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user: 3. 实验结果与分析 3.1. 不同聚合度的PVA溶液对纤维性能影响的比较 3.1.1. 对纤维断裂比强度和弹性模量的影响 表1和表2是不同聚合度、不同浓度的聚乙烯醇溶液处理前处理后的牛角瓜纤维后，纤维的弹性模量和断裂比强度的测试结果，未处理的牛角瓜纤维的弹性模量和断裂比强度分别是141.23 cN/dtex和2.86 cN/dtex，成膜处理后的纤维的断裂比强度和弹性模量在201.76 cN/dtex~2065.42 cN/dtex和3.67 cN/dtex~ 37.25 cN/dtex，所以成膜剂处理之后纤维的弹性模量和断裂比强度都提高了。并且由表1和表2中数据作图得到图1不同聚合度的聚乙烯醇处理后牛角瓜纤维的弹性模量和图2不同聚合度的聚乙烯醇溶液处理后牛角瓜纤维的断裂比强度，从表中数据和图可以看出，在聚乙烯醇溶液浓度相同时，纤维的弹性模量和断裂比强度随着聚乙烯醇聚合度的增大而增大，这是由于聚乙烯醇聚合度的增大，纤维的分子量增大，从而导致聚乙醇与牛角瓜纤维之间和聚乙烯醇分子之间的范德华力增大，聚乙烯醇在牛角瓜纤维表面所形成的薄膜的强力和弹性模量都增大，从而被处理过的牛角瓜纤维的弹性模量和断裂比强度随着聚乙烯醇聚合度的增大而增大。 Table 1 Comparing the influence of PVA with different polymerization degree on Calotropis gigantean fiber’s elastic modulu PVA浓度 1% 3% 5% 10% 15% PVA聚合度1700 201.76 612.60 742.201 947.20 1552.30 PVA聚合度2000 262.65 656.31 805.75 998.86 1655.35 PVA聚合度2400 306.9 696.25 860.85 1027.53 1789.78 PVA聚合度2600 350.76 780.77 956.33 1161.46 2065.42 表1. 不同聚合度的聚乙烯醇对牛角瓜纤维弹性模量影响的比较 Table 2 Comparing the influence of PVA with different polymerization degree on Calotropis gigantean fiber’s strength per siz PVA浓度 1% 3% 5% 10% 15% PVA聚合度1700 3.67 11.00 17.68 18.83 31.30 PVA聚合度2000 3.79 12.67 18.32 20.76 32.82 PVA聚合度2400 4.06 13.68 19.32 21.37 35.02 PVA聚合度2600 4.31 14.50 20.35 23.35 37.25 表2. 不同聚合度的聚乙烯醇对牛角瓜纤维断裂比强度的影响的比较 图1. 不同聚合度的聚乙烯醇溶液对牛角瓜纤维弹性模量的影响 图2. 不同聚合度的聚乙烯醇溶液对牛角瓜纤维断裂比强度的影响 3.1.2. 对纤维断裂伸长率的影响 表3是不同聚合度的聚乙烯醇溶液处理牛角瓜纤维后，牛角瓜纤维断裂伸长率的比较结果，并由表中数据作图3，可以清楚地看出，不同聚合度的聚乙烯醇溶液处理牛角瓜纤维后，纤维的断裂伸长率的值差别不大，对于相同浓度，不同聚合度的聚乙烯醇溶液处理牛角瓜纤维，纤维的断裂伸长率随着纤维聚合度的增加而降低。原因是随着聚乙烯醇聚合度的增加，聚乙醇分子之间的范德华力增大，形成的聚乙烯醇膜的伸长率下降，所以处理至牛角瓜纤维表面之后，当溶液浓度相同时，牛角瓜纤维的断裂伸长率随着聚乙烯醇浓度的增大而减小。 3.2. 不同成膜剂处理对纤维性能的影响 3.2.1. 比较不同成膜剂处理后纤维的断裂比强度和弹性模量 不同成膜剂处理牛角瓜纤维后，由于成膜剂的结构不同，对牛角瓜纤维的力学性能产生不同的影响。表4，表5是不同浓度、不同种类的成膜剂处理牛角瓜纤维后，纤维的弹性模量、纤维断裂比强度的测试结果，未处理的牛角瓜纤维的弹性模量和断裂比强度分别是141.23 cN/dtex和2.86 cN/dtex，成膜处理后的纤维的弹性模量和断裂比强度在162.21 cN/dtex~1552.30 cN/dtex和3.06 cN/dtex~31.30 cN/dtex，成膜剂处理后纤维的弹性模量和断裂比强度都提高了。并由表4、表5中的数据分别作图得出图4、图5，由图可知可以明显看出，淀粉溶液、CMS溶液、PVA1799溶液处理后的牛角瓜纤维的弹性模量、断裂比强度都是随着溶液浓度的增大而增大。