Формование волокон и ориентация полимера

Тем не менее целесообразно несколько подробнее остановиться на одном вопросе, имеющем особое значение, а именно на изменении свойств полимерных материалов и в первую очередь волокон, формуемых из растворов, при их ориентационной вытяжке. В производстве волокон из синтетических кристаллизующихся полимеров процессы ориентационного вытягивания волокна с целью его упрочнения выносятся за пределы машин для формования волокна. Это относится не только к тем волокнам, которые формуются из расплава, но и к волокнам, получаемым путем формования из растворов (например, поливинилспиртовые волокна). Кратность последующего вытягивания с целью ориентации полимера и перестройки структуры волокна может достигать 5—10. В ходе этого процесса происходит и установление окончательного диаметра (номера) нити. [c.282]

Изменение свойств волокон при формовании определяется рядом факторов, и особенно ориентацией полимера в волокне. В связи с этим особый интерес представляет сопоставление свойств изотропных полимерных [c.292]

В процессе формования волокна сетка образуется сразу же по выходе полимера из фильеры. После этого волокно растягивается, оставаясь в высокоэластическом состоянии до тех пор, пока не будет заморожена созданная степень ориентации. Количественные оптические измерения степени ориентации подтверждают это представление [60]. Последующая холодная вытяжка обеспечивает достижение некоторого предельно возможного состояния деформации сетки. Максимально достижимая степень вытяжки, определяемая степенью растяжения сетки, должна оставаться одной и той же вне зависимости от того, каким образом суммарный процесс ориентации разделяется на технологические стадии выдавливание из фильеры, фильерную вытяжку и ориентационную вытяжку, — если, конечно, считать, что в процессе ориентации не происходит разрушения узлов сетки или связей между составляющими ее элементами. [c.299]

В случае формования волокна из системы, гомогенной лишь в определенной области концентраций, растягивающее усилие, прило-,-Женное к такой системе в процессе выделения полимера, приводит к тому, что морфологические элементы выделившейся фазы получают ориентацию, фиксирующуюся в конце процесса. В этой связи С. П. Папков полагает, что процессы ориентации полимера должны рассматриваться не только на молекулярном и флуктуационном надмолекулярном уровне, но и на уровне более крупных элементов [c.246]

Так, при формовании волокна по первому пути (полимер и растворитель на всем протяжении процесса находятся в одной фазе) одной из важнейших проблем является ориентационная вытяжка, так как процесс протекает достаточно быстро, и осуществить хорошую вытяжку не представляется возможным в столь короткие промежутки времени. Учитывая, что существует градиент концентрации растворителя по сечению волокна, можно понять и существование слоистой структуры волокна с уменьшающейся ориентацией по мере перехода его к центру. [c.246]

Паттерсон и Уорд [2407] разработали метод измерения молекулярной ориентации в волокнах полиэтилентерефталата, основанный на определении оптического дихроизма красителя (кислый антрахиноновый), введенного в расплав полимера перед формованием волокна. [c.122]

Итак, первой стадией процесса получения искусственного и синтетического волокна любого вида является приготовление прядильной массы полимера— его расплава, раствора или раствора его производного. Вторая стадия процесса — прядение — заключается в формовании из прядильной массы волокна. Прядение производится путем вытягивания с большой скоростью весьма тонких струек прядильного раствора или расплава. В процессе прядения линейные макромолекулы В" той или иной мере располагаются вдоль оси вытягиваемых, струй, т. е. ориентируются вдоль оси волокна, подобно бревнам, сплавляемом по быстрой реке. Последней стадией формования волокна является отвердевание образовавшихся элементарных волокон с сохранением ориентации макромолекул. Часто для повышения степени ориентации волокна, т. е. для достижения большей параллельности расположения макромолекул вдоль оси волокна, прибегают к последующей вытяжке полностью или частично отвердевшего волокна. [c.422]

