表面原子像
羊毛
兔毛
• 2. 纤维表面所涉及的基本物理性质 • 纤维表面性质主要涉及人们所熟悉的摩擦 性质，；浸润性质。还有纤维表面的热学、 光学、电学性质，以及表面缺陷引起的力 学性质劣化等。
第二节 纤维的摩擦性质
• 一、 基本指标： （一）、切向阻力 (cN) F= f N= F1 + F2 （二）、摩擦系数 μ μ = F2 /N ( 静摩擦系数μs,动摩擦系数μD ) F1 （三）、抱合力 F1 f （四）、切向阻抗系数f N （五）、抱合系数h h= F1 /l (cN/mm) （六）、抱合长度Lh Lh =(F1 /Nt)· 1000 (m) Lh =F1· Nm
• 二、 影响摩擦的因素： （一）法向压力（或张力） 切向阻力的增加率不随正压力上升成等比例 增加，但切向阻力是增加的。切向阻抗系数随法 向压力的增加而下降，逐渐趋于一定值。
F aN bN F 1 c f ab/ N N
c
• （二）温、湿度 在通常情况下切向阻抗系数随温度的上升而降 低，但在90℃以上的高温情况下切向阻抗系数 却上升。 • 切向阻抗系数随相对湿度的增加而增加，出现 液态水时有一个下跳。 • （三）表面润滑剂状况 纤维表面润滑情况对摩擦力影响很大，为了减 少摩擦纤维表面常涂一些润滑剂（毛有和毛油， 化纤有化纤油剂，棉有天然棉腊等）。润滑剂 的粘滞系数和滑动速度构成对摩擦力的影响 .
dS T T0 m T1 m T0 d T+dT
R
T1 (b)绞盘法原理
F (a)绞盘法机构
• （2）抽拔法 不加压可测量纤维的抱合 力。若在纤维束侧向加一压力，则可测 纤维的切向阻力。
F0f (F f)
F = dl 单纤维 F 剪应力 F =dl l 微粘结点 d
L N (a)
第六章 纤维的表面性质
• 纤维的表面性状是构筑纤维集合体的客观 基础。 • 纤维的表面是外力，光、热辐射，电磁和 液、汽体作用的直达部位和主要载体。 • 纤维表面同时也是发生老化、破坏、产生 缺陷的主体。
• 第一节 纤维表面的内涵 • 一、表面的基本概念 • 纤维表面的表达与物理或物理化学所述表面一致， 包括表面结构、表面性质和表面状态。 • 1. 纤维表面的定义 • 所谓纤维表面是指纤维表层0.5~5nm内的组成、 结构和其亚微米尺度及其以下的表观形态。显然， 是微尺度（micro-scale），确切地说是形态亚微 米尺度（submicro-scale）、厚度纳米尺度 （nanoscale）和分子尺度（molecular scale）。
• 静摩擦力FS大于动摩擦力FD，滑动速度对
切向阻力的影响规律如图
S
大多测试段
D
流体润滑 边界润滑 O v
• 粘－滑现象 • 纤维间相对低速滑移时，会发生时而保 持不动（粘），纤维产生变形或同向移 动；时而又相对快速滑移（滑），这种 现象称为粘－滑（stick－slip）现象。
F 弹簧 下移动板 (a) v O x (b) F 上滑动块 (FS ,FD) FS FD
T=50g T=25g
101 102
• 三、 摩擦抱合的测定方法简介 具体的测量方法很多，大致可分为三类。 （1）绞盘法 测量单纤维在纤维或其他物体（如金 属的，陶瓷的，橡胶）上产生相对运动（刚开始运动 时，即静摩擦，或保持恒定速度运动时，即动摩擦） 所需的力。这类方法中最常用的是绞盘法，用欧拉公 式可计算出摩擦系数。
N
(b)
纤维抽拔法实验原理
• （3）刮动法
①, ②, ③可以互换 W W可调 ③纤维架
②刀片 ①刮杆 力传感器 移动v
刮动法测量装置原理图
粘－滑过程及摩擦力曲线
• “粘滑现象”具有下列特征： ①切向阻力值的波动范围随速度增加而 缩小即粘滑现象变小， 当滑动速度＞0.1m/min时, “粘滑现象” 消失． • ②纤维受的张力越大粘滑现象越严重。 ③纤维动、静摩擦系数差异越大，粘滑 现象越大。
100 T=75g
摩擦力 (g)
80 60 40 20 0 10-4 10-3 10-2 10-1 100 滑移速度(m/min)
• （四）表观接触面积的影响 F N A • 式中，α为与粗糙度和材料硬度相关的常数。
• （五）表面粗糙度 物理表面的粗糙程度对摩擦性状影响很 大，因为摩擦力是由于两物体间接触产 生的，所以摩擦力的大小与接触表面的 情况有关.
摩擦系数
硬体 软体
O
粗糙度r
• （六）相对滑移速度的影响
表层厚度 表面轮廓
粒子
• 2. 表面能 • 所谓表面能，又称表 面自由能，是指形成 单位面积表面所消耗 的功。
F
A
肥皂液膜
(W=F l)
l
L
W F l F E A L l L
• γ为表面张力
液体表面增大所作的功
• • •
二、纤维表面涉及的内容 纤维表面主要涉及表面结构、表面性质。 1. 纤维表面结构内涵 纤维表面结构包括要素：表面厚度、表面形态、 表面组成和表面结构。 • 表面形态是表层的外轮廓，同样是微尺度的，但 跨度较大，在原子尺度～亚微米尺度范围内，如 扫描隧道电子显微镜STM（Scanning tunneling microscope）或原子力显微镜AFM（Atomic force microscope）所看到的表面原子排列轮廓，