拉伸羊毛微細結構與力學行為規(guī)律的研究.pdf

1、羊毛纖維是一多細胞復合體，主要由鱗片細胞和皮質細胞堆砌而成，這些細胞都是通過細胞間質（cell membrane complex，CMC）粘合而構成完整的羊毛纖維?？梢姡毎g質是羊毛纖維中唯一的連續(xù)相，因此，它的結構必將直接影響和制約羊毛纖維的力學行為。但是，在傳統(tǒng)的羊毛纖維變形理論中，都是依據(jù)蛋白質大分子的構象、分子間的作用等來論述羊毛纖維的變形規(guī)律和機理，而對細胞間質在變形過程中表現(xiàn)的力學行為并未述及，所以對于羊毛纖維在拉伸變形中

2、的行為研究就顯得極為重要。
　　 本課題采用傅里葉紅外光譜儀、偏振光譜儀及拉曼光譜儀對不同拉伸率羊毛(0％、30％、50％)的二硫鍵、大分子的取向結構及分子構象情況的變化進行了測試；并通過透射電子顯微鏡對不同拉伸率羊毛(O％、30％、50％)和甲酸處理羊毛中細胞間質的變化情況進行了觀察分析；最終建立四元件非線性物理模型描述不同條件下的羊毛纖維拉伸應力一應變曲線變化規(guī)律。
　　 通過光譜測試分析表明，拉伸作用使得羊毛纖維的

3、胱氨酸二硫鍵發(fā)生斷裂，且拉伸比越大，二硫鍵斷裂越多；在拉伸過程中，羊毛大分子構象發(fā)生了變化，隨著拉伸率的增大，分子肽鏈取向變化不大；通過對拉曼光譜上酰胺I帶的譜線分峰擬合面積的比較可以看出，隨著拉伸率的增大，羊毛纖維中a-螺旋含量減少，β折疊和無規(guī)卷曲含量增加，β轉角的百分含量沒有明顯的變化趨勢，即拉伸作用使得羊毛纖維大分子構象發(fā)生了從a-螺旋構象向β折疊構象的轉變：通過透射電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)細胞間質是羊毛纖維的力學薄弱區(qū)，其中皮質層中

4、的細胞間質的結合力大于鱗片細胞之間的，細胞間質具有一定的粘結強力；隨著拉伸率的增大，細胞間質中β層斷裂較明顯，且δ層相對于β層力學性質較弱，細胞間質整體結構由于拉伸擠壓而伸直趨向于平行；經甲酸處理后部分β層物質被溶解，細胞間質區(qū)被破壞。采用四元件非線性模型對羊毛拉伸應力.應變曲線進行模擬，Origin軟件進行擬合分析結果表明，其相關系數(shù)達到0.9左右。
　　 本文的研究分析表明，在羊毛的拉伸變形中，不僅存在有二硫鍵、氫鍵的斷裂及