Молекулярный вес полимера, определенный методом светорассеяния, составляет от 300 ООО до 700 ООО, температура плавления его выше 300 °С. Порошкообразный полимер можно перерабатывать в монолитные изделия прессованием, каландрированием или экструзией под давлением 140 кгс/см при 240 С. Из 10%-ных растворов полимера в таких растворителях, как бензол, толуол, ксилол, тетрагидрофуран, пиридин, поливом на стеклянную подложку получены прочные пленки. Ориентацию пленок проводили натяжением и холодной вытяжкой. Волокна на основе этого полимера получают сухим формованием насыщенного раствора полимера в ксилоле. Волокна ориентируют теми же методами, что и пленки . [c.62]

Механические свойства студней представляют боль-шой интерес по двум причинам. Во-первых, студнеобразное состояние системы в процессе переработки полимера является промежуточным или даже конечным состоянием. Поэтому необходимо знать такие механические характеристики студней, как прочность при сжатии и растяжении, деформационные свойства, а также модули сдвига и растяжения. В некоторых случаях, особенна при формовании волокон из растворов полимеров, необходимо знать и составляющие суммарной деформации образующегося студня, поскольку это связано с возможностью ориентации полимера в волокне. [c.121]

При формовании полиамидных волокон из анизотропных растворов ароматических полиамидов, характеризующихся наиболее высокой жесткостью цепей макромолекул и очень высоким молекулярным весом, через газовую прослойку в охлаждаемую осадительную ванну создаются настолько благоприятные условия для ориентации полимера в процессе формования волокна, что дополнительная термическая вытяжка является излишней. [c.187]

Перед началом формования аморфная часть полимера отделяется путем экстракции в петролейном эфире, циклогексане, диэтиловом эфире или ацетоне. Процесс формования волокна нз расплава ПМП может осуществляться со скоростью до 500 м/мин. Полученные нити, однако, из-за высокой степени ориентации, которая достигается в процессе формования, не могут подвергаться дополнительной вытяжке. Наилучшие результаты достигаются в том случае, если в процессе формования удается избежать вытяжки полученного волокна и она проводится отдельно. Разрывная прочность волокна при этом во много раз выше прочности волокон, полученных по первому методу. В табл. 4.10 приведены физико-механические характеристики волокон из ПМП, полученных формованием из расплава при различных молекулярной массе и температурах формования. [c.81]

У химических волокон влияние степени полимеризации полимера на механические свойства волокна выражено менее отчетливо, чем у природных волокон. В процессе формования волокна и последующей его обработки (вытягивании) можно в широких пределах изменять структуру и величину агрегатов макромолекул (элементов надмолекулярной структуры), а также степень ориентации макромолекул и их агрегатов, и тем самым в несколько раз увеличить его прочность. При этом степень полимеризации остается без изменения. Поэтому структура химического волокна влияет на его прочность в значительно бoл >шeй степени, чем молекулярный вес . [c.31]

Высоким начальным модулем, не уступающим полиэфирному волокну, обладает и синтетическое волокно из поливинилового спирта . Полиамидные волокна и нити имеют сравнительно низкий начальный модуль, что является их существенным недостатком при переработке и эксплуатации. Более низкое значение начального модуля полиэфирного и полиакрилонитрильного штапельного волокна по сравнению с нитью объясняется тем, что в штапельном волокне ориентация макромолекул, как правило, ниже, чем в филаментных нитях. Кроме того, штапельное волокно благодаря особенностям условий сушки отрелаксировано значительно больше. Разница в величине начального модуля, определяемая различием химической природы полимера, может быть в известной степени уменьшена изменением степени ориентации в процессе формования или последующей обработки волокна. [c.138]

Способность к образованию фибрилл является, повидимому, общим свойством линейных полимеров и объясняется, вероятно, различной прочностью связей между макромолекулами или группами макромолекул. Толщина фибрилл определяется числом макромолекул, которые прочно связаны друг с другом в процессе биохимического синтеза (для природного волокна), формования и ориентации (для искусственного и синтетического волокна). При увеличении среднего расстояния между макромолекулами, вызванном набуханием волокна, волокна в первую очередь распадаются по тем межмолекулярным плоскостям, в которых отдельные группы макромолекул наименее прочно связаны друг с другом. Процесс набухания и приводит к расщеплению волокон на фибриллы. [c.125]

