氨纶丝力学性能测试

1概述

氨纶纤维具有极其优良的力学性能, 氨纶是目前世界上最富有弹性的合成纤维 ,断裂伸长率高达450%～800%，而且具有极高的弹性回复率，断裂伸长率以内的伸长回复率可达到90%以上,而且回弹时的回缩力小于拉伸力,因此穿着舒适。它还具有优良的耐疲劳性, 强度为橡胶丝的2～3倍。氨纶丝的力学性能测试包括一次拉伸断裂试验、定伸长负荷试验、应力松弛试验和塑性变形试验。使用的测试仪器为等速伸长型强力仪（CRE），指标有平均断裂强力、平均断裂伸长率，和PC联机后可获得定伸长抗拉伸力和回缩力、塑性变形、循环伸长等，并可得到负荷伸长曲线。本测试不适用于测定由氨纶丝制成的包芯纱及其他制品。

2目的与要求

通过测试，掌握用等速伸长型强力仪测定氨纶丝力学性能的原理和方法，并学会计算和分析测试结果。
3 采用标准

3.1 采用标准: FZ/T 50006 《氨纶丝断裂强度和断裂伸长率试验方法》、FZ/T 50007 《氨纶丝弹性试验方法》。

3.2 相关标准: GB6529 《纺织品的调湿和试验用标准大气》、GB8170 《数值修约规则》。

4仪器与用具

4.1 YG061型（CRE）强力仪（如图30-1），其技术条件如下：

4.1.1 可以采用50±0.5mm的隔距进行测试。

4.1.2 可在零伸长和选定的循环伸长之间自由地进行拉伸回复循环，联机并可记录负荷-伸长曲线。

4.1.3 在使用范围内，任一点负荷指示值的误差不超过±1%。

4.1.4 夹持器：本机在上下夹持器的一个夹持面各加装一个软衬垫，以保证夹持的试样

在拉伸过程中不滑脱,不断裂在钳口旁边，夹持器的型式可以是手动夹持或气动夹持。

4.2 张力夹一套。

仪器来源：

YG061A 氨纶纱强力仪

5原理

5.1 一次拉伸断裂测试

在标准温湿度条件下，使用等速伸长（CRE）型强力仪，用规定的起始长度、预张力、拉伸速度将经过充分调湿的试样拉断，记录断裂强力和断裂伸长率。

5.2定伸长负荷测试

按规定条件，将试样进行6次拉伸回复循环，记录第6次循环的负荷——伸长曲线，并从拉伸曲线上求取定伸长对应的抗拉伸力（cN），从回复曲线上求取相同伸长下对应的回缩力（cN）。其中拉伸回复循环是指不松夹持器，无间断地以规定的起始长度和拉伸速度将试样拉伸至选定的循环伸长后，再回复至起始长度的周而复始的过程。循环伸长是指拉伸回复循环中的最大伸长。

5.3 应力松弛测试

将试样拉伸至预定伸长并握持在该状态，测量握持瞬间和握持规定时间后的应力，计算应力衰减百分率。

5.4 塑性变形测试

对试样进行规定条件的拉伸，去除张力后量取塑性变形量（外力去除后产生的不能回复原状的变形部分）。

6 取样

6.1 批量样品的采集，按产品标准规定的取样方法或有关方面商定的方法进行。

6.2 实验室样品，从批量样品中随机取至少5个卷装，分别剥去表层丝。

7环境及修正

样品的调湿和测试应在GB6529规定的标准大气中进行。

8 试样及制备

8.1 试样应均等地从每个卷装上以至少2m的不等间隔剪取，试样长约1.2m，试样总根数应能保证有效测试的需要。试样应以尽可能小的张力退绕，以避免受意外拉伸。

8.2 将选好的试样无张力地保持在标准大气中自由松弛，调湿不少于4h。

9程序与操作

9.1 参数设定

9.1.1 上下夹持器隔距长度：50±0.5mm。

9.1.2 拉伸速度：500mm/min。

9.1.3 选择适当的测力传感器和量程，使试样断裂负荷落在仪器满量程的15%～85%之间。

9.1.4 根据加工、应用中氨纶丝实际伸长率的最大值或有关双方的约定选择循环伸长，应不超过断裂伸长率的80%。

9.2 测试操作

9.2.1 一次拉伸断裂测试

9.2.1.1 开启电源、预热仪器、输入试验参数和功能（例如次数、纱号等、断裂试验）。

9.2.1.2 按“试验”，进入测试状态。

9.2.1.3 将试样牵伸至上、下夹持器的中央，夹紧上夹持器。

9.2.1.4 将试样下端按照0.01±0.001cN/tex夹上张力夹，使试样自然悬垂。

9.2.1.5 夹紧下夹持器，保持施加在试样上的预张力。

9.2.1.6 启动仪器，拉断试样，记录或读取断裂强力和断裂伸长率。如果试样在夹持器内发生了潜移或在钳口附近2mm内断裂，则应舍弃该次测定，并另取试样重新测试。

9.2.1.7 同法测试其余试样，每批样品不应少于10次有效测试，各个卷装上的有效测试次数应大致相等，测试结束打印测试结果。

9.2.2 定伸长负荷测试

9.2.2.1 联接PC机，然后参照9.2.1.1～9.2.1.5进行。

9.2.2.2 启动仪器，对已夹好的试样进行6次拉伸回复循环，记录第6次循环时拉伸和回复的负荷-伸长曲线。如果试样在夹持器内发生滑移，则应舍弃该次测定。并另取样重新测试。

