牛角瓜纤维属于天然纤维素纤维,纵向表面光滑,无转曲,截面中空度高,具有良好的开发利用前景。对牛角瓜纤维进行前处理后,在细胞水平基础上,进行表面膜化处理,然后进行轴向拉伸性能的研究,对足够数量的牛角瓜纤维来进行测试以获得具有代表性的数据,主要包括纤维的断裂比强度、断裂伸长率和弹性模量的测试,并用扫描电镜观察成膜剂在牛角瓜纤维表面的成膜情况,在单根纤维的力学性能进行研究,对把握纺织品的最终力学性能具有重要的意义。通过研究取得的主要结论如下:1、牛角瓜纤维的前处理对纤维性能的影响(1)牛角瓜纤维经过乙醇处理后,纤维的断裂比强度、弹性模量都有所降低,断裂伸长率提高,纤维的亲水性增加,纤维表面的成膜性能提升,为成膜剂在牛角瓜表面成膜提供了基础。(2)牛角瓜纤维经过超声波处理后,以乙醇作溶剂,纤维的弹性模量和断裂比强度随着随着超声波处理时间的增长而下降,断裂伸长率则相反。(3)牛角瓜纤维经过不同浓度的碳酸钠溶液处理后,纤维的弹性模量和断裂比强度随着碳酸钠溶液浓度的增大先减小后增大,纤维的断裂伸长率随着碳酸钠溶液浓度的增大先增大后减小。2、不同工艺处理后水性聚氨酯对牛角瓜纤维性能的影响(1)采用工艺一,不同浓度的水性聚氨酯溶液处理后,发现对纤维的断裂比强度和弹性模量有较大影响,且随着水性聚氨酯质量分数的增大而增大,断裂伸长率则没有显著影响。扫描电镜显示,不同浓度水性聚氨酯溶液处理牛角瓜纤维后,并在牛角瓜纤维表面包覆,以20%和30%的水性聚氨酯溶液包覆效果较佳。(2)采用工艺二,用浓度5%、10%、20%、30%的水性聚氨酯溶液处理牛角瓜纤维,发现不同浓度的水性聚氨酯溶液对牛角瓜纤维的弹性模量、断裂比强度、断裂伸长率均有显著影响,纤维的弹性模量由141.23cn/dtex增大到338.17~788.43cn/dtex,断裂比强度由2.86cn/dtex增加到5.97~21.05cn/dtex,断裂伸长率为1.67%~2.38%,且在牛角瓜纤维表面的能形成光滑的薄膜,有助于牛角瓜纤维力学性能的提升。(3)比较两种不同的处理方式对牛角瓜纤维力学性能的影响,发现工艺二处理后的牛角瓜纤维在提升纤维弹性模量、断裂比强度、断裂伸长率的效果均优于工艺一。3.物理成膜方式对牛角瓜纤维性能的影响(1)用不同浓度的淀粉溶液、羧甲基淀粉钠溶液、聚乙烯醇溶液处理牛角瓜纤维后,纤维的弹性模量和断裂比强度都随着溶液浓度的增大而增大,通过单因素方差分析发现,不同浓度的淀粉溶液、羧甲基淀粉钠溶液、聚乙烯醇溶液对牛角瓜纤维的弹性模量,断裂比强度,断裂伸长率均有显著影响。通过扫描电镜观察,发现不同浓度的淀粉、羧甲基淀粉钠溶液、聚乙烯醇溶液处理牛角瓜纤维后,纤维表面均有一层膜粘附在纤维表面,且随着溶液浓度的增加,在纤维表面所成的膜越来越厚。(2)用不同聚合度的聚乙烯醇溶液处理牛角瓜纤维,聚乙烯醇的醇解度均为99%,聚合度分别为1700、2000、2400、2600,经过实验发现,在聚乙烯醇浓度相同时,牛角瓜纤维的弹性模量、断裂比强度、随着聚乙烯醇聚合度的增加而增加,断裂伸长率反之。(3)几种成膜剂处理牛角瓜纤维对其力学性能的影响的比较(a)比较淀粉溶液、羧甲基淀粉钠溶液、聚乙烯醇溶液处理后的牛角瓜纤维的力学性能,发现在溶液浓度相同时,用聚乙烯醇溶液处理后的牛角瓜纤维的弹性模量、断裂比强度最好,纤维断裂伸长率也是较好,这三种溶液处理效果排序为:聚乙烯醇溶液>羧甲基淀粉钠溶液>淀粉溶液。(b)淀粉溶液、羧甲基淀粉钠溶液、聚乙烯醇溶液处理牛角瓜纤维后,在牛角瓜纤维表面均覆盖有一层薄膜,且溶液浓度相同时,聚乙醇溶液处理后,在牛角瓜纤维表面所成的膜是最佳的,所成的膜光滑、连续,对提高牛角瓜纤维的力学性能有较大的帮助。4.网状成膜方式对牛角瓜纤维力学性能的影响(1)选用乙二胺、二乙烯三胺和间苯二胺做固化剂在常温下固化环氧树脂,用丙酮做稀释剂,将环氧树脂溶液体系稀释成不同浓度的溶液,通过工艺二处理至牛角瓜纤维上,并在室温下固化一定时间。用不同的固化剂固化后,对牛角瓜纤维的弹性模量,断裂比强度,断裂伸长率均具有显著影响,且纤维的弹性模量、断裂比强度随着溶液浓度的增大而增大。(2)比较用乙二胺、二乙烯三胺和间苯二胺做固化剂的固化环氧树脂,在室温下在牛角瓜纤维表面固化后,用乙二胺固化后的环氧树脂溶液优于用二乙烯三胺和间苯二胺固化后的环氧树脂。