Высокоориентированные волокна

В предыдущих разделах рассматривался разрыв проходных цепей в высокоориентированных волокнах. Судя по отсутствию какого-либо значительного эффекта, акты молекулярного разрушения равномерно распределены по объему аморфной [c.206]

В этих работах неоднократно утверждалось, что проходные сегменты, которые в конце концов разрываются, не определяют прочность высокоориентированного волокна. Поэтому полное число радикалов, образованных при макроскопическом разрушении, не служит мерой прочности образца. Значительные [c.251]

Линейные полимеры обладают специфическим комплексом свойств, а именно способностью образовывать высокопрочные анизотропные высокоориентированные волокна способностью к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям способностью в высокоэластическом состоянии набухать перед растворением, иметь высокую вязкость самих растворов. Этот комплекс свойств связан со значительной молекулярной массой, цепным строением, а также гибкостью макромолекул. При переходе от линейных цепей к разветвленным, к редким трехмерным сеткам и, наконец, к густым сетчатым структурам этот комплекс свойств становится все менее ярко выражен. [c.108]

Величины предела прочности для ряда полимерных и других материалов приведены в табл. 9.1. Для каучуков и стеклообразных полимеров прочность ниже 10 кг/мм . Ориентация молекул приводит к повышению показателя прочности, в случае стеклообразных полимеров она может возрасти при этом вдвое. Прочность волокон также связана с их молекулярной ориентацией, и наиболее высокоориентированные волокна — лен, вискозное волокно для шинного корда, высокопрочный найлон (также используемый для шинного корда)—имеют прочность в интервале от 70 до 100 кг/мм . Менее ориентированные волокна, например шерсть и обычное вискозное волокно, обладают меньшей прочностью, хотя она и выше соответствующих значений для неориентированных кристаллических полимеров, таких, как нерастянутый найлон. [c.176]

Уникальная комбинация механических свойств может быть получена для сополиэфиров, образующих жидкокристаллические расплавы. Жидкокристаллическая природа достигается использованием мономеров, имеющих длинные, плоские, достаточно жесткие молекулы. Полимерная цепь содержит много ароматических ядер, что, однако, не приводит к высокой вязкости расплавов и плохой перерабатываемости. Использование жидкокристаллических расплавов способствует развитию чрезвычайно высокого уровня ориентации в твердом состоянии. Как следствие, механические свойства образцов, полученных литьевым формованием, анизотропны, т. е. различаются в зависимости от взаимного положения направлений деформирования при испытании и молекулярной ориентации при течении. Некоторые свойства сополиэфиров могут превышать свойства усиленных стекловолокном термопластов. Из сополиэфиров могут быть сформованы также высокоориентированные волокна, которые после термообработки приобретают необычно высокие модуль упругости и прочность. Авторы полагают, что использование полимеров, дающих жидкокристаллические расплавы, решает проблему получения высокопрочных материалов из термопластов. [c.187]

Измерение диффракции рентгеновских лучей. Рентгенограмма высокоориентированного волокна фортизан 0/100 показана на рис. 1,а, а промышленного [c.108]

Добавим, что, будучи функциями времени, релаксационные модули зависят от приложенной деформации, а податливость при ползучести — от приложенного напряжения или, по-видимому, более точно, от амплитуды деформационного отклика. При бесконечно малых деформациях нелинейное поведение незначительно, но его вклад возрастает по мере роста входной амплитуды в такой степени, что влияет на большинство деформационных явлений, с которыми сталкиваемся на практике. Конечно, имеются отдельные исключения из общего правила. Высокоориентированные волокна, резиноподобные полимеры и некоторые системы, усиленные волокнами, дают приблизительно линейные отклики в значительной части их динамического диапазона. В данной монографии будет рассмотрен только линейный случай. [c.78]

ИСХОДНЫЙ материал 2 — высокоориентированные волокна 3 — кристаллические волокна [31]. [c.888]

Опыты по выяснению этого вопроса проводились в [755, 759, 760, 768, 771] на нескольких различных полимерах, в первую очередь на высокоориентированных волокнах капрона, натурального и триацетатного шелка, хлопка различных сортов, а затем и других полимерах. Проведенные в [755, 759, 760, 768, 771] опыты можно разделить на две серии. В первой серии опытов образцы облучались непрерывно с момента нагружения до разрыва, и наряду с определением их долговечности одновременно регистрировались и кривые ползучести с целью сравнения параметров кривых ползучести, полученных в условиях УФ-облучения, с параметрами кривых ползучести без облучения. Во второй серии опытов УФ-облучение производилось не непрерывно в [c.511]

