高收缩聚丙烯纤维研究I.纤维热收缩机理

运用Ｘ－光衍射仪、偏光显微镜及其复合测试技术，对高收缩聚丙烯纤维热处理前后超分子结构变化和纤维热收缩机理进行了研究，结果表明：高收缩聚丙烯纤维必须具有大量高取向非晶区，少量结晶区，结晶度低，晶粒尺寸小，近晶型晶胞。纤维热收缩机理是在热处理过程中，高取向的非晶区发生了大量解取向，同时伴随着结晶晶型从近晶向α晶转变，结晶度大幅度提高，晶粒尺寸成倍增长。     

热收缩性聚丙烯纤维的研究

研究了适于纺制高收缩聚丙烯纤维的树脂的性能特点。添加改性组分共混纺丝可以进一步提高所得纤维的热收缩性。对热收缩聚丙烯纤维的聚集态结构特点和热收缩过程中的结构变化进行了研究。结果表明 :结晶速率小的聚丙烯树脂所得纤维的热收缩率高 ,添加适当的改性剂共混纺丝得到了收缩率近 30 %的聚丙烯纤维 ;具有潜在热收缩性的聚丙烯纤维聚集态结构具有结晶度低、晶粒尺寸小、非晶区取向程度高的特点 ,热收缩过程是结晶度变大、晶粒尺寸变大、结构趋于完善的过程。     

涤纶工业丝的晶态结构与性能的关系

采用广角X射线衍射(WAXD)方法分析了高强型(HT)、高强低伸型(HTLE)、高模低收缩型(HMLS)3种涤纶工业丝的晶态结构与其性能的关系。结果表明:对于断裂强度最大的HT型纤维,结晶度大(37%)、晶粒尺寸大、结晶完善程度好;对于断裂伸长率小的HTLE型纤维,晶粒尺寸较小、非晶区取向度较大(0.91),结晶区对无定形区链段运动的限制程度大;对于热收缩率小的HMLS型纤维,晶区取向度高但非晶区取向度小(0.84),高温下不易发生解取向,尺寸稳定性好。     

6D扁平高收缩腈纶的结构和性能

本文利用沸水收缩率、声速取向、粉末X射线衍射仪(XRD)以及单丝强度等手段对国产6D扁平高收缩腈纶的结晶结构、取向度、力学性能和热收缩性能进行表征分析,深入了解扁平高收缩性腈纶收缩时内部结构与性能的变化。研究发现扁平高收缩腈纶的热收缩行为主要是由纤维中非晶区结构的解取向造成的,收缩主要发生在80～100℃范围。结构中的晶区取向度对纤维的沸水收缩率贡献不大,所以提高非晶区取向度和降低结晶度是进一步提高收缩率的有效方法。     

高收缩共聚酯纤维收缩机理研究之二——收缩机理初步探讨

一、引言 关于纤维的热收缩机理近来已有一些报导:Prevorsek等人研究纤维加热接近熔点时的收缩,他们根据晶区完全解取向的X光衍射图指出,收缩伴随着微晶分子转为无定形的无规线团,收缩是拉伸和取向的逆过程。这一观点以后被许多研究者修正。Pin-nock等,认为取向涤纶纤维的热收缩是由于非晶区在室温下取向被冻结,当加热时解取向非晶区发生橡胶状收缩。石锅孝夫     

高收缩聚酯纤维收缩过程结构性能研究

应用X-射线衍射、DSC、声速取向等方法对高收缩聚酯纤维的升温收缩过程进行了研究,探讨了高收缩聚酯纤维收缩过程的结构性能变化。结果表明,高收缩聚酯纤维的热收缩可分为3个转变温度区间,当水温处于纤维的玻璃化转变区以下时,纤维几乎不收缩,在玻璃化转变区,非晶区分子链解取向,纤维在水中发生快速收缩;当温度继续上升,结晶度的变化限制了纤维的收缩。     

聚酯/液晶聚合物共混纤维的热处理

采用Ｘ射线衍射法、双折射法以及声速法研究了ＰＥＴ及其与液晶聚合物（ＬＣＰ）的共混初生纤维以及经过热处理后纤维的结晶结构和取向结构,并用应力－应变（Ｓ－Ｓ）法测定其断裂强度和初始模量。结果表明,ＬＣＰ的加入使初生纤维取向度和结晶度均下降,而喷头拉伸率增大则使共混初生纤维的结晶度和取向度均提高;由较大喷丝头拉伸率得到的共混纤维经热处理后取向度下降,而结晶度增大;当ＬＣＰ含量大于或等于１０％时,经热处理后共混纤维取向度下降;纤维２１０℃热处理后的晶粒尺寸明显大于１８０℃处理的,且前者的纤维各晶面的晶粒尺寸随着ＬＣＰ加入均有增大;纯ＰＥＴ纤维经热处理后力学性能提高,而ＰＥＴ／ＬＣＰ共混纤维热处理前后力学性能则呈较复杂的变化。     

