合成纖維鑒別的研究

合成纖維鑒別的研究

1差示掃描量熱儀的工作原理差異掃描熱法（sdc）是指在程序溫度控制下，測(cè)量輸入樣品和參比物之間的功率差異與溫度（或時(shí)間）之間的關(guān)系的技術(shù)。差示掃描量熱儀可以分為功率補(bǔ)償型和熱流型兩種,本文所用的是功率補(bǔ)償型。功率補(bǔ)償型差示掃描量熱儀有兩個(gè)加熱爐,分別放置試樣和參比物。當(dāng)試樣和參比物同時(shí)加熱或者冷卻時(shí),試樣會(huì)發(fā)生各種物理、化學(xué)變化。而參比物是熱惰性物質(zhì),在所測(cè)量的溫度范圍內(nèi),加熱或冷卻不會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng),這就會(huì)在試樣和參比之間產(chǎn)生溫度差ΔT,這個(gè)溫度差可由溫差檢測(cè)裝置測(cè)得。然后由溫度控制器對(duì)樣品爐和參比爐升溫或降溫,調(diào)節(jié)溫差,使得ΔT=0。這樣就可在樣品和參比始終保持相同溫度的條件下測(cè)得為滿足此條件樣品和參比兩端所需的能量差,并直接作為信號(hào)■Q(熱量差)輸出(見圖1)2差示掃描量熱法鉑金一埃爾默AD26自動(dòng)電子天平;鉑金一埃爾默功率補(bǔ)償型差示掃描量熱儀。本文選取了6種常見的合成纖維,分別是滌綸、腈綸、錦綸、丙綸、氨綸、氯綸。另外,選擇了10個(gè)廠家的滌綸樣品(見表1)。3差示掃描量熱溫度每種纖維樣品取3mg~5mg,用自動(dòng)電子天平稱量,放入鋁制樣品皿中,用密封器密封。同時(shí),取一個(gè)空的樣品皿密封,作為參比物。將制作好的樣品皿放入差示掃描量熱儀,設(shè)定程序起始溫度,丙綸為100℃,然后以20℃/min的速率上升到250℃。錦綸、維綸、滌綸為150℃~300℃,氯綸、腈綸為150℃~400℃。對(duì)于10個(gè)滌綸樣品,在終止溫度恒溫1min,再以20℃/min的速率下降到起始溫度。每個(gè)樣品進(jìn)行5次平行實(shí)驗(yàn),可測(cè)得DSC曲線和熱學(xué)參數(shù),再求其平均值。4結(jié)果與討論4.1比較ssoc曲線4.1.1纖維原料的dsc曲線比較圖2是6種合成纖維的DSC曲線,從上到下依次為丙綸、錦綸、氨綸、滌綸、氯綸、腈綸纖維。由圖2可以看出,丙綸纖維的曲線與其它纖維明顯不同,錦綸、氨綸、滌綸三者的曲線峰形、峰高和熔程雖然相近,但熔融峰的位置有差異;氯綸和腈綸纖維的DSC曲線中沒有出現(xiàn)熔融吸熱峰,而是直接分解,出現(xiàn)放熱峰。根據(jù)合成纖維的化學(xué)組成,丙綸、錦綸、氨綸、滌綸、氯綸、腈綸纖維分別是由丙烯、酰胺、氨基甲酸酯、對(duì)苯二甲酸乙二酯、氯乙烯、丙烯腈聚合而成。由于聚合單體不同,其分子結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)組成、極性、分子間的作用力以及分子量不同,從而導(dǎo)致熔融溫度、放熱(或吸熱)熱量以及放熱(或吸熱)的速率不同,DSC曲線有明顯不同。4.1.2生產(chǎn)滌綸纖維的峰峰形圖3是10個(gè)廠家生產(chǎn)的滌綸纖維的DSC曲線,從上到下依次為表1中所列的1到10號(hào)廠家滌綸纖維的熔融曲線和結(jié)晶曲線。從圖3可以看出,10個(gè)滌綸纖維的DSC曲線基本形狀比較接近,但熔融峰和結(jié)晶峰的峰形、峰高和峰位等方面有不同程度的差異,尤其是熔融峰峰形差別較大。同種類的合成纖維具有相同的組成,10個(gè)廠家生產(chǎn)的滌綸纖維所用的單體是相同的,但DSC曲線有差異,這反映了各廠家的生產(chǎn)工藝以及纖維熱處理?xiàng)l件不同,其中熱處理過程造成的差異更為主要。滌綸在結(jié)晶聚合的過程中要進(jìn)行退火和淬火處理,以控制結(jié)晶度。結(jié)晶度不同會(huì)導(dǎo)致熔點(diǎn)不同。此外,片晶的厚度和完善程度也可引起熔點(diǎn)的差異。退火可提高結(jié)晶度,增加片晶厚度,完善結(jié)晶程度,提高熔點(diǎn)。淬火處理時(shí),結(jié)晶度和熔點(diǎn)都比自然冷卻要低。在圖3中,10種滌綸纖維的熔融峰之間的差異明顯比結(jié)晶峰差異大,這也反映了各個(gè)廠家纖維的熱處理?xiàng)l件不同。為了排除儀器在測(cè)試過程帶來的誤差,此次試驗(yàn)過程中,對(duì)每一個(gè)滌綸樣品都做了5次平行實(shí)驗(yàn),同一個(gè)樣品的5次實(shí)驗(yàn)結(jié)果中,DSC曲線、峰形、峰高、峰程很相似。因此,可以認(rèn)定DSC曲線的差異來自樣品本身。4.2參數(shù)的比較4.2.1融溫度設(shè)定線計(jì)算所得的6種合成纖維的熱學(xué)參數(shù),Tm為外推起始熔融溫度,Tmp為熔融峰頂溫度,ΔHm為熔化焓。由表2可知,6種纖維的Tm,Tmp,ΔHm數(shù)值都有明顯的差異,尤其是熔融峰溫度,可以很容易的區(qū)分開來。4.2.2數(shù)字身份證的比較表3是由DSC曲線計(jì)算所得的10種滌綸纖維的熱學(xué)參數(shù),Tc為外推起始結(jié)晶溫度,Tcp為結(jié)晶峰頂溫度,ΔHc為結(jié)晶焓。由表3可以看出,10種滌綸的Tm、Tc都比較接近,而Tmp、ΔHm、Tcp、ΔHc則有一定的差異。1、2、9號(hào)樣品的ΔHm和Tmp比較接近,但是由2號(hào)的Tcp和9號(hào)的ΔHc與其它兩個(gè)樣品的差異可以進(jìn)一步進(jìn)行區(qū)分。4號(hào)的ΔHc與剩下的7個(gè)樣品有顯著不同,3號(hào)和6號(hào)的Tcp有較大差異,其ΔHm,ΔHc都與10號(hào)樣品接近,但10號(hào)樣品的Tmp與3號(hào)和6號(hào)有較大差異。7號(hào)與6號(hào)各個(gè)參數(shù)都比較接近,唯有ΔHm有一些差異,可以結(jié)合DSC曲線的形態(tài)上的差異進(jìn)行進(jìn)一步鑒別。5號(hào)和8號(hào)樣品的ΔHm、ΔHc比較相似,Tm、Tmp、Tc、Tcp卻有明顯的差異,再結(jié)合DSC曲線能夠明確的區(qū)分開來。因此,熱學(xué)參數(shù)的比較可以對(duì)10個(gè)滌綸樣品進(jìn)行區(qū)分。5合成纖維破產(chǎn)熱學(xué)分析的應(yīng)用對(duì)同種類(或成分)而