化學(xué)纖維拉伸和熱定型原理課件

高分子材料成型原理

東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院“高分子材料成型原理”教學(xué)團(tuán)隊(duì)2008年5月高分子材料成型原理1

第六章

化學(xué)纖維拉伸和熱定型原理“高分子材料成型原理”之

第六章“高分子材料成型原理”之2第一節(jié)化學(xué)纖維的拉伸

一.概述1.拉伸的目的提高初生纖維物理－機(jī)械性能，以符合紡織加工要求拉伸過程不僅是纖維幾何形狀改變的過程，而且是纖維結(jié)構(gòu)重新組建和形成的過程

2.拉伸的作用使纖維的低序區(qū)的大分子鏈沿纖維軸向的取向度↑↑，同時(shí)伴有一些結(jié)構(gòu)方面的變化性能的變化第一節(jié)化學(xué)纖維的拉伸

一.概述性能的變3Driveroll

Heater(Optional)DrawnyarntobobbinUndrawnpretwistedyarnControlrollsSnubbingpinSkewedidlerroll

1

2(

2>

1)Stretchingzone

拉伸裝置示意圖R=

2/

1DriverollHeater(Optional)D4熱拉伸Tg較高或拉伸應(yīng)力較大的（長(zhǎng)絲）纖維，熱源：熱盤、熱板或熱箱3.拉伸方法(1)干拉伸(2)蒸汽浴拉伸Tg大、拉伸應(yīng)力大、拉伸倍數(shù)高的(短)纖維(3)濕拉伸液浴法噴淋法

室溫拉伸Tg在室溫附近的初生纖維飽和蒸汽浴拉伸過熱蒸汽浴拉伸纖度較粗的短纖維Q1:化學(xué)纖維的拉伸溫度與其Tg相關(guān)嗎？為什么？熱拉伸Tg較高或拉伸應(yīng)力較大的（長(zhǎng)絲）纖維，熱源5拉伸形變

=普彈形變

1+高彈形變

2+塑性形變

31．普彈形變

1

1=

e/E1

普彈形變是大分子主鏈的鍵角和鍵長(zhǎng)受力后發(fā)生形變的反映普彈形變與應(yīng)力同相位，瞬間發(fā)生和瞬間回復(fù)普彈形變的彈性模量E1很大，形變量

1很小二.拉伸流變學(xué)總形變的1%與時(shí)間無關(guān)二.拉伸流變學(xué)總形變的1%與時(shí)間無關(guān)62．高彈形變

2高彈形變是大分子鏈在引力作用下，由卷曲構(gòu)象轉(zhuǎn)化為伸展構(gòu)象的宏觀表現(xiàn)高彈形變的特點(diǎn)是模量E2較小，形變量

2大，有明顯的時(shí)間依賴性(形變滯后于應(yīng)力，形變?cè)谕饬Τズ蠡旧夏芑貜?fù)，但回復(fù)需要時(shí)間)可伸長(zhǎng)至10倍以上松弛過程可伸長(zhǎng)至10倍以上松弛過程7

U-摩爾高彈形變活化能

0－常數(shù)Up－由于增塑作用而引起的高彈形變活化能的下降－由于張應(yīng)力作用而引起的高彈形變活化能的下降（為常數(shù)）高彈形變的發(fā)展與外力作用的時(shí)間、增塑所引起的活化能下降Up、纖維試樣中的拉伸應(yīng)力以及形變時(shí)纖維的溫度T有關(guān)。其中Up、和T都是通過對(duì)

2的影響而使

2(t)發(fā)生而使發(fā)生變化.

化學(xué)纖維拉伸和熱定型原理課件8

在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)在拉伸應(yīng)力較小的前提下（以避免毛絲的生成），采用適當(dāng)措施使T（通過改變拉伸溫度）、Up（通過調(diào)節(jié)纖維的增塑程度）以及t（通過改變拉伸速度、拉伸輥間纖維的長(zhǎng)度，或通過采用多級(jí)拉伸）等因素互相配合，以保證拉伸時(shí)高彈形變得以順利發(fā)展。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)在拉伸應(yīng)力較小的前提下（以避免毛93．塑性形變

3塑性形變是聚合物在外力作用下，大分子鏈間產(chǎn)生相對(duì)滑移的宏觀反映塑性形變實(shí)際上是一種流動(dòng)變形，其分子運(yùn)動(dòng)機(jī)理雖與粘性流動(dòng)相類似，但必須在屈服應(yīng)力σ*之上才能發(fā)生塑性形變的特點(diǎn)是外力去除后，形變完全不可回復(fù)流動(dòng)變形