其中PVA1799溶液处理后的牛角瓜纤维的弹性模量和断裂比强度均优于其他两种成膜剂，CMS的处理效果次之，淀粉的处理效果最差。可能的原因是，成膜剂与纤维之间、成膜物质与成膜物质之间依靠分子间的作用力紧密结合在一起，这些作用力包括范德华力、氢键等，就范德华力来说与物质的分子量有关，成膜剂的分子量越大，那么物质之间的范德华力也就越大，三种物质中淀粉和淀粉衍生物羧甲基淀粉钠的分子量在5~6万之间，而聚乙烯醇1799的分子量大约在2.5~30万之间，物质之间的范德华力来说并不能确定成膜剂之间范德华力大小；从氢键作用来说，聚乙烯醇中含有大量的羟基，且其为直链分子结构，所以它在牛角瓜纤维表面成膜后，与牛角瓜纤维之间和聚乙烯 Table 3 Comparing the Influence of PVA with different polymerization degree on calotropis gigantean fiber’s breaking extension rati PVA浓度 1% 3% 5% 10% 15% PVA聚合度1700 1.85 1.90 1.92 2.12 2.24 PVA聚合度2000 1.81 1.86 1.88 2.09 2.19 PVA聚合度2400 1.78 1.83 1.86 2.04 2.16 PVA聚合度2600 1.73 1.76 1.79 2.01 2.14 表3. 不同聚合度的聚乙烯醇对牛角瓜纤维断裂伸长率的影响的比较 Table 4 Influence on Calotropis gigantean fiber’s elastic modulus after dealt with different film-forming agen 成膜剂浓度(%) 1 3 5 10 15 淀粉 162.21 261.06 397.79 416.43 457.37 CMS 173.84 455.87 463.36 552.01 638.21 PVA1799 201.43 612.60 742.20 947.20 1552.30 表4. 不同成膜剂处理后对牛角瓜纤维弹性模量的影响 Table 5 Influence on Calotropis gigantean fiber’s strength per size after dealt with different film-forming agen 浓度(%) 1 3 5 10 15 淀粉 3.06 5.42 8.47 10.01 11.41 CMS 3.22 7.89 9.61 13.78 14.25 PVA1799 3.67 11.00 15.68 18.83 31.30 表5. 不同成膜剂处理后牛角瓜纤维的断裂比强度测试结果 图3. 不同聚合度的聚乙烯醇溶液对牛角瓜纤维的断裂伸长率的影响 图4. 不同成膜剂处理对牛角瓜纤维弹性模量的影响 图5. 不同成膜剂处理对牛角瓜纤维断裂比强度的影响 醇分子之间会形成大量的氢键，而淀粉分子和羧甲基淀粉钠分子虽然也含有较多的羟基，但是结构含有大量的环状结构，因此在成膜剂成膜后分子之间结合的并不如聚乙烯醇紧密，所以在牛角瓜纤维表面成膜后，聚乙烯醇的性能最好，膜的拉伸性能的机械性能最优，其次淀粉和羧甲基淀粉钠具有相似的结构，但是羧甲基淀粉钠中含有更多的能与氢原子形成氢键的氧原子，所以成膜剂在纤维表面成膜后，比较处理后纤维的弹性模量和断裂比强度的处理效果为：PVA1799 > 羧甲基淀粉钠 > 淀粉。 3.2.2. 比较不同成膜剂处理后纤维的断裂伸长率 表6是淀粉、羧甲基淀粉钠和聚乙烯醇处理牛角瓜纤维后，牛角瓜纤维的断裂伸长率的比较结果。由表6作图6，不同成膜剂处理后对牛角瓜纤维伸长率的影响。由图6可以看出，三种成膜剂处理牛角瓜纤维后，在成膜剂浓度相同时，PVA处理后纤维的断裂伸长率最大，羧甲基淀粉钠处理后纤维的断裂伸长率次子，淀粉处理后纤维的断裂伸长率最小。 3.2.3. 不同成膜剂在纤维表面的成膜情况 图7，图8和图9是不同成膜剂配制成不同浓度的溶液处理后，牛角瓜纤维表面的扫描电镜图。由图7，图8和图9可知不同种类的成膜剂处理之后，在低浓度时，它们在牛角瓜纤维表面并不能形成明显的薄膜，随着成膜剂浓度的升高，在纤维表面所成的膜也越来越明显。其中较高浓度的淀粉和羧甲基淀粉钠处理牛角瓜纤维后，在纤维表面所形成的薄膜凹凸不平，而PVA1799处理纤维后在纤维表面所形成的薄膜是光滑且连续的，所以比较三种成膜剂处理后纤维的拉伸性能，我们发现在成膜剂溶液浓度相同时，PVA1799处理后纤维的弹性模量、断裂比强度和断裂伸长率是最佳的。