热处理温度对高强涤纶工业丝结晶与取向性能的影响

加工过程中的热处理对纤维的聚集态结构变化具有重要的影响。采用二维X射线衍射仪研究了高强涤纶工业丝分别经过25,75,125,175,225℃温度热处理后其结晶度和晶区取向度的变化。结果表明:在较低的热处理温度区域(25～75℃),随着热处理温度升高,高强涤纶工业丝的非晶区分子链段开始活动,晶区结构变得松散,结晶度下降,进一步升高热处理温度至125℃时,纤维晶区发生重结晶现象,结晶度略微增长,而热处理温度升高至175～225℃时,纤维逐渐熔融,结晶度显著下降;随着热处理温度升高,高强涤纶工业丝(010)晶面和(100)晶面的晶区取向度降低,(-110)晶面的晶区取向度增加,但纤维的晶区总取向度随热处理温度的升高而增加,主要是由(-110)晶面的晶区取向度增加导致。     

PGLA纤维力学性能与结晶和取向的关系

通过研究PGLA纤维力学性能与结晶、取向结构之间的关系，发现：PGLA纤维的弹性模量和断裂伸长率取决于非晶区取向函数和结晶度，而与实现结晶和取向的加工条件无关。在实验条件内，弹性模量与非晶区取向函数符合线性关系Ey=31．202＋76．175fn；结晶度增加至约15．5％时弹性模量出现快速增加；断裂伸长率随结晶度和非晶区取向函数的增大而单调降低且降低速率逐渐减小。     

热定形超喂率对大直径涤纶单丝结构与性能的影响

探究了在热定形过程中超喂率对大直径涤纶单丝结构与力学性能的影响。对制备的单丝进行了拉伸和热收缩性能测试,并通过广角X射线衍射、小角X射线散射及声速取向等方法对微观结构进行了表征。结果表明,随着超喂率的降低,单丝在热定形中受到的张力增大,有利于链段沿着拉伸方向排入晶格,结晶度小幅上升,而在纤维径向上的晶粒尺寸及片晶直径减小。超喂率对单丝非晶区结构影响显著,低超喂率下获得的单丝内部形成的非晶区分子链的取向程度大且含量低,导致纤维断裂强度及初始模量较大且断裂伸长低。此外,低超喂率条件下单丝纤维非晶区取向高,致使热收缩率较大。     

高模低缩涤纶工业丝的结构与性能比较

高模低缩(HMLS)涤纶工业丝具有弹性模量高、干热收缩小、尺寸稳定性好等优点,是子午线轮胎的重要骨架材料。本文利用同步辐射广角X射线衍射和小角X射线散射技术研究了5种HMLS涤纶工业丝的晶区结构、非晶区取向和片层散射体结构的主要差异。相比于D和E公司的产品,A,B,C公司产品的结晶度较高、晶粒体积较大,长周期较大,片层倾斜角度较小。高结晶度、高非晶区取向和较小的片层倾斜角度使HMLS涤纶工业丝表现出较高的断裂强度和较好的尺寸稳定性。     

取向涤纶结晶时的自动伸长

以多次热处理的形式,通过定长及自由热定型,找到了直接测试取向涤纶在结晶过程中产生自动伸长的方法。并得出:产生结晶伸长的纺速约为1800—3200m/min,能产生最大伸长的纺速为2500m/min左右。经X光、DSC及密度等方法,测定了在伸长前后的纤维结晶度、晶区和非晶区取向以及晶体尺寸的变化。据此提出了纤维在伸长过程中内部分子结构的变化机理。     

张力拉伸对PAN纤维热稳定化反应进程的影响

在不同拉伸条件下,对聚丙烯腈(PAN)纤维进行热处理。借助傅里叶变换红外光谱、X射线衍射等表征手段,研究了PAN纤维热稳定化过程中,拉伸张力对纤维分子链聚集态结构及化学反应的影响。结果表明:PAN纤维热处理过程中,施加张力会在一定程度上影响纤维的环化反应。当热处理温度较低(180℃)时,施加张力可抑制环化反应的发生;热处理温度较高(大于200℃)时,拉伸张力有利于环化反应的发生。热处理过程中,施加张力,对PAN纤维结晶度影响较小,晶区取向和全取向度增加,晶粒尺寸增大。这是由于拉伸与温度双重作用影响了纤维的聚集态结构,导致参与环化反应的分子数量发生变化。     