3是拉伸總形變的有效部分要設(shè)法發(fā)展塑性形變3．塑性形變3流動(dòng)變形3是拉伸總形變的有效部分10

1.拉伸過程中應(yīng)力和應(yīng)變真實(shí)應(yīng)力許用應(yīng)力柯西應(yīng)變

真實(shí)應(yīng)變應(yīng)力應(yīng)變?nèi)?拉伸過程中應(yīng)力和應(yīng)變性質(zhì)的變化

1.拉伸過程中應(yīng)力和應(yīng)變真實(shí)應(yīng)力許用應(yīng)力柯西應(yīng)變真實(shí)112.應(yīng)力－應(yīng)變曲線（S－S曲線）的基本類型應(yīng)力—應(yīng)變曲線的基本類型

2.應(yīng)力－應(yīng)變曲線（S－S曲線）的基本類型應(yīng)力—應(yīng)變曲線的基12(1)a型（曲線呈凸形,Convex

）σa~ε曲線變化規(guī)律：隨ε↑，σa↑至σ＊（屈服應(yīng)力）后↓隨ε↑，E↓，σa升至σ＊時(shí)，纖維開始出現(xiàn)應(yīng)力集中而迅速斷裂（脆性斷裂）拉伸性：不可拉伸(1)a型（曲線呈凸形,Convex）σa~ε曲線變13(2)b型（曲線呈凹形,Concave）σa~ε曲線變化規(guī)律：隨ε↑，σa↑

隨ε↑，E↑，纖維在拉伸過程中發(fā)生自增強(qiáng)，為均勻拉伸。拉伸性：可拉伸性好(2)b型（曲線呈凹形,Concave）σa~ε曲線14(3)c型（曲線呈先凸后凹反S形,Convex+Concave

）σa~ε曲線變化規(guī)律：ε<ε1時(shí)，σa與ε基本成正比

在小形變區(qū)，纖維拉伸形變?yōu)閺椥孕巫?，楊氏模量較大;ε2>ε≥ε1時(shí)，σa由σ＊（屈服應(yīng)力）↓至平臺(tái)區(qū)

纖維出現(xiàn)細(xì)頸并不斷發(fā)展，為不均勻拉伸(3)c型（曲線呈先凸后凹反S形,Convex+Conca15εmax>ε≥ε2時(shí)，ε隨σa↑而↑至εmax纖維被均勻拉伸至斷裂拉伸性：纖維的實(shí)際拉伸倍數(shù)大于自然拉伸比而小于最大拉伸比時(shí)，可拉伸性好

（de段）εmax>ε≥ε2時(shí)，ε隨σa↑而↑至εmax拉伸性：163.影響拉伸性能的因素(1)初生纖維結(jié)構(gòu)的影響①結(jié)晶度和結(jié)晶變體的影響熔體卷繞絲的結(jié)晶度↑拉伸曲線沿“b”→“c”→a”型變化,屈服應(yīng)力σ＊

↑，且N↑結(jié)晶變體的相對(duì)含量也影響拉伸行為

可拉伸性:γ型結(jié)晶變體

﹥?chǔ)滦徒Y(jié)晶變體﹥?chǔ)列徒Y(jié)晶變體

錦綸6拉伸應(yīng)力與拉伸溫度的關(guān)系3.影響拉伸性能的因素錦綸6拉伸應(yīng)力與拉伸溫度的關(guān)系17②預(yù)取向度的影響熔紡卷繞絲預(yù)取向度↑，拉伸曲線沿“c”→“b”型變化，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蚶?，屈服?yīng)力σ＊

↑，E↑，N↓（卷繞絲預(yù)取向度↓，拉伸曲線從“b”→“c”）熔紡卷繞絲預(yù)取向度不太高時(shí)，可拉伸性好錦綸6初生纖維的拉伸特性1－v1=3800m/min，△n=332×10-42－v1=800m/min，△n=161×10-4預(yù)取向度對(duì)拉伸行為的影響較大②預(yù)取向度的影響錦綸6初生纖維的拉伸特性預(yù)取向度對(duì)拉伸行為的18③卷繞絲分子量的影響一般言卷繞絲分子量↑，σ＊↑初生纖維要避免a型拉伸，必須具備一定的初始模量和較高的斷裂強(qiáng)度，才能經(jīng)得起一定應(yīng)力下的拉伸.