В настоящей работе на бикомпонентных моноволокнах изучалось влияние условий формования, степени ориентации при вытягивании и кристаллизации на усилия сцепления компонентов на основе полиэтилентерефталата и поликапроамида. Выбор указанных полимеров не случаен, поскольку волокна на их основе обладают ценным комплексом свойств. Однако получение бикомпонентных волокон из несовместимых полимеров, какими, по-видимому, являются полиэтилентерефталат и поликапроамид, представляет определенные трудности из-за недостаточной прочности сцепления компонентов . Поэтому авторы применили известный способ для увеличения связи полимеров, взяв в качестве одного компонента полиэтилен-терефталат, а в качестве другого — смесь поликапроамида с 10 вес. % полиэфира. [c.95]

Последующие процессы получения волокон сводятся к ориентационному вытягиванию нитей, причем в зависимости от метода отверждения жидкой нити и характера исходной системы ориентация полимера по времени полностью или частично совмещается со стадией отверждения. Формование химических волокон завершается релаксацией внутренних напряжений, возникших на предыдущих стадиях процесса, а в ряде случаев — дополнительной обработкой с целью придания волокнам особой макроструктуры и улучшения их способности к текстильной пер( -работке. [c.68]

Ацетон, являясь наиболее приемлемым растворителем для ацетата целлюлозы , может оказаться наименее пригодным с точки зрения скорости достижения момента отверждения формуемой нити. По некоторым данным более высокая прочность для ацетатного волокна достигается в тех случаях, когда формование волокна проводится в атмосфере с более высокой температурой в шахте при одновременном увеличении давления паров (степени насыщения), что замедляет испарение ацетона. Оба эти фактора удлиняют отрезок пути, на котором вязкость находится в пределах, способствующих ориентации полимера, т. е. когда вязкость достаточно высока для снижения вредного действия тепловой разориентации, но еще не достигла предела, за которым ориентация оказывается невозможной из-за малых продольных градиентов скорости. Представим две различные кривые изменения вязкости нити как функцию времени (рис. 8.14). [c.177]

Степень ориентации полимера в волокнах, выходящих из прядильной шахты, в обоих случаях невысокая. Однако для кристаллизующихся полимеров последующее вытягивание оказывается возможным в результате перестройки их несовершенной 1 ристаллической структуры, в то время как волокна из аморфных полимеров, полученные по методу сухого формования, как правило, застеклованы или неспособны к равномерной вытяжке. В результате большинство волокон из аморфных полимеров, сформованных по сухому методу, обладает сравнительно невысокой прочностью. [c.178]

Известно, что между прочностью (а) и удлинением при разрыве (вр) существует обратная зависимость. Однако для волокон из одного и того же полимера, полученных при различных режимах формования, нельзя по заданной величине прочности вычислить удлинение при разрыве (и наоборот), так как это соотношение зависит не только от ориентации полимера в волокне, но и от пша структуры, задаваемой условиями формования волокна. [c.298]

Изменение концентрации полимера. Б начальной стадии формования испарение растворителя из раствора происходит в результате действия высокой температуры и обдувания струйки паро-воздушной смесью. Скорость испарения достаточна велика. По мере быстрого нарастания вязкости и в результате ориентации структуры раствора может образоваться твердая полимерная фаза, из которой выжимается растворитель. Такое явление наблюдал С. Я. Френкель при формовании модельных белковых волокон [8]. В литературе нет сведений о так называемом механическом высаживании полимера при формовании ПАН волокон сухим способом. Однако такое явление мы наблюдали при вытягивании струйки прядильного раствора высокомолекулярного ПАН (молекулярный вес равен 10 ). По-видимому, и при формовании волокна из низкомолекулярного ПАН при возрастании вязкости струйки в шахте может происходить механическое высаживание полимера из раствора. В этих условиях объем полимера быстро уменьшается и на поверхности струйки выступает растворитель (в виде отдельных капелек). Последний быстро испаряется, не нарушая тем самым структуру струй- [c.92]

На практике очень трудно избежать формирования структур при любых процессах переработки, за исключением таких сравнительно медленных процессов, как формование разливом и компрессионное прессование. Часто, однако, формирование структур в процессах переработки носит случайный характер, плохо поддающийся объяснению, и кажется неизбежным злом (особенно в тех случаях, когда оно проявляется в потере стабильности размеров). С другой стороны, в переработке полимеров существуют классические примеры целенаправленного формирования структур при производстве ориентированного волокна (экструзия с последующей вытяжкой) и при получении пленок с одно- и двухосной ориентацией методом экструзии или при изготовлении пленок методом полива на барабан с целью формирования структур, придающих пленке необходимые механические и оптические свойства. [c.45]