Терилен является волокнообразующим полимером, получающимся при конденсационной полимеризации диметилтерефталата и этиленгликоля.Высокоориентированное волокно получается при выдавливании из плава и вытягивании в холодном виде [c.312]

Модули упругости растительных волокон уменьшаются при поглощении воды. Так как вода не легко проникает в кристаллические участки, то снижение модуля вызвано изменениями в межфибриллярном пространстве. В хлопковых и других волокнах с большим углом спирали это можно объяснить изменением /С (объемного модуля некристаллических участков). Однако это изменение заметно и в высокоориентированном волокне (таком, как рами) в такой же мере, как в хлопке . Следовательно, некристаллические участки играют важную роль даже там, где растяжение фибрилл, по-видимому, является преобладающим механизмом де рмации. Этб может быть частично связано с ролью второго члена, (I — у) Е , в выражении для Е. Другими словами, в сухих волокнах существует значительное сопротивление растяжению некристаллических участков, так что сравнимо с Е . [c.97]

Приведенные в табл. 7 волокна обладают довольно большим положительным двойным лучепреломлением. Следует заметить, что более высокоориентированные волокна, например рами [c.58]

Высокоориентированные волокна, как правило, имеют пониженное удлинение. Однако водородные связи увеличивают прочность волокна при этом чаще всего увеличивается его эластичность обычно высокоориентированные волокна обладают большей эластичностью. [c.82]

Низкое разрывное удлинение. Высокоориентированные волокна имеют обычно низкое разрывное удлинение. Поскольку эти волокна были подвергнуты вытягиванию, этот факт не является неожиданным. Удлинение нейлона относительно высоко — 22% удлинение фортизана очень низко и составляет 7%. Однако даже наиболее высокие из приведенных цифр низки по сравнению с удлинением шерсти (т. е. мало ориентированного волокна). [c.84]

Малое влагопоглощение. Так как плотность упаковки макромолекул волокна при вытягивании возрастает, проникновение молекул воды в волокно становится более затруднительным. Поэтому высокоориентированные волокна обладают малым влаго- [c.84]

Малое сродство к красителям. Значительно труднее молекул воды проникают в высокоориентированное волокно частички красителя крашение таких волокон является нелегкой задачей. При крашении дакрона используют вспомогательные вещества, назначение которых — вызывать временное размягчение поверхности волокна с целью облегчения диффузии красителя внутрь волокна. [c.85]

Гриф волокна. Высокоориентированные волокна обычно неприятны на ощупь. Зачастую они кажутся несколько шершавыми. Это свойство волокна не всегда связано с ориентацией, но характерно для высокоориентированных волокон. [c.86]

Казеиновое волокно красят точно так же, как шерсть при этом казеиновое волокно обладает большим сродством к красителям. Вообще все волокна, имеющие высокое влагопоглощение, в частности вискозное и казеиновое, окрашиваются легко, в то время как волокна, обладающие малым сродством к воде, например ацетатное, виньон или саран, окрашиваются значительно труднее. Высокоориентированные волокна обладают плотной упаковкой макромолекул, затрудняющей свободное проникновение в волокно как частиц красителя, так и воды, в которой красители растворены. И, наоборот, волокна, у которых степень ориентации макромолекул невелика, в частности казеиновое волокно, легко проницаемы для красителей. [c.241]

Термопластичность является таким свойством ацетатного волокна, которое дает возможность получить из него хорошую креповую нить и высокоориентированное волокно (см. стр. 107—108). [c.444]

Именно в этом (а не в степени набухания) заключается причина, по которой высокоориентированные волокна характеризуются меньшей потерей прочности и модуля при увлажнении. Естественно, что если к тому [c.158]

В настоящее время наиболее прочные высокоориентированные волокна из гибкоцепных полимеров получены на основе поливинилового спирта, полиформальдегида, полиамидов жирного ряда, полиэтилентерефталата и гидратцеллюлозы. [c.308]

Надмолекулярная организация, или морфология полимеров, рассматривается с целью сопоставления и определения элементов их неоднородности. Наиболее существенная неоднородность связана с тенденцией многих полимеров к (частичной) кристаллизации. Более или менее хорошо определенные кристаллические ламеллы найдены в виде монокристаллов, нагроможденных и (или) выращенных, как показано выше, друг на друге в виде осевых или связанных в пучки слоевых структур, таких, как скрученные агрегаты в сферолитах, а также в виде сэндвич-структур в высокоориентированных волокнах [1—3]. Радиальносимметричный рост скрученных ламелл (рис. 2.4) из нескольких зародышей, который приводит к сферолитной структуре, показан на рис. 2.5. Это свойственно для образцов, выращенных преимущественно из расплава. [c.29]