乙烯－乙烯醇共聚物的應(yīng)力－應(yīng)變曲線

分子量達(dá)不到一定值，是承受不起拉伸應(yīng)力的.卷繞絲分子量合適，可拉伸性好.③卷繞絲分子量的影響乙烯－乙烯醇共聚物的應(yīng)力－應(yīng)變曲線分19歸納：熔紡卷繞絲結(jié)晶度或取向度↑，E↑σ＊

↑ε斷裂↓；熔紡卷繞絲分子量↑，斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)↑聚合物結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)力—應(yīng)變行為的影響聚合物結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)力—應(yīng)變行為的影響20④熔紡卷繞絲其它結(jié)構(gòu)因素的影響

卷繞絲內(nèi)含較大的氣泡或固體粒子時(shí)，卷繞絲內(nèi)出現(xiàn)裂縫或纖度波動(dòng)時(shí)可拉伸性↓⑤濕紡凍膠體凝固絲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響

凝固絲網(wǎng)絡(luò)骨架越細(xì)密最大拉伸比↑

凝固絲的溶脹度↑最大拉伸比↑可拉伸性先↑后↓④熔紡卷繞絲其它結(jié)構(gòu)因素的影響21(2)拉伸條件的影響①拉伸溫度的影響未取向結(jié)晶高聚物的典型拉伸曲線：T拉伸≤Tg,拉伸曲線呈a型（曲線1、2、3）T拉伸≥Tg、T↑，拉伸曲線呈c型（曲線4、5、6）T拉伸>Tg、T↑↑，拉伸曲線近似b型（曲線7、8、9）T拉伸↓，拉伸曲線由b→c→a型

同種纖維在不同溫度下的拉伸特性(2)拉伸條件的影響T拉伸↓，拉伸曲線由b→c→a型22②拉伸速度的影響VR↑，拉伸曲線由b→c→a型,σ＊

↑(c、a型)N↑(c型)VR↑，拉伸曲線的變化與降低T的影響類似VR達(dá)到一定值以上時(shí)，應(yīng)考慮拉伸放熱對(duì)拉伸應(yīng)力的影響，VR↑等效于T↑

②拉伸速度的影響23

低分子物的影響加強(qiáng)低分子物的增塑作用對(duì)纖維拉伸行為的影響與提高溫度類似減小低分子物作用，拉伸曲線由b→c→a型

初生纖維線密度的影響線密度↓等效于T↓線密度↑等效于T↑化學(xué)纖維拉伸和熱定型原理課件24四.拉伸過程中纖維結(jié)構(gòu)與性能的變化

1.拉伸過程中纖維超分子結(jié)構(gòu)的變化

(1)取向度的提高①不同取向結(jié)構(gòu)單元非晶態(tài)高聚物的拉伸作用大尺寸取向小尺寸取向——拉伸溫度較低時(shí)晶態(tài)高聚物的拉伸作用—球晶發(fā)生形變形成新的取向態(tài)的折疊鏈結(jié)構(gòu)形成分子鏈沿拉伸方向取向的完全伸直鏈晶體UHMWPE纖維四.拉伸過程中纖維結(jié)構(gòu)與性能的變化非晶態(tài)高聚物的拉伸作用大25②取向度的變化規(guī)律

隨著拉伸進(jìn)行,取向度↑，fcr增加快,fam的發(fā)展落后于fcr

通常fcr＞fam

②取向度的變化規(guī)律26

拉伸過程中fam對(duì)于強(qiáng)度有較大影響.為了提高強(qiáng)度,應(yīng)該進(jìn)行高倍拉伸.拉伸溫度：1－175℃2－150℃3－125℃4－100℃PAN：1－105℃干拉伸2－80℃水浴拉伸拉伸過程中fam對(duì)于PAN：1－105℃干拉伸27(2)結(jié)晶的變化拉伸過程中相態(tài)結(jié)構(gòu)無變化拉伸過程中進(jìn)一步結(jié)晶而使結(jié)晶度↑拉伸過程中原結(jié)晶結(jié)構(gòu)被部分破壞而重建結(jié)晶結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致結(jié)晶度↓或↑三種情況如：無規(guī)PS，PMMA如：PPT高時(shí)結(jié)晶度↑T低時(shí)結(jié)晶度↓如：PET、PVA(2)結(jié)晶的變化三種情況如：無規(guī)PS，PMMA如：PPT高282.拉伸過程中纖維性能的變化

