本文關鍵詞：循環(huán)應力對牛皮鞋面革結構和力學性能的影響

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【摘要】：在制造和使用過程中,皮革會經(jīng)歷各種各樣的機械力的作用。這些機械作用對皮革結構和性能會有很大影響,其中循環(huán)應力的作用十分常見,如循環(huán)拉伸和折彎。這些應力比較復雜,會使皮革的強度、柔軟度和表面結構發(fā)生顯著的變化。然而,該方面的基礎研究較少,力對皮革結構和力學性能的影響機理還不太清楚。研究皮革在循環(huán)應力下的力學響應,將有助于建立完整的皮革結構與性能的關系,優(yōu)化皮革加工工藝。本文首先研究了牛皮鞋面革在循環(huán)拉伸下的力學響應及其對鞋面革力學性能的影響。以牛蘭濕革為原料,通過戊二醛復鞣和磺化油加脂,以及貼板干燥和調(diào)濕處理制備了鞋面革試樣;設計了兩種模式的循環(huán)拉伸作用,并改變拉伸比和拉伸次數(shù),分析了循環(huán)拉伸下鞋面革的應力應變關系以及循環(huán)拉伸作用對皮革力學性能的影響,總結了循環(huán)拉伸下鞋面革力學性能參數(shù)間的一般規(guī)律;并用光學顯微鏡(OM)表征了鞋面革拉伸前后側面和斷面纖維結構和粒面毛孔形狀的變化。結果表明:在循環(huán)拉伸中,牛皮鞋面革會形成較大的滯后環(huán)和殘余形變;鞋面革的加載能、損耗能和峰應力都隨循環(huán)次數(shù)的增加顯著降低,而卸載能幾乎不變。循環(huán)拉伸可以通過拉開膠原纖維的粘結部分,提高鞋面革的柔軟性和拉伸強度,且拉伸比越大,皮膠原纖維的取向越明顯。牛皮鞋面革在循環(huán)拉伸中的初始斜率與初始應變能、加載能、損耗能都存在線性對應關系。但損耗能與加載能之比會隨著循環(huán)次數(shù)的增加而降低。本文還研究了牛皮鞋面革拉伸后的自由回復行為,并根據(jù)鞋面革在循環(huán)拉伸中的應力應變行為,提出并探討了兩種新的測量皮革彈性的方法。結果表明,鞋面革的回復可分為三個階段:對彈性有重要貢獻的快速回復階段,對彈性起輔助作用的中速回復階段,和對殘余應變有重要貢獻的慢速回復階段。循環(huán)拉伸中,回復的應變與拉伸應變之間,卸載能與加載能之間都存在線性對應關系,即皮革的彈性變形和塑性變形是線性對應的。而應變回復率和卸載能占加載能之比都隨拉伸比的增大而減小。在皮革彈性的測量上,用殘余應變法比測量拉伸前后長度法更有優(yōu)勢。對于折彎對牛皮鞋面革結構和力學性能的影響,本文分析了褶皺產(chǎn)生的原因和影響因素。分別將未復鞣未加脂、復鞣未加脂和未復鞣加脂的干燥皮革試樣進行折彎處理,用光學顯微鏡和紅外光譜儀(FT-IR)分別表征了折痕處的結構和膠原內(nèi)部結構的變化。結果表明,折彎是一種集中應力作用,通過壓縮和拉伸造成鞋面革粒面的褶皺和肉面膠原纖維的斷裂;折彎雖然可以一定程度上松散皮革的結構,提高柔軟度,但是會降低皮革的拉伸強度和斷裂能。復鞣可以提高皮革的拉伸強度,但不能提高其抗折彎能力;加脂通過增強皮膠原纖維的滑移能力,不僅提高皮革的抗折彎能力,還可以提高皮革的柔軟度、斷裂伸長率和斷裂能。牛皮鞋面革在平行于脊背線方向上的拉伸強度更高一點,但在垂直于脊背線方向上的抗折彎能力更強一些。
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TS54

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本文編號：1287002