9.2.2.3 同法测试其他试样。对于每批样品，每种循环伸长下的有效测试次数应不少于10次,并保证各个卷装上的有效测试数量大致相同，测试结束打印测试结果。

9.2.3 应力松弛测试

9.2.3.1 按9.2.2条规定的方法修改为：以选择的循环伸长对试样进行拉伸回复循环，前5次不做记录，对于第6次循环，在拉伸至循环伸长时，夹持器停止运动，将处于拉伸状态的试样握持在循环伸长下，记录握持瞬间、握持30s、握持5 min时的应力（cN）。

9.2.3.2 同法测试其他试样，测试次数同9.2.2.3。

9.2.4 塑性变形测试

9.2.4.1 按9.2.2条规定的方法修改为：在完成第6次拉伸回复循环后停顿30s，继续进行第7次拉伸，当试样上刚刚出现张力时，或者手动调节牵引夹持器至试样上肉眼可见的松弛刚好去除时，记录相应的试样长度L，结果精确到0.5mm。

9.2.4.2 同法测试其他试样，测试次数同9.2.2.3。

10结果计算

10.1 一次拉伸断裂

10.1.1 平均断裂强力和平均断裂强度：

平均断裂强力 （30－1）

平均断裂强度 （30－2）

结果计算到四位有效数字,保留三位有效数字。

10.1.2 平均断裂伸长率：

平均断裂伸长率（％）＝ （30－3）

结果舍入到邻近的0.5%.

10.1.3 断裂强力和断裂伸长率的变异系数：

（30－4）

（30－5）

式中：---变异系数，％；

---标准差；

---各次测得值；

---测得值的平均值；

---有效测试次数。

变异系数（％）计算结果保留一位小数。

10.2 定伸长负荷测试

从拉伸曲线上读取定伸长下对应的抗拉伸力，从回复曲线上读取相同伸长下对应的回缩力。定伸长值推荐选用50%的倍数，力值单位cN。分别计算循环伸长对应负荷的平均值，定伸长抗拉伸力和回缩力的平均值，变异系数，结果按GB8170修约到小数点后两位。

10.3 应力松驰测试

0～30s之间的应力衰减(%)= （30－6）

30s～5min之间的应力衰减(%)= （30－7）

式中: ---握持瞬间的应力,cN；

---握持30s的应力,cN；

---握持5min的应力,cN。

10.4 塑性变形测试

塑性变形百分率（％）＝ （30－8）

式中：---松弛长度测得值，mm；

---起始长度，mm。

11测试报告

11.1 说明：采用的标准；试样名称及规格；测试所用温、湿度；有效测试次数；仪器名称和测试设定参数；

11.2 结果：计算各项指标。

12相关知识

12.1 氨纶织物有着良好的服用特性

12.1.1 轻松伸展完全服帖。伸长与回复时的力度减少十分微弱,即所谓阻碍小的原丝。提高了经纬伸度的平衡。使用了氨纶的面料,比以往的产品伸度高,同时提高了经纬伸度的平衡。在低温状态下的运动或徒步过程中,发挥与常温状态同等的伸缩特性。因此制作成衣有着优秀的美感和舒适度。

12.1.2 卓越的吸排湿功能。快速吸收,排出衣服里的湿气,消除粘着感。从聚合体阶段加以改良,提高吸排湿功能。经染色加工、产品洗涤后仍能保持吸排湿功能。卓越的吸湿性能够抑制因干燥等产生的静电吸附，因此穿着清爽。

12.2氨纶使用时注意事项：

移动或开封产品外包装时，请勿用尖锐的工具；取氨纶丝时，请勿抓住或触摸纱筒（否则会引起纱线断裂及脱落）；装载氨纶纱筒时请检查是否有不良的卷曲形态；为了获得最好的效率与最高品质，使用前在与工作环境相同的条件下，请在包装箱开封后，先放置24小时再使用； 使用生产日期相近的产品，可达到最高的品质要求；品质要求严格时，建议采用相同重量的原丝；因氨纶在长期保存时，会对产品品质产生不良影响，希望采取先入库产品先使用的原则。

12.3 弹力织物按织造方法分有机织物和针织物两种；按弹力方向分为经弹织物、纬弹织物和经纬弹织物三种。这些织物所用的常见氨纶丝如下。

12.3.1 裸丝，裸丝一般与锦纶丝在针织机上交织。主要产品为紧身衣、运动衣、长筒袜、外科用绷带、袜口、袖口、经编织物等。

12.3.2 氨纶包芯纱，氨纶包芯纱是以氨纶丝为纱芯，外包一种或几种非弹力的短纤维（棉、涤棉、腈纶、涤纶等）纺成的纱线。氨纶丝不外露，可以充分体现外包纤维的表面特征。棉包芯纱的织物具有棉布的风格、手感和性能；毛包芯纱织物使两种纤维的优良性能得到互补，既有较好的弹性，又保持了毛织品的高档感；真丝包芯纱织物，同样可以体现天然丝的特性。

12.3.3 氨纶包覆纱，包覆纱是以氨纶丝为芯，无弹性的长丝或短纤维纱线按螺旋形的方式对伸长状态的氨纶丝予以包覆而形成的弹力纱。根据包覆层数和外包层的每厘米圈数不同，可分为单包覆纱和双包覆纱两种。包覆纱手感硬挺，纱支粗，一般用于袜子、纬编内衣、护腿弹力带等。

12.3.4 氨纶合捻线，合捻线又称合股线，就是将有伸缩弹性的氨纶边拉伸边和其他无弹性的两根纱并合加捻而成。一般在加装了特殊喂纱装置的环锭捻线机上生产。多用于织制中低弹力的粗厚织物，如弹力劳动布、弹力华达呢等。优点条干均匀，产品洁净。缺点是手感稍硬，因芯丝易外露，不易做深色产品。

13思考题

13.1 氨纶丝的力学性能有哪些内容,和别的纤维相比有什么特点?

13.2 解释氨纶丝各种力学性能测试的原理。