Поскольку проскальзывание цепей, микрофибрилл и фибрилл уменьшает вероятность механического разрыва цепей или не допускает его совсем, то высокоориентированные волокна термопластов, подверженные пластическому деформированию лишь в определенных условиях, являются наиболее подходящими объектами для исследования кинетики разрыва цепи. Исследования методом ЭПР на волокнах ПА-6, ПА-66, ПА-12, ПЭ, ПП, ПЭТФ и других материалов были выполнены в отдельных лабораториях вначале в СССР, а позднее в США, ФРГ, Великобритании и Японии (см. табл. 6.2). Практически все исследователи имели дело с высокоориентированными одиночными волокнами, пучком полосок или с выпускаемыми промышленностью нитями, содержащими по нескольку сот волокон диаметром 20 мкм каждое. Как показало рассмотрение структуры волокна (гл. 2), оно состоит из фибрилл, а те в свою [c.187]

Третий вариант объяснения данных, полученных при ступенчатых деформационных испытаниях, предложили Крист и Петерлин [9]. Они предположили для любого из упомянутых выше экспериментов существование неравномерного распределения деформаций вследствие различия длин нескольких тысяч одновременно напряженных волокон. Эффект неравных длин волокон, несомненно, расширяет имеющиеся распределения относительных длин цепей. Но преждевременные разрушения отдельных волокон и образование поверхностей их разрушения нельзя объяснить числом образовавшихся свободных радикалов. Чтобы в дальнейшем выяснить этот вопрос, Хассель и Деври исследовали свободные радикалы, образованные при деформировании ленты материала найлон-66 с высокоориентированными волокнами [10]. Они получили аналогичные гистограммы, которые оказались даже более широкими по сравнению с пучками волокна найлона-66. На микрофотографии поверхности разрушения ленточного материала, полученной с помощью сканирующего электронного микроскопа, показано, что в ленте, как и в нити, дефекты образуются по всему объему напряженного образца (рис. 7.8 и 7.9). Полученная поверхность разрушения проходит вдоль направления наименьшего сопротивления через ранее образовавшиеся дефектные зоны. Лишь при приближении к значению разрушающей деформации становится заметным различие между деформированием одиночного волокна и пучка волокон. Статистическое объяснение данного факта приведено в гл. 3. [c.196]

Совершенно ясно, что роль нагружения цепи и ее разрыв будут совсем разными для трех механизмов, определяющих прочность полимера. В данной книге неоднократно утверждалось, что способность цепных молекул нести нагрузку становится более эффективной, если ориентация цепи и межмолекулярное притяжение вызывают постепенное накопление больших напряжений вдоль оси цепи и препятствуют проскальзыванию последней и образованию пустот. Именно по этой причине высокоориентированные волокна полимеров наиболее удобны для изучения нагружения цепи и ее разрыва. В гл. 7 были рассмотрены экспериментальные результаты образования механорадикалов и их преобразование. В отношении феноменологических представлений о процессе разрушения в литературе мало разногласий. В первом разделе данной главы будет рассмотрен наиболее спорный вопрос о возможном влиянии разрыва цепи и реакций радикалов на предельную прочность. [c.227]

Рис. 8.6. Влияние деформации образца е на искажение кристалла но данным скорости спада числа радикалов в облученных и термообработаниых высокоориентированных волокнах [48].

Обобщая приведенные выше результаты, можно прийти к выводу, что при воздействии на высокоориентированные волокна циклической нагрузки, которая всегда остается положительной по знаку, единственным механизмом усталости является гистерезисное выделение тепла. Однако если в цепях и фибриллах возможна релаксация напряжения, деградация вместо эффекта деформационного упрочнения и переориентация цепей и фибрилл, то преимущественным фактором будет начало роста и распространение трещин. Таким образом, усталостный механизм, описанный Банселлом и Хирлем [77, 79], проявляется в усилении межфибриллярного проскальзывания и росте трещин почти параллельно направлению нагружения. Данный вопрос будет рассмотрен в следующем разделе. Характерные усталостные механизмы также четко проявляются в неориентированных полимерах. Они будут рассмотрены в разд. 8.2.3 данной главы и в следующей главе. [c.263]

В процессе отжига высокоориентированного волокна микрофиб-риллярная структура частично разрушается, и восстанавливается исходная структура. Аналогичным образом, если вытяжка происходит при повышенной температуре и производится сравнительно медленно, перегруппировавшиеся обломки разрушенной структуры стремятся вновь восстановить ламелярную морфологию. Изложенное показывает, что правильный выбор технологии холодной вытяжки (скорость растяжения и температура) наряду с выбором исходной структуры, молекулярной массы и молекулярно-массо- [c.66]

