热定形工艺对高强型聚酯工业丝结构性能的影响

为探究不同热定形温度获得的高强型聚酯工业丝性能差异的内在结构因素,对3种高强型聚酯工业丝的结构性能进行对比。采用小角X射线散射和广角X射线衍射方法对其多尺度微观结构进行研究,结合力学性能及热收缩等结果,明确不同热定形工艺对高强型工业丝结构性能的影响。结果表明：热定形温度主要影响聚酯工业丝非晶区取向和片晶结构;相比于高强中缩(HTMS)和高强(HT)聚酯工业丝,高强低伸型(HTLE)聚酯工业丝的热定形温度低,高倍牵伸产生的伸直非晶区分子链在较低热定形温度下并未及时排入晶格形成结晶,而发生了小幅的回复,导致HTLE聚酯工业丝表现出非晶区取向高、结晶度低、晶粒尺寸小与片层倾斜角较大的结构特点,从而使断裂伸长率最小、初始弹性模量最大、尺寸稳定性差。     

基于动力学特性的黑色高强聚酯工业丝研发

针对原液着色法开发聚酯工业丝存在的基料黏度大、纺丝温度高,以及对着色剂分散性要求高等技术要求,详细研究了添加碳黑的高黏聚酯的流变特性、热稳定性、结晶行为等与纺丝动力学相关的材料特性,作为设计聚酯工业丝干燥、熔融、纺丝挤出、冷却、热拉伸和热定型等工艺参数的技术依据,保证生产工艺的稳定控制,开发了断裂强度为8.20 cN/dtex的黑色高强聚酯工业丝。结果表明:碳黑在纤维中的分散尺寸小于300 nm,色牢度均达到4~5级;该方法不仅充分体现了聚酯工业丝原液着色与力学性能兼具的优点,且避免了工艺设计的盲目性,节约工业化实验成本。     

HMLS聚酯工业丝蠕变性能测试分析

利用电子万能试验机对高模低收缩型(HMLS)聚酯工业丝的蠕变性能进行测试,探讨试验条件对测试结果的影响,结果表明,夹持距离、蠕变载荷加载速率、预加张力对测试结果有影响。得到了较优的试验条件:夹持距离300 mm、载荷加载速率0.05～0.10 cN/(dtex·s)、预加张力0.05 cN/dtex。提出了初始蠕变形变率ε_i、总蠕变形变率ε_t、弹性蠕变形变率ε_e、塑性蠕变形变率ε_p、稳态蠕变速率v_s等蠕变性能指标的确定方法,建立了一种反映HMLS聚酯工业丝耐久性(蠕变寿命或持久极限强度)的预测方法。     

热处理前后高强阻燃聚酯工业丝结构与性能变化

为了研究高强阻燃聚酯工业丝(FRHT)在加工和应用条件下的受热温度范围,对FRHT在特定条件下热处理前后的结构与性能指标进行评价。与高强聚酯工业丝(HT)相比,FRHT具有相近的抗热应力破坏性能。随着热处理温度从120℃升高到195℃,结晶度逐渐降低。由于阻燃剂的增塑作用,FRHT的非晶区链段更易滑移,解取向程度较高。当温度高于180℃,FRHT的热应力、热收缩与热强力损失等指标受高温热处理的影响较大。上述力学性能和尺寸稳定性评价指标对于FRHT在高温条件下的长期安全服役具有重要指导意义。     

高强型聚酯工业丝在不同温度下的蠕变断裂机制

为探究高强型聚酯工业丝在不同温度下的蠕变断裂机制,采用在线小角X射线散射和广角X射线散射方法对低温(80 ℃)及高温(200 ℃)条件下聚酯工业丝蠕变断裂过程中的微观结构演变进行研究。结果表明:高强型聚酯工业丝的蠕变断裂可分为3个阶段,即负荷加载的拉伸阶段、蠕变形变阶段及加速形变阶段;在80 ℃低温下蠕变断裂的前2个阶段中,部分倾斜片晶转变成未倾斜片晶,且倾斜部分片晶偏离角不断增大,而在加速阶段,伸直的非晶区分子链发生断裂,周期性的片晶堆叠结构遭到破坏;在200 ℃高温下蠕变断裂的前2个阶段中,片晶层表面始终保持倾斜状态且倾斜角逐渐减小,而在加速阶段中,高度取向的非晶区分子链对晶区结构施加应力,晶区表面分子链被拉出而遭到破坏,导致周期性的片晶堆叠结构遭到破坏。     

高强抗紫外PET工业丝的生产试验与表征

将含纳米二氧化钛(TiO₂)的母粒添加到常规高黏聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片中,采用熔融共混挤出的方法制备高强抗紫外PET工业丝。在研究TiO₂对高黏PET流变性能和结晶性能影响的基础上,进行高强抗紫外PET工业丝工业化试验,试验中针对性地调整纺丝工艺,制得了不同TiO₂含量的高强抗紫外PET工业丝,并对其结构和性能进行了研究。结果表明:添加TiO₂的高黏PET体系具有良好的可纺性,无毛丝出现,整体生产稳定;当TiO₂质量分数小于2.0%时,高强抗紫外PET工业丝的断裂强度大于8.0 cN/dtex;随着TiO₂含量的增加,高强抗紫外PET工业丝表面粗糙,结晶度降低,力学性能下降;高强抗紫外PET工业丝织物对紫外线UVA区透射率均小于5%,紫外线防护系数大于50,具有优异的防紫外透过性能;经过200 h人工紫外灯加速老化实验后,高强抗紫外PET工业丝强度保持率没有提高。     

共聚型阻燃聚酯工业丝的纺丝成形

为了纺制兼具良好阻燃与力学性能的共聚型阻燃聚酯工业丝，在分析高分子量阻燃共聚酯流变特性以及量化不同纺丝温度条件下共聚酯热降解程度的基础上，设计和优化熔融纺丝工艺。对纺制的阻燃工业丝力学性能与阻燃性能进行测试，并采用X-射线衍射和声速纤维取向测量仪对纤维的微细结构进行测试分析。结果表明：相较纯PET,共聚酯熔体黏度较低，温敏性更为明显。采用低的纺丝温度(285℃左右),熔体黏度对纺丝压力影响小且热降解程度低，可制备断裂强度为6.75 cN/dtex、极限氧指数(LOI)可达31%的共聚型阻燃聚酯工业丝，且其阻燃耐久性突出，实现了良好阻燃性能与力学性能共聚型阻燃聚酯工业丝的制备。     

芳纶纤维表面改性及其对芳纶/橡胶复合材料黏合性能的影响

以原位乳液聚合方法合成水性聚氨酯预聚体（WPUP）包覆纳米ZnO粒子（ZnO@WPUP）,将KOH预处理后的芳纶纤维浸渍在改性ZnO乳液中进行二次处理,进一步与天然橡胶硫化,得到ZnO@WPUP改性芳纶/橡胶复合材料,并通过FTIR、SEM和H抽出实验等测试分析ZnO@WPUP对芳纶/橡胶复合材料黏合性能的影响。结果表明：WPUP能有效提高ZnO分散性,随着WPUP含量增加,ZnO@WPUP在芳纶纤维表面分散更加均匀,纤维表面粗糙度增大,改善了芳纶纤维表面橡胶的黏附量,从而大幅度提高芳纶/橡胶复合材料的黏结强度。