(1)密度和熔化熱初生纖維的密度和熔化熱隨拉伸溫度而↑熱誘導(dǎo)結(jié)晶非晶或低結(jié)晶度初生纖維的密度和熔化熱隨拉伸倍數(shù)而↑取向誘導(dǎo)結(jié)晶結(jié)晶度高的初生纖維的密度和熔化熱隨拉伸倍數(shù)而出現(xiàn)極小值原晶體破壞后再結(jié)晶2.拉伸過程中纖維性能的變化29

(2)強(qiáng)度、拉伸模量和屈服應(yīng)力

纖維的強(qiáng)度、拉伸模量和屈服應(yīng)力隨拉伸倍數(shù)而↑

各種纖維的強(qiáng)度對(duì)拉伸倍數(shù)R的依賴關(guān)系

1—粘膠纖維2—聚乙烯醇纖維3—聚甲醛纖維4—PVA與乙烯基己內(nèi)酰胺5—聚酰胺和聚酯纖維6—聚丙烯腈纖維7—乙烯醇與N-乙烯基吡咯烷酮8—三醋酯纖維9——聚四氟乙烯纖維各種纖維的強(qiáng)度對(duì)拉伸倍數(shù)R的依賴關(guān)系30

纖維的斷裂伸長(zhǎng)和總變形功隨拉伸倍數(shù)↑而↓

(3)斷裂伸長(zhǎng)和總變形功彈性變形功有一極大值纖維的斷裂伸長(zhǎng)和總變形功隨拉伸倍數(shù)↑而↓(3)斷裂31QuestionsQ2:熔融紡絲所得到的初生纖維，其結(jié)構(gòu)對(duì)拉伸性能有何影響？Q3:PET纖維在拉伸過程中其結(jié)晶和取向結(jié)構(gòu)有何變化？QuestionsQ2:熔融紡絲所得到的初生纖維，其結(jié)構(gòu)32第二節(jié)化學(xué)纖維的熱定型一.概述1.熱定型的目的(1)提高纖維的形狀穩(wěn)定性(2)進(jìn)一步改善纖維的物理機(jī)械性能(3)改善纖維的染色性能2.熱定型的作用:使某些鏈間聯(lián)結(jié)點(diǎn)得到舒解和重建,使不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)變?yōu)榉€(wěn)定結(jié)構(gòu).第二節(jié)化學(xué)纖維的熱定型333.熱定型方法按收縮狀態(tài)分:(1)控制張力:纖維略伸長(zhǎng),并產(chǎn)生新的高彈形變(2)定長(zhǎng):纖維定長(zhǎng),并讓高彈形變轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄孕巫?3)部分收縮:纖維有一定收縮,但保留部分高彈形變(4)松弛:纖維收縮,高彈形變幾乎全部松弛回復(fù),內(nèi)應(yīng)力消除按加熱方式分：(1)干熱空氣定型(2)接觸加熱定型(3).水蒸氣濕熱定型(4)浴液定型緊張3.熱定型方法緊張343.熱定型方法按收縮狀態(tài)分:

(1)控制張力:纖維略伸長(zhǎng),并產(chǎn)生新的高彈形變(2)定長(zhǎng):纖維定長(zhǎng),并讓高彈形變轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄孕巫?3)部分收縮:纖維有一定收縮,但保留部分高彈形變(4)松弛:纖維收縮,且高彈形變幾乎全部松弛回復(fù),內(nèi)應(yīng)力消除按加熱方式分：(1)干熱空氣定型(2)接觸加熱定型(3).水蒸氣濕熱定型(4)浴液定型緊張3.熱定型方法緊張35二、纖維在熱定型中的形變二、纖維在熱定型中的形變36纖維拉伸后解除負(fù)荷,拉伸形變開始發(fā)生松弛回復(fù):拉伸t0時(shí)普彈形變、高彈形變和塑性形變的貢獻(xiàn)分別為:

當(dāng)拉伸后的纖維送去熱定型時(shí)，其中形變主要是由高彈形變和塑性形變組成,普彈形變?cè)诶熵?fù)荷解除時(shí)已立即回復(fù).纖維拉伸后解除負(fù)荷,拉伸形變開始發(fā)生松弛回復(fù):拉伸t0時(shí)普彈371.松弛熱定型

在較高溫度下或經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的熱處理以后，剩余形變接近于恒定的塑性形變：