В результате ориентации молекул изотропные синтетические полимеры превращаются в анизотропные. Естественные волокна анизотропны вследствие природного синтеза молекул непосредственно в ориентированном состоянии (например, хлопковое и льняное волокна) или вследствие вытяжки в момент формования, когда волокно пластично (например, волокно натурального шелка, формируемое гусеницей из жидкой массы фиброина). [c.195]

Важность перехода полимеров при определенной температуре в вязкотекучее состояние видна из того, что большинство синтетических волокон формуется из расплавов полимеров (стр. 484). Кроме того, это состояние широко используется для ориентации пачек макромолекул в процессе формования и вытяжки синтетических волокон. При вытяжке пачки макромолекул ориентируются, приобретают правильное расположение, при котором они наиболее сближены друг с другом, а это значительно повышает прочность полимера. Кроме того, в процессе ориентации создаются оптимальные условия межмолекулярного взаимодействия полярных группировок и обрааования (в подходящих случаях) водородных связей между молекулярными цепями. Например, прочность волокна из сополимера хлористого винила и винилацетата в результате вытяжки повышается с 10 до 40 кг/мм , т. е. в четыре раза, а для некоторых полимеров — в 8—10 раз. [c.487]

Некоторые методы переработки полимеров"рассчитаны на то, что формование надмолекулярных структур (структурирование) будет происходить непосредственно в самом процессе переработки. Примерами таких технологических процессов являются формование волокна и экструзионно-выдувное формование с предварительной вытяжкой. В первом примере волокно после фильерного формования для получения нужной структуры должно быть подвергнуто холодной вытяжке (см. разд. 3.7). Во втором примере характер ое время релаксации полимера при температуре формования должно быть достаточно велико, для того чтобы в материале до начала ох. лаждения сохранилась большая часть созданной в процессе формования двухосной ориентации. Таким свойством обладают аморфные полимеры при температуре, несколько превышающей температуру стеклования. Можно назвать эту способность структурируемостью она зависит как от реологических характеристик расплава полимера, так и от его механических свойств при Тд < Т < Г (. [c.615]

Из термотропных жидкокристаллических сополимеров могут быть получены волокна, обладающие высокой степенью ориентации. Ранее мы упомянули о волокнах из ароматических полиамидов, получаемых формованием из жидкокристаллических растворов. Однако, несмотря на то, что свойства этих материалов очень хороши, формование из расплавов представляется более предпочтительным. А в этом отношении хорошее соотношение свойств дают описываемые жидкокристаллические сополиэфиры. Компоненты, которые могут быть использованы в этих материалах, включают различные ароматические и циклоароматические дикарбоновые кислоты, замещенные гидрохиноны и другие ароматические гликоли. После формования волокно термообрабатывают, в результате чего существенно увеличивается прочность и модуль упругости. Термообработку ведут вблизи точки плавления и включает она определенную последовательность температур, проходимых материалом. Это иллюстрируется для полимера со следующей химической структурой, известного из патентной литературы [7] [c.179]

