醋酸纤维素的动态力学性能

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1、二醋酸纤维的动态力学性能研究牛建设,蔡玉兰(中原工学院纺织学院，河南郑州4500071)摘要：利用动态力学分析（DMA）研究了不同含水率的二醋酸纤维的动态力学性能，分析了二醋酸纤维的各种松弛及其机理。研究显示二醋酸纤维的玻璃化转变温度为184℃左右，而玻璃化温度以下的β*和γ松弛与纤维的含水有关，β*松弛很可能是与水分子结合的羟基与水分子的协同运动引起的，而未酯化的羟基松散结合的水分子的运动和γ松弛有关联，较宽的β松弛峰，同样也存在于纤维素DMA温度谱中，主要由纤维素主链的局部曲柄运动引起的，不过也不能排除侧基和吡喃环协同运动的可能性。关键词：动态力学性能、DSC分析、玻璃化转变、次

2、级松弛中图分类号：TS101．92+文献标识码：ADynamicmechanicalpropertyofdiacetatefiberNIUJianshe,CAIYulan(CollegeofTextile,ZhongyuanUniversityofTechnology，Zhengzhou,Henan450007,China)Abstract:DynamicmechanicalpropertyofdiacetatefiberwithvariousmoistureswasinvestigatedbyDMA.Variousrelaxationsofthefiberandtheirmecha

3、nismswereanalyzed.Theinvestigationshowedthattheglass-transitionofdiacetatefiberappearedin184℃,andtheβ*andγrelaxationswerehumidity-dependent.Theβ*relaxationisassociatedwiththesynergymovementbetweenthehydroxylgroupsandthewatermoleculesbindingwiththem,whereasitcanbeconsideredthatthemovementofwater

4、moleculebindinglooselywithnotesterifiedhydroxylgroupsisrelatedtoγrelaxation.Thebroaderβrelaxation,whichexistedinDMAspectrumofcellulose,istentativelyassignedtolocalmotionsofthemainchain(glucoseunit),butthepossibilityofthesynergymovementbetweenlateralgroupsandmainchainwasnotremoved.Keywords:dynam

5、icmechanicalproperty;DSCanalysis;glass-transition;sublevelrelaxation由于高聚物的粘弹性反映的是其内部运动单元的最本质的东西，如分子链及链段的运动、键的旋转、构型、构象等，所以动态力学分析（DMA）是揭示高聚物结构的一个重要手段。所谓DMA是研究材料在不同温度（或者频率）和交变应力下的响应。DMA的结果可以用三种主要的参数来表示：储能模量（E′）对应于形变的弹性响应；损耗模量（E″）对应于形变的塑性响应；损耗角正切（tanδ），是E′与E″的比值，用于判断分子运动转变的发生，而这对材料的运用是重要的，分子运动的转变包括

6、玻璃化转变（主转变或α转变）和各种次级转变。醋酸纤维素是纤维素乙酰化后的产物，其中取代度2.5左右的二醋酸纤维素是最重要的纤维素衍生物之一，广泛应用于烟用丝束、纺织纤维、热塑性塑料和各种膜材料等。一些研究者报道了再生纤维素中粘胶、铜氨纤维和lyocell纤维的动态力学性能[[]杨明山，入田淑梅，杨利庭，等．纤维素的粘弹性研究进展[J]．纤维素科学与技术，1999，3（1）：1-8．]，不过到目前为止，还没有醋酸纤维动态力学性能的报道，本文利用DMA对二醋酸纤维的结构进行研究，揭示了二醋酸纤维的各种松弛及其机理。1.实验部分1.1材料二醋酸纤维样品由南通醋酸纤维公司提供，纤维聚合度20

7、5，线密度3.70dtex。1.2DSC分析纤维样品的DSC分析采用METTLERTOLEDOSTARSystem公司的DSC822型差热扫描量热测量仪完成；测试在室温条件下进行，扫描范围30～240℃；升温速度10℃/min。收稿时间：修回时间：作者简介：牛建设（―），男，副教授，硕士。研究领域为纺织新材料的研究与开发、新型织造技术。E-mail:。1.1DMA测试二醋酸纤维的DMA测试在动态粘弹性分析仪(DMA222980型，美国)上进行。实验的温度范