纤维耐磨性

纤维耐磨性（fiber abrasion resistance），纤维表面承受摩擦的能力。常以纤维断裂时所能经受的摩擦次数来表征；由于纤维在使用过程中不断经受摩擦，因而其耐摩性能的大小，决定了纤维的使用范围。例如制造袜子，就要求特别耐磨的纤维。在合成纤维中，聚酰胺纤维的耐磨性非常好，因此市场上的弹力袜都是用它来加工的，它的耐磨性为棉花的10倍，羊毛的20倍，粘胶纤维的50倍。纤维的耐磨性与含湿率有关，一般纤维在湿态下的耐磨性较低，特别是纤维素纤维的湿态耐磨性较干态时下降很多。

简介耐磨性是大部分材料，包括纺织材料磨损的主要原因之一。玻璃纤维制品在纺织加工和使用过程中也要经受磨损。玻璃纤维由于磨损而损坏的情况是很多的。虽然如此，一般对玻璃纤维的磨损过程以及耐磨性同各种不同因素的关系却研究得很少。

脆性物体在磨损时，由于研磨而磨去了物体的表面层。耐磨性通常是根据磨去物质的数量或单位时间内磨去层的厚度来判定的。但这样来评定细纤维的耐磨性非常困难，因为测定少量磨去的玻璃或磨去层的厚度会带来很大的误差。A**.Φ.扎克和Ю.п.**曼科测定了把纤维磨损到完全破坏所耗去的时间。这种评价具有很大的实际意义。它提供了在不同条件下判定纤维磨损情况的可能性。1

纤维耐磨性的测定玻璃纤维耐磨性的测定方法如下。将纤维固定在固定支架上的夹具中，并架到侍试材料做的圆盘上。纤维另一端悬挂着一定重量的物体。圆盘以75m/min的速度旋转，此时，纱和圆盘接触的部分受到磨损。由于不断磨去表面，纤维经过一些时间，即使在较小负荷的作用下也会断裂。记录下纤维从开始磨损到断裂的时间。因为在该情况下，纤维断裂所需要的时间，不仅与该纤维的耐磨性有关，而且与施加的负荷有关，所以负荷取最小值，大约等于断裂负荷的30%左右。

试验是用不同直径的铝硼硅酸盐纤维进行的（下表）。

|| || 耐磨试验数据

大部分试验用的纤维是在高于受磨损的地方断裂的。圆盘旋转时，所产生的摩擦力的方向和拉引重物的方向相一致。这样，纤维在上部所受的压力比施加的负荷要大。纤维所受的最大压力可以按欧拉公式计算，压力大约超过施加负荷30%。纤维在磨损区以外断裂正说明疲劳现象对强度的影响比磨损时强度的损失要大。如纤维仅在磨损作用下破坏，所需时间比上表的时间要长。1

玻璃纤维耐磨性的各次测定数据分散度较大，这可能是由于玻璃纤维的不均一性所致。

试验后，在显微镜下仔细观察纤维时，在磨损表面发现有很多不透明微粒，这是圆盘表面研磨的结果。直径50μm的纤维磨损160min时，磨去层的数值很大，在显微镜下完全可以测定出来。当负荷为断裂负荷的15.6%时，磨去层的数值大约为0.02～0.06μm/min。

虽然列举的资料还不能完全说明问题，伹它也提供了关于玻璃纤维耐磨性的某些概念。当纤维受到短时间磨损时，例如在纺织加工过程中，其断裂不是磨损所造成的，一般是其它原因(常常是弯曲)所引起的。当玻璃纤维及其制品受到长时间的磨损时，其断裂可能是磨损的结果。

水分对玻璃纤维耐磨性的影响很大（如前所述，水分增加会大大降低纤维的力学强度）。例如，相对湿度为60%时，直径50μm的纤维，在41～424min的磨损过程中断裂；在湿度为70%时，纤维经0.5～10min就断裂，而且磨去层的数值从0.02μm；增加到0.2μm。

纤维涂上憎水性涂层，不仅可以保护纤维表面免受水分作用，而且可以防止纤维表面免受磨损材料的机械作用。

对玻璃纤维及其制品的耐磨性， 目前研究得很不够，但由于玻璃纤维已经应用于日常生活方面，所以这个问题具有非常重大钓意义。填补这个空白点是当前的一项迫切任务。1

影响因素纺织制品中的檄维材料在使用过程中，不断的受摩擦作用直到损坏；耐磨性的大小，可以决定纤维材料及其制品的使用性能。耐磨性高的纤维制品使用性能也好。如将耐磨性低的纤维与耐磨性高的纤维混纺，可以使制品的耐磨性大大提高，从而提高其使用价值。例如在粘胶纤维中加入15%卡普纶纤维，用这种混纺纱制成的袜子，其耐磨性比纯粘胶纱所制的可增加一倍。纤维的耐磨性主要决定于下列因素：

1．纤维的化学性能；

2．纤维的结构，特别是大分子的定向度；

3．后处理的条件和所用试剂的特性；

4．单纤维支数。

必须注意，纤维的耐磨性试验的结果，常受所用试验方法和条件的影响，如使用的仪器、速度、摩擦面的特性、纤维张力、所施压力、试样接触大小、纤维湿度以及其他因素，都会影响试验所得的结果。其次，试验必须在标准温湿度条件下进行，才有比较的价值。对纤维耐磨性的测定，迄今尚无标准的方法，且实际使用中的摩擦情况也不一样，因此所得的结果仅具相对性的比较意义。2

常见纤维耐磨性比较纤维及其制品在加工和实际使用过程中，会由于不断经受摩擦而引起磨损，而纤维的耐磨性就是指纤维耐受外力磨损的性能。

纤维的耐磨性与其纺织制品的坚牢度密切相关。耐磨性的优劣是衣着用织物服用性能的一项重要指标。纤维的耐磨性与纤维的大分子结构、超分子结构、断裂伸长率、弹性等因素有关。一般说来，分子主链键能高，分子链柔曲性好，聚合度高，取向度高，结晶度适当，洁净颗粒较细且均匀，纤维的玻璃化温度在使用温度附近，耐磨性能较好。同时从纤维性能方面看，纤维表层硬度高，拉伸急弹性回复率高。拉伸断裂比功大，恢复功系数高时，耐磨性能较好。另外，磨损过程中温湿度、试样张力、磨料种类等，都对纤维的耐磨性能有影响。

常见纤维耐磨性高低的顺序如下：

锦纶→丙纶→维纶→乙纶→涤纶→腈纶→氯纶→毛→丝→棉→麻→富强纤维→铜氨纤维→粘胶纤维→醋酯纤维→玻璃纤维。3

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学