При анализе данных о влиянии характера осадительной ванны на свойства волокна было установлено [32], что при применении мягких осадительных ванн, характеризуемых медленным структурообразовани-ем, удается получить волокна с мелкими равномерными порами. Такие волокна обладают большой способностью к пластической деформации и эффективной ориентации. Несмотря на неровный срез и наличие неоднородности (ярко выраженная рубашка и ядро) волокна, сформованные в мягкие осадительные ванны, почти всегда имеют лучшие физикомеханические показатели, чем волокна, сформованные в жесткие осадители. Исключением являются предельно жесткоцепные волокна (причины будут рассмотрены ниже). Несмотря на явные преимущества мягких осадительных ванн, в производственных условиях, они не всегда могут применяться, так как в этом случае требуется очень большой путь нити в осадительной и пластификационной ванне. Важным фактором, влияющим на формование волокна, является концентрация прядильного раствора. В ряде работ [33] показано, что для гибкоцепных полимеров с увеличением концентрации полимера в прядильном растворе снижается стойкость его к действию осадителей и замедляются диффузионные процессы. Для растворов с большой концентрацией вследствие повышения осаждающей способности осадителя наблюдается быстрое образование поверхностного слоя струйки. Образовавшаяся оболочка замедляет массобмен. Вследствие этого образуются неоднородные в поперечном сечении волокна с ухудшенной способностью к пластификационному вытягиванию. Аналогичная картина характерна и для термостойких волокон, хотя для каждого волокна существует своя оптимальная концентрация полимера в прядильном растворе. Последняя также зависит от состава осадительной ванны. Для полимеров полужесткой структуры (сульфон Т, полиимиды и др.) оптимальная концентрация, при которой получаются волокна с лучшими физико-механическими характеристиками, как правило, в 1,5—2,5 раза выше, чем для волокон предельно жесткой структуры, если не принимать во внимание специальные методы формования последних (из размягченных гелей) [20]. [c.73]

Особенности формования волокон из анизотропных растворов. Ранее уже отмечалось, что характерным свойством предельно жесткоцепных полимеров является их способность к самоупорядочению. Равновесному состоянию жесткоцепных полимеров отвечает максимально упорядоченная система, что проявляется в возникновении жидкокристаллического состояния в умеренно концентрированных растворах. Для гибкоцепных и полужестких полимеров типична тенденция к раз-ориентации, поскольку равновесному термодинамическому состоянию отвечает статистическое взаимное расположение макромолекул. Эти принципиальные различия в структуре растворов накладывают отпечаток и на закономерности формования волокон из полимеров третьей группы. Прежде всего следует остановиться на различии явлений ориентации макромолекул. Первый этап ориентации макромолекул осуществляется, как известно, при входе раствора в отверстия фильеры [3] и затем в осадительной и пластификационной ваннах за счет градиента скорости в направлении оси волокна. При этом, если ориентируются полимеры первой и второй групп, то после снятия растягивающего усилия (т. е. после уменьшения градиента продольной скорости до нуля) за какие-то доли секунды наступает тепловая разориентация полимера, которая протекает тем быстрее, чем ниже вязкость системы. Иное положение имеет место для анизотропных растворов, образуемых предельно жесткоцепными полимерами. Во-первых, такие растворы легче ориентируются, так как требуется всего лишь развернуть уже упорядоченные агрегаты молекул вдоль оси волокна. Ориентированная система оказывается более устойчивой, ее не может существенно нарушить тепловое движение макромолекул, так как равновесное состояние является упорядоченным. Было показано [35] на примере ПБА, что даже при обычном (без наложения механического поля) высаживания этого полимера из анизотропного раствора в ДМАА возникают надмолекулярные структуры в виде резко асимметричных образований. Такая структурная организация полимера позволяет получать даже при небольших кратностях вытяжки высокоориентированные волокна. Изложенные принципиальные различия предопределяют и некоторые другие отличия в формовании анизотропных растворов. Изменение состава осадительной ванны оказывает гораздо меньшее влияние на свойства жесткоцепных волокон. Если для гибкоцепных полимеров более предпочтительными являются мягкие ванны, то для таких волокон, как ПФТА и ПБА, одинаково применимы как мягкие, так и жесткие ванны. [c.74]

Независимо от метода полимеризации получаемый полиамид содержит некоторое количество непрореагировавшего мономера — капролактама, который должен быть удален путем экстракции, так как наличие его в смоле приводит к ухудшению свойств получаемого волокна. После экстракции и сушки смолу нагревают до 260—270° при этой температуре расплав смолы представляет собой прозрачную вязкую жидкость. Расплав дозирующими насосиками продавливают через отверстия фильер. Скорость формования волокна достигает 1000 мЫин. Струйки расплава, попадая в воздух, застывают в виде тонких нитей. Образующаяся нить проходит по двум цилиндрам, касаясь их поверхности. На первом цилиндре нить увлажняется водой, на втором —обрабатывается эмульсией замасливателя. Метод увлажнения нити путем пропускания ее через шахту с водяным паром, как это имеет место при производстве нейлона 66, неприемлем в случае формования волокна перлон, содержащего в своем составе значительное количество мономерного лактама. При таком способе увлажнения происходило бы слипание элементарных волоконец нити или прилипание ее к стенкам шахты. Сформованное волокно подвергают пятикратной вытяжке для ориентации линейных макромолекул полимера и придания нити прочности, эластич-302 [c.302]

Вторая стадия —формованне волокна. Прядильную массу (раствор или расплав) выдавливают через отверстия фильеры в виде струек, из которых образуются бесконечные тонкие волокна. В зависимости от условий формования эти струйки превращаются в волокна в результате остывания расплава или осаждения растворенного полимера. В процессе остывания или осаждения образуется основная надмолекулярная структура волокон, — характеризуемая размерами и степенью совершенства структурных элементов (фибрилл, сферолитов, кристаллитов), степенью их ориентации и т. п. [c.14]

В связи с этим интересно рассмотреть поведение и съойства нового класса искусственных волокон, так называемых высокомодульных волокон (волокон с высоким модулем упругости во влажном состоянии). Не касаясь деталей формования этих волокон, отметим, что они получаются в условиях, обеспечивающих более высокую ориентацию полимера. Их отличительной. особенностью является сохранение более высоких значений прочности во влажном состоянии и соответственно более высоких начальных модулей упругости (этот модуль измеряется как отношение нагрузки к деформации при заданной — обычно очень малой — деформации при растяжении). Это дает возможность перерабатывать такие волокна в смеси с хлопком и вообще заменять ими хлопок в текстильных изделиях, поскольку по механическим свойствам эти волокна приближаются к хлопковым. Если принять прочность в кондиционном состоянии (65% относительной влажности) обычных вискозных волокон за 100%, то их прочность в мокром состоянии составит 45—55%. В еще большей степени снижается при смачивании этих волокон модуль упругости. Высокомодульные волокна, подвергнутые в условиях формования значительно более высокой ориентационной вытяжке, теряют в мокром состоянии значительно меньшую долю прочности (их прочность снижается лишь до 65— 70% от прочности в кондиционном состоянии). Меньше, чем у обычных вискозных волокон, и снижение модуля упругости в мокром состоянии. [c.156]

Коллоидные дисперсии, пригодные для формования волокна без загустителя, должны содержать до 30% частиц с высокой степенью асимметрии -При этом формование волокна осуществляется на малых скоростях, так как свежесформованная нить имеет невысокую прочность и часто рветсяЧ Для ориентации частиц полимера вдоль оси волокна следует применять специальные фильеры . При применении прядильных композиций, содержащих полимер-загуститель, формование волокна осуществляется на больших скоростях с использованием стандартных фильер и протекает стабильно. [c.11]

Одновременно будут рассмотрены вопросы физико-химии процессов формования волокон, включая перевод полимера в вязкотекучее состояние и подготовку к формованию закономерности образования жидкой нити при экструзии расплава или раствора через тонкие отверстия условия стабильности формующейся нити при воздействии аэро- и гидродинамических полей в прядильных шахтах и ваннах механизм отверждения жидкой нити при формовании волокон из растворов и расплавов фазовы( превращения и физические переходы полимера, протекающие при формовании волокон и при их дальнейшей обработке связь между ориентацией полимера и свойствами волокон процессы, протекающие при ориента ционной вытяжке волокна. [c.16]

Количественное описание условий формования волокна по сухому способу осложняется также и тем, что в некоторых случаях применяется не один, а смесь двух растворителей. Так, в частности, при формовании волокон из диацетата целлюлозы к ацетону, который является основным растворителем, добавляют набольшое количество врды. Эта добавка снижает вязкость системы (по-видимому, за счет ослабления взаимодействия между свободными гидроксильными группами в не полностью этерифи-цированной молекуле целлюлозы). Скорость испарения ацетона значительно превосходит скорость испарения воды, и поэтому состав растворителей изменяется в процессе формования нити. Это приводит li сокращению пути нити до точки ее затвердевания. Следовательно, сокращается и тот отрезок пути, на котором в соответствующем диапазоне вязкостей вытяжка нити приводит li ориентации макромолекул и, следовательно, к упрочнению волокна. Одновременно быстрее достигается и точка стеклования полимера, что приводит к увеличению остаточных напряжений в сформованном волокне. [c.176]

