【摘 要】
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弹性模量是纺织纤维的基本物理量之一。对于弹性模量通常采用拉伸应力应变法来计算,但是拉伸过程常常伴有弛豫现象,且持续不变的应力施加并不能反应材料在实际使用中的受力状态,最后试样也会被破坏。但是基于声波对纤维的轻微扰动使纤维材料发生微小形变的声波脉冲法（声速法）具有操作简易,材料无损,测试结果敏感稳定精确的特点,能很好的代替拉伸法。本文以多种纤维为原料对声速法的实证与标准化进行实践探索。针对聚丙烯纤维
【基金项目】
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国家标准化委员会国标制定计划项目； 湖北省研究生工作站；
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弹性模量是纺织纤维的基本物理量之一。对于弹性模量通常采用拉伸应力应变法来计算,但是拉伸过程常常伴有弛豫现象,且持续不变的应力施加并不能反应材料在实际使用中的受力状态,最后试样也会被破坏。但是基于声波对纤维的轻微扰动使纤维材料发生微小形变的声波脉冲法（声速法）具有操作简易,材料无损,测试结果敏感稳定精确的特点,能很好的代替拉伸法。本文以多种纤维为原料对声速法的实证与标准化进行实践探索。针对聚丙烯纤维原料,使用纤维取向度测量仪,测量并记录了聚丙烯单丝在八个分离距离和各种预张力下的28组平均声波传播时间。通过两点法和多点法计算延迟时间、声速、声波模量和取向参数（包括取向度和取向角）。计算数据散点图和回归线之间的良好一致性表明,声波法提供了可靠、准确的目标参数测定。在实践中,声波传播的零时间在很大程度上取决于分离距离。预张力的最佳范围为0.1 gf/den–0.2 gf/den,分离距离的最佳值为200 mm和400 mm。这使得通过两点法进行简单、快速的测量,适用于工业应用。更复杂的多点方法是科学研究的首选方法。通过准静态拉伸将PET-POY长丝制作成不同伸长率的12组样品。系统研究了,不同伸长率下PET-POY长丝的性能和结构,并对其内部分子取向、声速、力学性能、结晶性能进行了表征。具体结论如下:声速取向测试表明,随着伸长率的增加,纤维的取向度也在不断地增加,但是增加的斜率放缓,其声速也是不断地增大,这说明其动态弹性模量也在不断的增大。通过和传统应力应变曲线计算初始模量相比,声波脉冲法测试的动态弹性模量更加的敏感和准确稳定。力学性能测试结果表明,随着伸长率的增加,纤维的初始模量也会不断的增加,但是断裂伸长率会不断的下降,但是断裂强度变化不明显。DSC结果表明,随着伸长率的增加,结晶度是一直上升的,说明外力拉伸对试样球晶的生长有很大的促进作用。针对水不溶维纶纤维（IPVA）和水溶维纶纤维（SPVA）,利用声波脉冲法测试原理和多点外推法,分别在八种和36组换能器隔距下计算声速和延迟时间,以及动态弹性模量。结合实验数据,根据已知纤维密度1.3g/cm3进行计算的结果表明,IPVA的声速为2.28-3.34km/s,声模量为6.67-14.50GPa,优选预张力区间是0.175–0.275 gf/den,优选的换能器隔距是150 mm和300 mm;SPVA的声速为3.33-4.21km/s,声模量14.42-23.04 GPa,优选的预张力是0.1-0.25 gf/den,优选换能器间隔距离是200 mm和400 mm。对于同一试样和仪器环境条件,试样预张力和换能器隔距（试样测量长度/声波传播距离）对声速测量结果都有影响,但预张力影响较小,而测量距离能显著改变延迟时间。
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