Как показал Шишкин с сотр. [3.27], высокоориентированные волокна из полиимидов (й(=12 мкм, Стр = 3,5 ГПа) при разгрузке концов волокна после разрыва обнаруживают пластические сдвиги частей волокна по плоскостям наибольших касательных напряжений (угол 45°). Это подтверждает идею а Второ в о роли сил межмолекулярного взаимодействия в разрушении полимеров. Вероятно, исследуемые волокна находились в области квазихрупкого разрыва, в которой возможны микропластические деформации. Бездефектные стеклянные волокна (ар = 3,0 -нЗ,5 ГПа), находясь при 293 К в хрупком состоянии, дробятся при разрыве на малые осколки. Таким образом, при одинаковой прочности полиимидные и стеклянные волокна ведут себя по-разному. По-видимому, основная причина этого лежит в структурных различиях. Стеклянные (силикатные) волокна имеют густую сетку кремнекислородных связей, а ионные взаимодействия между —81—О—81— цепочками сетки характеризуются энергней того же порядка, что и ионно-ковалентные 81—0-свя-зи. Поэтому во всех состояниях (хрупком, квазихрупком и пластическом) деформационные и прочностные свойства определяются разрывом химических связей. Для линейных полимеров дело обстоит иначе, так как силы межмолекулярного взаимодействия на один —два порядка слабее химических связей в полимерных цепях. Поэтому в полимерах при определенных условиях механизм разрушения связан в основном с преодолением межмолекулярных сил, а не с разрывом химических связей. [c.49]

Основным вопросом при изучении ориентации волокна является вопрос о способе количественной характеристики ее в волокне. Известно, что рентгенографические исследования ориентации волокна основаны на методе Дебая — Шерера. Сущность метода состоит в следующем если снимать полностью дезориентированное волокно монохроматическим рентгеновским. ЙГа-излучением на плоской пленке, то на рентгенограмме будут образовываться сплошные дебаевские кольца с равномерным распределением плотности почернения по кольцу. При съемке ориентированных волокон прежде всего будет нарушаться равномерность интенсивности почернения дебаевских колец. Постепенно, по мере съемки все более ориентированных волокон, будут проявляться более интенсивные экваториальные рефлексы, а сами кольца разрываться. И наконец, в случае высокоориентированного волокна мы получим рентгенограмму, близкую к фазердиаграмме Поляни, с правильно расположенными интерференциями и слоевыми линиями. Следовательно, все реальные волокна будут давать рентгенограммы, в которых распределение интенсивности будет варьировать между этими крайними положениями. Поэтому задача количественной оценки ориентации сводится методически к измерению распределения интенсивностей почернения по кругу, как это было сделано Сиссоном и Кларком [13] на хлопке. Характеризуя ориентацию [c.19]

Возможно, что высокоориентированное волокно приближается к кристаллическому состоянию. Однако это обусловлено не ориентацией уже имеющихся кристалликов, а вынужденным упорядочением цепей, которые располагаются параллельно оси ориентации. С течением времени цепи вновь стремятся распо.чагаться беспорядочно, волокно сокращается по оси ориентации. Этот процесс подобен процессу ориентации каучука при растяжении, который впервые был описан Катцем. Эти процессы известны и для других высокомолекулярных систем (белки). [c.26]

Общий результат большинства цитируемых работ — очень хорошая ориентация кристаллитов с-осями вдоль направления растяжения, причем кристаллиты достаточно хорошо выстраиваются вдоль оси волокна после прорастания шейки. Степень разориентации в высокоориентированных волокнах и пленках не превышает нескольких градусов. В некоторых полимерах, например, природных целлюлозных волокнах, ПЭТФ, дополнительно определенные кристаллографические плоскости кристаллитов в соседних микрофибриллах могут подстраиваться друг к другу, образуя слоистые структуры. [c.112]

Отличительной особенностью полибензимндазольного волокна являются его исключительно высокая термостойкость, негорючесть на воздухе и хорошие текстильные свойства [32]. Полн-ж-фенн-лендибензимидазольное волокно может использоваться до температуры 450 °С. Нагревание волокна от комнатной температуры до 100°С сопровождается сначала увеличением прочности за счет удаления сорбированной воды, затем ее постепенным снижением (рис. 7.41,6). При температуре выше 200 °С сильно возрастает удлинение. Исключением являются высокоориентированные волокна. Наличие NH-rpynn в бензимидазольном цикле делает полимер довольно чувствительным к окислению при высоких температурах. [c.889]

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.

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]

Аналогично изменяется и соотношение модулей. Модуль упругости в мокром состоянии у высокоориентированного волокна оказывается значительно ббльшим, чем у волокна низкоориентированного. [c.158]