ε2t﹤ε20ε2tE2即內(nèi)應(yīng)力纖維收縮變粗，且由于高彈形變松弛回復(fù),內(nèi)應(yīng)力消除1.松弛熱定型在較高溫度下或經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的熱處理以后，38QuestionsQ4:根據(jù)松弛熱定型的形變表達(dá)式,實(shí)際生產(chǎn)中怎樣消除內(nèi)應(yīng)力？QuestionsQ4:根據(jù)松弛熱定392.定長(zhǎng)熱定型應(yīng)力是時(shí)間的函數(shù):

c1、c2為取決于起始條件的常數(shù)；λ1、λ2為物質(zhì)特性的函數(shù)。

定長(zhǎng)熱定型的實(shí)質(zhì)是在纖維長(zhǎng)度及細(xì)度不變的情況下，把內(nèi)應(yīng)力松弛掉，而讓高彈形變轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄孕巫儭?.定長(zhǎng)熱定型應(yīng)力是時(shí)間的函數(shù):c1、c2為取決于起始條件403.定張力熱定型

定張力熱定型中,原來的高彈形變還沒有徹底松弛,又發(fā)展了新的高彈形變,所以應(yīng)力的松弛是不完全的.3.定張力熱定型定張力熱定型中,原來的高彈形變還沒有41三.熱定型溫度的選擇

以”轉(zhuǎn)變溫度Tt”為參考轉(zhuǎn)變溫度:粘彈回復(fù)速率等于10%/min時(shí)的溫度，即此溫度相當(dāng)于松弛時(shí)間為10min，它通常比Tg高20～100℃。Tt與濕度有關(guān).實(shí)際定型工藝中:Tg﹤T﹤Tm熱定型溫度﹥纖維或其織物的最高使用溫度(3)熱定型溫度的確定應(yīng)使動(dòng)力學(xué)平衡在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到(4)熱定型溫度受物質(zhì)的熱穩(wěn)定性限制(5)熱定型溫度與熱定型時(shí)間有關(guān)溫度越高，時(shí)間越短，同時(shí)最佳熱定型時(shí)間的范圍越窄.：三.熱定型溫度的選擇：42四、熱定型中纖維結(jié)構(gòu)與性能的變化1.熱定型中纖維結(jié)構(gòu)的變化(1)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的變化松弛熱定型，結(jié)晶度↑；T↑，結(jié)晶度↑緊張熱定型，結(jié)晶度不變或增加較慢①結(jié)晶度四、熱定型中纖維結(jié)構(gòu)與性能的變化松弛熱定型，結(jié)晶度↑；T↑，43滌綸在不同溫度下熱處理后（熱處理時(shí)間30min）的密度原有結(jié)晶度和拉伸時(shí)自熱效應(yīng)的次序?yàn)?>2>3>4纖維在熱定型過程中的結(jié)晶速率與拉伸纖維原來的結(jié)構(gòu)有關(guān).滌綸在不同溫度下熱處理后（熱處理時(shí)間30min）的密度纖維在44②晶粒尺寸：

松弛熱定型，微晶尺寸↑(尤其與取向垂直方向上的尺寸）→晶區(qū)更完善

緊張熱定型，平行于纖維取向軸的微晶尺寸↑↑垂直于纖維取向軸的尺寸略微增大，張力大時(shí)可能↓③晶格

熱定型影響晶格結(jié)構(gòu).例:PET:90℃準(zhǔn)晶,130℃三斜晶系②晶粒尺寸：45(2)取向結(jié)構(gòu)的變化

fcr

取向度取決于

famQc

松弛熱定型,取向度↓；T↑，取向度↓定長(zhǎng)熱定型,取向度不變定張力熱定型,取向度↑松弛熱定型,取向度↓；T↑，取向度↓46(3)形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化

T↑，長(zhǎng)周期↑（折疊鏈數(shù)↑）所謂長(zhǎng)周期是指拉伸纖維形成的微纖結(jié)構(gòu)中晶區(qū)與非晶區(qū)平均尺寸之和.熱定型方式不同,長(zhǎng)周期的增加程度有差別.

