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* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 熔紡和濕紡纖維成型機理的差別 由於濕紡初生纖維含有大量的凝固浴液而溶脹,大分子具有很大的活動性,因此濕紡初生纖維的超分子結構接近于熱力學平衡狀態,而其形態結構卻對紡絲工藝極為敏感。 (一)濕紡纖維的形態結構 1.橫截面形狀 橫截面形狀影響纖維及制得織物的手感、彈性、光澤、色澤、覆蓋性、保暖性、耐髒性以及起球性等多種性能。 控制及改變纖維的橫截面形狀是纖維及織物物理改性的一個重要方法。 影響橫截面形狀的主要因素: 傳質通量比(Js/JN) 固化表面層硬度 噴絲孔形狀 2.皮芯結構 形態的特點: 濕紡初生纖維形態結構的 沿徑向有差異: 外表有皮層 內部是芯層 黏膠纖維的橫截面 1―膜層2―皮層3―芯層 3.空隙 由於成形過程中發生溶劑和凝固劑雙擴散和紡絲溶液發生相 分離,濕紡初生纖維的結構為由空隙 分隔、相互連接的聚合物凍膠網路。 尺寸達幾十微米的空隙,成為大空洞 或毛細孔. (二)濕紡纖維的超分子結構結構 軸向取向作用: 與熔紡相比 取向度小得多 取向單元 大分子微晶 取向區域 主要在皮層 取向機理 大多為拉伸形變取向 第四節 幹法紡絲原理 將聚合物溶於揮發性溶劑中,通過噴絲孔噴出細流,在熱空氣中形成纖維的紡絲方法。 對於既能用幹法紡絲,又能用濕法紡絲成型的纖維,幹法紡絲更適合於紡長絲。 分解溫度低於熔點或加熱時易變色,但能溶解在適當溶劑中的聚合物適用於幹法紡絲。 一、幹法紡絲的運動學和動力學 1.幹法紡絲線上的直徑分佈和速度分佈 近噴頭區域沿dx ↓↓,Vx↑ (脹大區基本消失), 至玻璃化轉化點,dx趨於平穩。 根據二維分析模型:細流出噴絲頭vx↑↑ ; 然後達到一個穩定值,相應的 為零 。 幹法紡絲線上直徑分佈 幹法紡絲線上速度分佈 2.幹紡紡絲線上的軸向力平衡分析 若分析從x=0至x=x處的一段紡絲線 Fr(x)=Fr(0)+Fs+Fi+Ff-Fg 二、幹紡紡絲中的傳熱和傳質 I區(起始蒸發區)(近噴孔處): 溶劑大量揮發 T↓↓至Tm附近,且T中心T表面 II區(恒速蒸發區): 溶劑恒速揮發 T≈Tm III區(降速蒸發區):溶劑降速揮發 T表↑至T熱風 幹紡成型時沿紡程溫度和溶劑的濃度分佈圖 1-纖維表面溫度 2-纖維中心溫度 3-纖維內溶劑的平均濃度 CP-纖維周圍的介質 P-紡絲溶液 X (t)-紡程(時間) Tm-濕球溫度 三、幹法紡絲中纖維結構的形成 1.超分子結構 特點:存在結晶或准晶,但分子和微晶的取向度很低。 取向度隨溶液的黏度、紡絲速度、噴絲頭拉伸倍數、固化速度提高而上升。 紡絲甬道溫度高會增加分子的活動性,但阻礙了分子的取向。 在紡絲過程中較高的取向,會降低纖維的可拉伸性;或者如果拉伸比 不變,則提高纖維的強度。 2.形態結構 (1)截面形狀結構特點及影響因素 E/V 溶劑從絲條 表面揮發的 速度/從絲 條中心擴散 到表面的速度 ≤ 1趨於圓形(無皮層) 稍1略偏離圓形(存在皮層)圖5-75 1近梅花形 1呈扁平狀,近於大豆形或啞鈴形 紡絲液濃度↓,越偏離圓形 纖維在甬道中的停留時間 (2)其他形態結構特點 無明顯孔洞和微纖結構,皮芯結構不如濕紡明顯。 1.無定形聚合物的分子結構 無定形聚合物中的大分子和在溶液中的大分子一樣,是無規線團狀。 一.概述 (一)拉伸過程的作用及特徵 第五節 化學纖維拉伸原理 (二)聚合物無定形態的特徵 2.大分子的運動 聚合物的運動可以有兩種形式: (1)分子鏈改變構象 (2)相對運動到其相鄰位置。 兩種情況都可以認為是自行擴散。 由於分子鏈很長,而且相互纏結, 所以擴散時移動的方向不是任意的。 聚合物鏈的擴散理論: 蠕動理論 蠕動模型 分子鏈P在若
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