Волокно ориентация при вытяжке

Рис. 134. Ориентация волокна при вытяжке (в поляризованном свете)

Очень важно правильно оценить степень молекулярной ориентации и связь между последней и степенью вытяжки (или кратностью растяжения) полимера. Рентгенографические и оптиче-ские о методы являются наиболее эффективными для определения ориентации макромолекул в волокнах. Полимерные волокна ири вытяжке приобретают одноосную оптическую анизотропию, обнаруживаемую по двойному лучепреломлению. Этот метод определения степени молекулярной ориентации получил наибольшее распространение. [c.139]

Вероятно, палочкообразные молекулы в жидкокристаллическом состоянии обладают ближним порядком, типичным для нематических мезофаз. Жидкие кристаллы могут быть легко ориентированы сдвигом как непо средственно в фильере, так и после выхода из нее. Коагуляция волокна в прядильной ванне фиксирует ориентацию волокон. В результате формуются волокна, которые наряду с необычно высокой прочностью обладают высоким начальным модулем и жесткостью (прочностью при разрыве). При этом нет необходимости подвергать волокна горячей вытяжке для обеспечения ориентации и высоких прочностных свойств. Если для достижения ориентации требуется горячая вытяжка, как, например, в случае прядения волокон из изотропных растворов, то появляется избыточная кристалличность и сформованные волокна обладают более высоким модулем с соответствующим уменьшением относительного удлинения и прочности при разрыве (т. е. работы разрыва). [c.166]

Прядильные р-ры указанных полимеров характеризуются высокой упорядоченностью асимметричных макромолекул. Поэтому образующаяся в осадительной ванне первичная нить уже имеет достаточно высокую ориентацию структурных элементов и не требует дополнительной горячей вытяжки сформованного волокна. Ориентация достигается при [c.316]

Келлер [961] путем рентгенографического исследования установил, что при определенных условиях формования волокна возникает ориентация, соответствующая направлению расположения молекул, перпендикулярному оси волокна. Существование перпендикулярной ориентации автор объясняет, исходя из возможного существования двух структур 1) структуры рядов, состоящей из агрегатов частично возникших сферолитов, образующихся вдоль линии течения, и 2) структуры, в которой в направлении экструзии вместо образования обычных сферолитов происходит рост кристаллических фибриллярных единиц (спирали). При вытяжке волокон перпендикулярная ориентация сохраняется до —300% удлинения и лишь при 600% удлинения появляется обычная ориентация, характерная для волокна. Ориентацию кристаллитов в полиамидных волокнах изучал также Бондарчук [962]. [c.262]

Исследована зависимость между ориентацией полиамидного волокна при вытяжке и его сорбцией красителя а также возникновение ориентации поликапролактама при соприкосновении с КС1 760. [c.416]

Б. Л. Цетлин. Степень ориентации привитого полимера в наиболее благоприятном случае соответствует степени ориентации подложки. Это было показано на примере полимеризации винилиденхлорида на полиэтиленовом и полипропиленовом волокнах. С уменьшением степени ориентации (вытяжки) волокна снижается и степень ориентации привитого слоя. [c.138]

Высокомолекулярные соединения, пригодные для получения текстильных волокон, должны образовывать нитевидные молекулы и поддаваться прядению. В данном случае под прядением понимают процесс, аналогичный выделению нитей пауком и шелковичным червем, но не прядению на прялке, так как пряха фактически скручивает готовые волокна, а не прядет их. Прядение включает два процесса формование волокна в жидком или пластичном состоянии и упрочнение волокна. Последующей вытяжкой достигается ориентация , т. е. придание макромолекулам продольного направления для улучшения физико-меха-нических свойств волокна. [c.413]

Упрочнение при ориентации полимеров, как считалось до последнего времени, имеет место только при приложении разрывающего усилия параллельно оси ориентации. Разрыв в перпендикулярном направлении сопровождается падением прочности. Это приводит к ограничениям в практическом использовании ориентации. Вопрос этот, однако, упрощается в связи с обнаруженным для ряда эластомеров новым явлением [9, 20, 21] всестороннего упрочнения эластомеров при их одноосном растяжении. Наиболее распространенным способом получения анизотропных полимеров является их вытяжка в механическом поле. В пластиках и волокнах ориентация, осуществленная в процессе вязкого течения при повышенных температурах, может быть закреплена охлаждением до нормальной температуры благодаря их переходу в застеклованное или закристаллизованное состояние. Ориентация, возникающая при переработке каучуков [22], при их совмещении [23], также вызывает анизотропию прочности после вулканизации. Однако этот эффект мал и непостоянен как вследствие легкости протекания релаксационных процессов в резиновой смеси, особенно во время вулканизации при высокой температуре, так и потому, что при определении прочности, связанном с дополнительной сильной ориентацией эластомера перед разрывом, он искажается и маскируется. [c.227]