滌綸熱處理所引起的有規(guī)折疊鏈的增加

(3)形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化滌綸熱處理所引起的有規(guī)折疊鏈的472.熱定型中纖維性能的變化松弛熱定型（a）和緊張熱定型（b）時(shí)，纖維結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變1-熱處理后纖維的收縮2—取向度3—斷裂強(qiáng)度4—斷裂伸長(zhǎng)5—吸濕率6—對(duì)應(yīng)介質(zhì)作用的穩(wěn)性2.熱定型中纖維性能的變化松弛熱定型（a）和緊張熱定型（b）48(1)力學(xué)性能的變化松弛熱定型時(shí)，斷裂強(qiáng)度↓，伸長(zhǎng)↑；T↑，影響更大緊張熱定型時(shí)，強(qiáng)度不變甚至↑，伸長(zhǎng)↓；T↑，強(qiáng)度↑，伸長(zhǎng)↓滌綸熱定型后的應(yīng)力-—應(yīng)變曲線（定型1min）FA—松弛熱定型TA—緊張熱定型(1)力學(xué)性能的變化滌綸熱定型后的應(yīng)力-—應(yīng)變曲線（定型1m492.熱收縮率的變化

T定型↑，熱收縮率↑

錦綸66熱收縮隨溫度的變化

纖維的熱收縮不是一種簡(jiǎn)單的解取向過程.熱定型對(duì)錦綸66斷裂伸長(zhǎng)的影響

2.熱收縮率的變化熱定型對(duì)錦綸66斷裂伸長(zhǎng)的影響503.吸濕和染色性能的變化

熱定型對(duì)纖維的吸濕和染色性能的影響較為復(fù)雜.由于水分子及染料一般只能滲入纖維的非晶區(qū)，所以吸濕和染色性能主要取決于纖維的結(jié)晶度、晶粒尺寸、非晶區(qū)的取向以及微孔結(jié)構(gòu).PAN:熱定型使吸濕性↓PET:熱處理溫度對(duì)于平衡上染率在175℃附近有極小值.PET纖維的的平衡上染率與熱處理溫度的關(guān)系1—未拉伸（染浴溫度100℃）2—拉伸3倍（染浴溫度100℃3—拉伸4.5倍（染浴溫度100℃）4—未拉伸（染浴溫度80℃）3.吸濕和染色性能的變化PET纖維的的平衡上染率與熱處理溫度51四、熱定型機(jī)理

熱定型時(shí)，除了熵變之外，還有大分子的內(nèi)能變化，而且大分子有多種運(yùn)動(dòng)單元，在吸熱后各種轉(zhuǎn)變都可能發(fā)生，目前尚無綜合上述各種情況的統(tǒng)一理論。從熱定型過程中纖維大分子間作用力的變化，熱定型與分子運(yùn)動(dòng)等方面對(duì)纖維的熱定型進(jìn)行探討。

四、熱定型機(jī)理熱定型時(shí)，除了熵變之外，還有大分子的內(nèi)能變521.熱定型過程中大分子間作用能的變化熱定型的三個(gè)階段Ⅰ(松懈階段):使纖維無定型區(qū)內(nèi)松散無序的分子間作用力快速減弱,內(nèi)應(yīng)力松弛;實(shí)施方法:加熱或摻入增塑劑Ⅱ(定型階段):使纖維中被松懈的區(qū)域分子間作用力增大,結(jié)構(gòu)更緊密有序;實(shí)施方法:較長(zhǎng)時(shí)間加熱(T>Tg)加熱+增塑Ⅲ(結(jié)構(gòu)固定階段):使定型階段形成的結(jié)構(gòu)被快速固定,并去除增塑劑實(shí)施方法:降溫至Tg以下.

分子間作用力↓T纖維>Tg→1.熱定型過程中大分子間作用能的變化53

(1)聚合物的多重轉(zhuǎn)變

聚合物的分子運(yùn)動(dòng)存在多種運(yùn)動(dòng)單元和多種運(yùn)動(dòng)方式。運(yùn)動(dòng)單元的松弛時(shí)間越短，則其轉(zhuǎn)變溫度就越低。因此，聚合物存在多重轉(zhuǎn)變:鏈段開始運(yùn)動(dòng)的Tg整個(gè)大分子鏈開始流動(dòng)的Tf結(jié)晶聚合物的熔融溫度Tm其它多種轉(zhuǎn)變溫度例:側(cè)基的運(yùn)動(dòng)；主鏈中4～8個(gè)碳原子在一起的“曲柄”運(yùn)動(dòng)；主鏈中雜原子基團(tuán)的運(yùn)動(dòng)；主鏈中苯環(huán)的運(yùn)動(dòng)；側(cè)基中的基團(tuán)的運(yùn)動(dòng)；結(jié)晶聚合物中晶區(qū)的缺陷和折疊鏈的手風(fēng)琴式的運(yùn)動(dòng)以及晶型的轉(zhuǎn)變等.