聚醋酸乙烯醇解纺丝纤维聚集态结构的研究

用ＷＡＸＤ,ＳＡＸＳ研究了聚醋酸乙烯（ＰＶＡｃ）醇解纺丝过程中不同部位和不同干热拉伸倍数的聚乙烯醇（ＰＶＡ）纤维的聚集态结构。证明该法所得到的初生纤维为凝胶态,随干热拉伸倍数增加,取向度和结晶度随之增大。经高倍拉伸后,晶粒变得细长,且沿纤维轴取向,晶区和非晶区电子密度差减少,长周期增大、纤维中分子链趋近于伸直链结晶结构。     

高纯非晶质氮化硅纤维的结晶性能

本文研究了高纯聚合物衍生非晶质Ｓｉ３Ｎ４纤维的结晶性能。对非晶质Ｓｉ３Ｎ４纤维进行热处理（１４００℃、１４２５℃、１４５０℃、１４７５℃和１５００℃，于Ｎ２气中加热１￣１００小时）后，用Ｘ光衍射照片测定其结晶度。通过扫描电子显微镜观察到了生长在纤维表面上的六方体结晶晶粒。该结晶似乎是依据气相生长机理产生的。在非晶质纤维和结晶晶粒之间，ＳｉＯ气体作为Ｓｉ载体存在。然而，以往ＢＮ（氮化硼）粉末被当作粉     

聚乙交酯纤维的结构及其降解性能

纺制了聚乙交酯(PGA)纤维,并对其进行了不同温度和时间的热处理。对处理后PGA纤维的结构进行了测试,并将其放置于恒温箱的磷酸盐缓冲液中进行两周降解处理,研究了不同热处理工艺下PGA纤维的结构及降解性能。试验结果表明:随着热处理温度的提高,PGA纤维材料的晶区取向度变化不大,结晶度逐渐增大,晶粒尺寸也相应发生变化;在试验条件下,经过恒温缓冲液两周时间的降解处理,纤维的强度保持率随热处理温度提高呈现先增大后降低的趋势,纤维的强度保持率在110℃出现最大值;同时,在热处理温度110℃时,随着热处理时间的延长,PGA纤维的强度保持率增加。     

热处理对聚萘二甲酸乙二酯纤维结晶和力学性能的影响

利用差示扫描量热法(DSC)、X-射线衍射(XRD)和声速取向等测试手段,研究了聚萘二甲酸乙二酯(PEN)纤维加工成为帘子线过程中要经受的高温热处理过程中的内部结构变化,并利用万能材料测试仪研究了纤维的力学性能。试验结果表明:PEN纤维在加工过程中结晶度增大;PEN纤维的α型晶粒尺寸变大,结晶结构趋于完善;纤维在热处理中取向度没有明显的变化;经过热处理后纤维力学强度提高,而断裂伸长率下降。     

涤纶在后纺过程中结构性能的变化

应用 FRS-XRSA、DSC、密度法、声速法,研究了涤纶在后纺过程中的结构变化,以及对纤维力学性能的影响.结果指出:涤纶在加工中存在着"结构重整"现象.结晶度、表观晶粒尺寸、晶区取向因子、非晶区取向因子、分子链间距等结构参数在加工中变化复杂,并对涤纶的物理机械性能,如力学、热学、光学等性能起着重要作用.     

天然竹纤维的固态核磁共振谱表征

利用固态核磁共振碳谱分析研究了天然竹纤维的结晶结构,并与常规的天然纤维素纤维苎麻、亚麻和棉纤维进行了比较。研究表明竹纤维的结晶度、晶粒尺寸与苎麻相似,大于棉纤维和亚麻纤维。利用13C NMR分析计算出了竹纤维中纤维素的晶型含量,结果显示,竹纤维的晶型与棉纤维、苎麻和亚麻相似,纤维素Ⅰβ占优势。利用核磁共振谱计算的几种纤维素纤维的结晶度和晶粒尺寸小于利用X射线衍射计算的结果,只有对于高结晶度的纤维如竹纤维和苎麻偏差才比较小,主要原因在于NMR分析对小范围的有序更为敏感,只有晶区内的材料才能看作结晶区。     

国产高强高模聚乙烯纤维的初步研究

通过纤维的力学性能测试、声速取向、晶区取向、广角 X射线衍射 (WAXD)及热分析 (DSC)等测试研究了国产及进口高强高模聚乙烯纤维的结构、性能差异。结果表明 :国产高强高模聚乙烯纤维的力学性能和晶区结构与进口纤维相似 ,但其断裂伸长略偏高 ,非晶区取向偏低 ,说明国产聚乙烯纤维的拉伸倍数还可进一步提高 ,从而可以提高纤维的力学性能。