。纖維的耐磨性與纖維的大分子結(jié)構(gòu)、超分子結(jié)構(gòu)、斷裂伸長(zhǎng)率、彈性等因素有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，分子主鏈鍵能高，分子鏈柔曲性好，聚合度高，取向度高，結(jié)晶度適當(dāng)，潔凈顆粒較細(xì)且均勻，纖維的玻璃化溫度在使用溫度附近，耐磨性能較好。同時(shí)從纖維性能方面看，纖維表層硬度高，拉伸急彈性回復(fù)率高。拉伸斷裂比功大，恢復(fù)功系數(shù)高時(shí)，耐磨性能較好。另外，磨損過(guò)程中溫濕度、試樣張力、磨料種類(lèi)等，都對(duì)纖維的耐磨性能有影響。

常見(jiàn)纖維耐磨性高低的順序如下：

錦綸→丙綸→維綸→乙綸→滌綸→腈綸→氯綸→毛→絲→棉→麻→富強(qiáng)纖維→銅氨纖維→粘膠纖維→醋酯纖維→玻璃纖維。3

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王寧 - 副教授 - 西南大學(xué)