При получении химических волокон различными методами процесс формования не заканчивается на стадии намотки свежесформованного волокна на приемное устройство. Так, например, при сухом методе формования последующие операции сводятся в основном к удалению остатков летучего растворителя . При формовании волокон из расплава кристаллизующихся полимеров (полиамиды, полиэфиры) выходящее из прядильной шахты волокно, как правило, еще не пригодно для дальнейшей переработки и должно быть подвергнуто ориентационному вытягиванию. При мокром формовании целлюлозных волокон кроме ориентационной вытяжки важной заключительной операцией является удаление воды (сушка) и достижение равновесной влажности. При мокром формовании полиакрилонитрильных волокон процесс последующего ориентационного вытягивания сочетается с процессом смыкания пор, образовавшихся при застудневании раствора (синеретическое отделение жидкости), что приводит к получению более плотного волокна. Для большинства волокон процессы после формования нити включают обычно также и релаксацию внутренних напряжений, возникших вследствие неравновесного протекания ориентационной вытяжки и явлений усадки из-за потери растворителя при сушке. Эти заключительные операции различаются в зависимости от конкретного метода формования волокон. При всей специфике отдельных операций и процессов имеются и такие, которые являются общими для всех видов волокон. К таким процессам относятся в первую очередь ориентация полимера в волокне и релаксация внутренних напряжений. [c.206]

Одной из самых важн), х проблем, возникающих при формовании искусственных волокон и.з аморфных полимеров через стадию однофазной системы, является их ориентационная вытяжка. Как правило, степень ориентации таких волокон очень низка, так как при испарении растворителя в прядильной шахте волокно пребывает очень короткое время в интервале тех вязкостей, прт1 которых достигаются оптимальные условия ориентации. Ниже этого интервала вязкостей преобладает тепловая раз-ориентация макромолекул и их агрегатов, выше этого интервала течение оказывается ничтожно малым. Интервал вязкостей, в котором возможно достижение устойчивой ориентации, отвечает очень узкому интервалу концентраций и соответственно очень малому отрезку времени (сотые доли секунды) прохождения этого интервала копцентрацрш при формовании волокна. Если учест1>. что существует определенный градиент концентрации растворителя по поперечному сечению волокна, то становится понятным факт образования относительно небольшого поверхностного слоя (оболочки) ориентированного полимера в волокне при малой ориентации его внутренних слоев. [c.258]

О влиянии длины цепей и их распределения на механические свойства изотропных и подвергшихся ориентационной вытяжке полимеров в литературе имеются весьма противоречивые сведения. Имеются данные о линейной зависимости между прочностью капронового волокна и величиной обратной молекулярной массы , но это — кристаллизующийся полимер и поэтому к подобным корреляциям следует отнестись осторожно. Наиболее существенные изменения прочности связываются с областью молекулярных масс З-Ю —15 10 т. е. там, где резко меняется прочность изотропного полимера. Обнаруживается также линейная зависимость между логарифмом прочности волокна и обратной величиной молекулярной массы полимеров, однако, в случае волокон, которые всегда кристалличны, тип зависимости любого параметра от М связан не с готовой структурой, а с технологической предысторией, где доминируют реологические факторы. Для ориентированных пленок поливинилацетата наблюдается линейное увеличение прочности с молекулярной массой. Однако эта зависимость четко проявляется лишь по достижении молекулярных масс, при которых прочность изотропного поливинилацетата становится неизменной. При изучении аморфных полиметилметакрилата, полистирола и поливинилацетат, получаются близкие результаты, хотя соответствующие зависимости не являются строго линейными. На механические свойства ориентированных полимерных материалов гораздо больше влияют условия формован 1я и вытяжки волокон и пленок [22].-Влияние молекулярной массы на механические свойства линейных аморфных полимеров следует оценивать с учетом изложенных представлений об их квазисетчатом строении. Прочность и другие механические свойства полимеров определяются их строением, однако при формовании и вытяжке волокон молекулярная масса полимера регулирует протекание процессов ориентации макромолекул, определяя структурные особенности и свойства получаемых полимерных материалов. [c.197]

При формовании П. в. по сухому способу используют р-ры с концентрацией полимера 20-35% по массе. Нагретые до 100-130 °С р-ры продавливают через отверстия фильеры в воздушную шахту прядильной машины, где образуются волокна в результате испарения р-рителя из струек р-ра. В шахте поддерживается т-ра 200-280 °С. Полностью удалить р-ритель из П. в. в шахте не удается, и выходящие из нее волокна могут содержать до 12% по массе ДМФА. Их подвергают ориентац. вытягиванию в 5-8 раз и принимают на шпули или в контейнеры со скоростью 200-600 м/мин. Дальнейшая отделка П. в. проводится при меньших скоростях (до 150 м/мин) на др. машинах. [c.604]

При мокром способе формования П. в. используют р-ры с концентрацией полимера 10-25% по массе. Р-р продавливают в виде струек через отверстия фильеры в осадительную ванну, представляющую смесь р-рителя с осадителем полимера (как правило, с водой). В результате диффузионного массообмена между струйками р-ра и осадительной ванной происходит изменение состава р-ра, приводящее к осаждению полимера в виде гель-волокон. Сформованные волокна подэсргают ориентац. вытягиванию и тем же обработкам, что и П. в., полученные по сухому способу. [c.604]

Выходя из фильеры, струйки жидкого полимера охлаждаются холодным воздухом в спец. прядильных шахтах (формование по сухому способу). С целью регулирования вязкости струи и формирования необходимой структуры полимера в волокне в нек-рых случаях в прядильную шахту непосредственно под фильеру подают перегретый водяной пар или нагретый инертный газ. При охлаждении струек расплава происходит начальная ориентация макромолекул и структурообразование. Вследствие разности скоростей вытекания расплава из отверстия фильеры и приемки нити на первый прядильный диск происходит фильерная вытяжка в 30-60 раз. После выхода из шахты на сфс мованиую нить наносится заданное кол-во влаги и ПАВ для придания необходимых фрикционных св-в, компактности и предотвращения электризации. [c.606]

Получение УВ включает процессы формования исходных волокон (см. Формование химических волокон), их подгото-виг. обрабопу/ и три стадии термич. обработки. В ходе подготовит, обработки меняют хим. структуру волокон или вводят в них в-ва, регулирующие процесс пиролиза и обеспечивающие макс. выход кокса. Первая стация термич. обработки - низкотемпературный пиролиз при т-ре до 400 С, когда удаляются низкомол. продукты деструкции, образуются сшитые и циклич. структуры. При этом создают такие условия, чтобы возрастающая т-ра размягчения (плавления) волокна оставалась выше т-ры обработки и чтобы сохранялись ориентированное фибриллярное строение и форма волокна до его полного перехода в неплавкое состояние. Затем следуют две стадии высокотемпературной обработки - карбонизация (при 800-1500 О и графитизация (при 1500-3000 °С). В их ходе завершается пиролиз, сопровождающийся удалением водорода и гетероатомов в виде летучих соед., и происходит образование углеродного полимера с заданной степенью упорядоченности. Варьируя упорядоченность структуры исходных волокон и условия высокотемпературной обработки, можно регулировать степень ориентации и кристалличность УВ, а также их физ.-мех. св-ва. [c.28]

В результате ориентации в полимере возникает текстура, обусловливающая анизотропию свойств полимерного материала. У фибриллярных полимеров обычно существует аксиальная (осевая) текстура. В этом случае направлениг осей кластеров и макромолекул более или менее совпадает с направлением оси текстуры (оси волокна). У природных волокон аксиальная ориентация приобретается в ходе биосинтеза. У химических (искусственных и синтетических) волокон аксиальная ориентация может быть достигнута их вытягиванием - одноосным ориентированием. Пленки обычно получаются неориентированными, но при формовании пленок можно применять двухосное ориентирование. Под действием растягивающей силы макромолекулы изменяют свою конформацию, распрямляются и сближаются, в результате чего увеличивается межмолекулярное взаимодействие. Некоторые элементы надмолекулярной структуры могут распадаться, и образуются новые. Ориентирование в аморфном полимере носит характер фазового перехода - направленная кристаллизация. [c.142]