Правда, в отдельных случаях с ростом фильерной вытяжки наблюдается увеличение степени ориентации макромолекул и повышение прочности волокон, но вытяжка при этом всегда складывается из двух величин вытяжки жидкой струйки вблизи фильеры (не эффективной для ориентации и упрочнения) и вытяжки пластичного волокна (пластификационной вытяжки) вблизи области О, т. е. при вязкости 10 —10 пз. [c.184]

Полиуретаны с молекулярной массой 13 ООО — 15 ООО могут перерабатываться в волокна. При вытяжке за счет ориентации молекул волокна упрочняются и у них увеличивается степень кристалличности. Текстильное волокно пригодно для изготовления кабельной изоляции, фильтровальных и парашютной тканей. Линейные полиуретаны с большей молекулярной массой перерабатываются в изделия и пленки литьем под давлением при 180—185° С. Изделия могут работать длительное время в условиях высокой влажности и при температуре 100—110° С. [c.301]

С повышением температуры напряжения, возникаю щие в волокне при вытяжке, снижаются, ориентация егс облегчается и возможная степень вытяжки возрастает достигая максимума при температуре выше температурь плавления кристаллической фазы полимера (рис. 21). [c.94]

Рассматривая ряд волокон из ацетатов целлюлозы, можно отметить еще одну особенность полимераналогичных превращений. Снижение температуры стеклования целлюлозы (с 300 до 150—170° С) позволяет провести процесс вытяжки волокна с достижением очень высокой степени ориентации во влажной среде при повышенных температурах. Затем полученное высокоориентированное волокно обрабатывают в щелочных средах до полного омыления эфирных групп, т. е. до получения целлюлозы. Такое волокно обладает очень высокой прочностью (отсюда и его название — фортизан). Попытки подвергать целлюлозные волокна ориентационной вытяжке до высоких степеней не приводят к успеху. [c.37]

Рис. 1.13. Влияние молекулярной массы и температуры процесса ориентации волокна (вытяжки) на прочность при растяжении полиамида-6.

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]

Приведенные данные показывают, что скорость релаксации ориентации, достигнутой вытяжкой при низких температурах, существенно выше, чем полученной вытяжкой при высоких температурах. Это означает, что ориентация, полученная вытяжкой при высокой температуре, будет обладать большим сроком жизни в стеклообразном состоянии и будет сильнее влиять на физические свойства волокна, так как она достигается за счет перемещения длинных сегментов или целых молекулярных цепей. [c.71]

Здесь Z — направление вытяжки (ориентации), являющееся одновременно осью симметрии (например, для волокна), а /,,,,, (Ф,-, 2) — интенсивность отражения от плоскостей (h, k, l), нормальных к /-м кристаллографическим осям. Для ортогональной элементарной ячейки значения степени ориентации подчиняются следующим соотношениям [c.73]

Следовательно, стабилизация с вытяжкой позволяет кроме предпочтительной ориентации цепей относительно оси волокна создать циклические структуры. Последние способны выдерживать без разрушения достаточно высокие напряжения, которые возникают при карбонизации и графитации. [c.573]

Периферия УВ после обработки при 2500 С имеет концентрическое строение слоев (толщина около 150 нм), которые располагаются предпочтительно параллельно оси вытяжки волокна и имеют значительно более высокую степень ориентации по сравнению. с сердцевиной волокна. Одна из характерных структур сечения УВ после глубокого плазменного травления показана на рис. 9-50. [c.591]

Перенос натяжения волокна из стадии стабилизации в стадию прядения. Ориентация (текстурирование) ПАН-волокон на стадии до окисления может быть получена путем использования пластифицирующих добавок. Для этого применяется, например, раствор диметилформамида при 100 С, который позволяет обеспечить вытяжку ПАН-волокна до 70% [9-73]. Другой путь — вытяжка в паровой фазе сразу после прядения. [c.601]

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]

Рис. 222. Сравнение циклической и статической долговечности волокон полиакрило нитрила при комнатной температуре 1735]. а) Высокоориентированные волокна. 1 — общая долговечность образца при действии циклической нагрузки ( р—по тексту, частота 24 цикл1сек), 2 —вычисленная из <р циклическая долговечность в сопоставлении со статической) б) волокна разной степени ориентации, / — вытяжка в 2,6 раза, 2 —в 7,5 раза, 3 —в 10 раз.

Промывка волокна может быть осуществлена периодическим способом путем циркуляции воды через перфорированные бобины с волокном или при прохождении одиночной нити через систему орошаемых роликов [177]. Свежесформованные волокна из ПБИ имеют сравнительно невысокую механическую прочность (8—15 сН/текс) и высокое удлинение (70—120%). Эти показатели могут быть улучшены путем дополнительной вытяжки при температуре выше 450—500 °С. Волокно, поступающее на термическую вытяжку, должно быть тщательно высушено. Ориентационное вытягивание волокна из ПБИ при повышенных температурах помимо тщательной сушки имеет ряд особенностей во-первых, для получения высоких механических характеристик волокно перед вытяжкой необходимо длительное время выдерживать при той же температуре, при которой осуществляется процесс ориентации во-вторых, предварительный прогрев должен проводиться в инертной атмосфере. Нить, поступающая на вытяжку, должна иметь определенное натяжение [54]. Повышение степени ориентации волокна практически не сказывается на кристалличности и плотности образцов. Для получения ПБИ волокна, имеющего прочность в пределах 30—40 сН/текс, применяют одноступенчатое вытягивание. Двухступенчатое вытягивание дает возможность получать волокна с прочностью до 55 сН/текс [54, с. 86]. [c.151]

Изменение относительной прочности в зависимости от угла раз-ориентации полимера в вискозном волокне приведено иа рис. 12.6. При все11 относительности этих расчетов по формулам для анизотропных материалов они в основном правильно передают нарастание прочности с ориентацией. Прочность особенно быстро растет в области углов от 25 до 5°. Предельигие величины углов разориентации для гидратцеллюлозного волокна лежат в области 5—8°. При попытках проведения дальнейшей ориентационной вытяжки обычно сталкиваются с резким возрастанием нагрузок, которые необходимо приложить к волокну при вытяжке, в результате чего оно рвется до достижения предельных значений ориентации. Интересно отметить, что если кривую зависимости относительной прочности вискозного волокна, приведенную на рис. 12.6, изобразить в координатах а — соз 0, получим кривую, очень сходную с теми, которые приведены в работах Такая кривая приведена на рис. 12.7. При желании ее можно аппроксимировать двумя прямыми, что, однако, не позволяет делать вывод о прямой зависимости между прочностью и квадратом косинуса угла разориентации. [c.284]

Возможность образования при ориентации свежесформованного волокна малоподвижной предструктуры позволяет объяснить пониженную способность такого волокна к последующей ориентации. Образование такой же малоподвижной жесткой структуры при ориентационной вытяжке волокна ограничивает возможность одновременного протекания релаксационных процессов, снимающих внутренние напряжения, которые возникают в волокне при вытяжке. Существование такой структуры в волокне после вытяжки подтверждается значением удлинения вытянутого волокна (8,1%). Повышение подвижности структуры при терморелаксации способствует рассасыванию внутренних напряжений, что приводит к росту как прочности, так и удлинения волокна. [c.484]

С помощью рис. 3.11 явно прослеживается влияние структурного параметра ориентации цепи на у. Там приведена зависимость напряжения от долговечности волокна ПАН [74], причем в качестве параметра использован коэффициент вытяжки Я. Наибольший коэффициент равный 17,3, соответствует у = 248-10- мкмоль, Я. = 4 соответствует у = 590Х X 10 мкмоль, Я, = 2,62 соответствует у = 841-10 мкмоль и Я,= 1 соответствует 7 = 1200-10- мкмоль. Чем меньше значения у. тем более однородно распределяется макроскопическое напряжение по молекулярным цепям. [c.285]

Предыдущие ЭПР-эксперименты [174—176] были проведены на холоднотянутых образцах сразу же после завершения процесса вытяжки. Измеренные таким образом концентрации радикалов [R] являются интегральными значениями. Ничего нельзя сказать относительно вида зависимости [R( )], но, по всей вероятности, большинство разрывов цепей происходило во время заключительных стадий процесса вытяжки, т. е. начиная со средней ориентации материала до высокой и даже включая образование микрофибриллярных структур. Данное предположение подтверждается ЭПР-экспериментами Левина и др. [21], а также Чианга и Сибилиа [177] на волокнах, частично ориентированных при повышенных температурах. [c.307]

Несмотря на то что величина молекулярной ориентации, определенная по двулучепреломлению, сильно зависит от температуры и деформации, другие физические свойства волокна практически не зависят от этих параметров. Клеерман объясняет это следующим образом. При низких температурах деформация волокна реализуется за счет подвижности структурных элементов с малыми временами релаксации. Перегруппировка структурных элементов с большими временами релаксации (перемещение целых молекулярных цепей) требует слишком большого времени. Поэтому закаленные образцы, полученные методом низкотемпературной вытяжки, будут содержать много ориентированных сегментов, присутствие которых проявляется в значительной оптической анизотропии, но эти сегменты при отжиге быстро разориентируются под влиянием броуновского движения. Именно это демонстрируют эксперименты по исследованию скорости усадки при температурах выше температуры стеклования. [c.70]

Штейн внимательно рассмотрел значения степени ориентации, полученные при исследовании методом ШРР одноосно-ориентированных образцов [54—56]. Уилчинский [58] и Сэк [63] исследовали ориентацию неортогональных элементарных ячеек. Штейн [55] изучал и более сложную задачу, возникающую при исследовании двухосно-ориентированного состояния. Значения степени ориентации в трех направлениях, определенные на образцах полиэтиленового волокна, полученных при разной скорости вытяжки [39], представлены на рис. 3.19. [c.73]

Рис. 3.19. Степень ориентации кристаллической фазы в зависимости от скорости вытяжки при экструзионном формовании волокна из ПЭВП. Массовый расход 1,93 0,02 г/мин температура экструзии 207 3 °С.

Рис. 3.20. Влияние ориентации и степени кристалличности на остаточную степень вытяжки после усадки при отжиге волокна из ПЭТФ

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]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология