涤纶工业丝结构与性能

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1、四川大学博士学位论文涤纶工业丝结构与性能姓名：李鑫申请学位级别：博士专业：材料学指导教师：吴大诚2000.3.1婴型查兰堡!：兰竺!生兰——————————————————j一似；牛易，22涤纶工业丝结构与性能洲学划≯331628研究生李鑫指导教师昊大诚本矾究旨在从我国纺丝设备实际情况出发，探索较flt纺速条件下涤纶工业丝各制备工序中的结构变化规律及其对性能的影响，据此调整工艺解决高模量低收缩(HMLS)型涤纶工业丝生产中通常出现的I：☆强度高模量和低收缩性能之间的矛盾。最终在实验室条件下制备出符合HMLS型指标要求的样品：强度大于7cN／dTex，模量(5％伸长时的应力)

2、人j二4．0cN／dTex，温度为1770C、外加张力0．5cN／Tex时的热收缩小于3．5％。本研究包括以下主要内容：J5■P——一1)综述了涤纶工业丝的发展状况和趋势，明确了在我国研究与开发HMLS型涤纶工业丝的实际意义。，，对工业丝最重要的热收缩性能和强度、模量性能的相关基础研究进行了综述0一八2)删AxD、DSC、红外光谱、双折射、密度梯度和声速法是常用的聚合物结构的表征方法，本文通过对其基本原理和测试结果的物理意义的详细讨论，明确了各方法对于具有较高结晶度和取向度的纤维材料的适用性和局限性，为结构参数的分析奠定了基础。3)对两种收缩性能有明显差异的涤纶工业丝的收缩

3、动力学进行了研究，温度范围为375～494K，外加张力约o．2c哕Tej。(采用WAXD，DSC，声速和密度梯度等方法对等温收缩中的结构变化进行了表征。结果表明，宏观的等温收缩结果可以按双指数函数拟合，从而按收缩量和州J衄的弛豫时间的明显不同视其为两个主要过程的叠加：非晶分子链的解取向是收缩的主要因素，在高温时尤为显著，这是一个快过程；与晶Ⅸ变化密切棚关的分子链的迁移是一个相对较慢的过程，对收缩的贡献较小。Ib弛豫时川随温度的变化关系计算出两个过程的活化能分别为48和49KJ／Mol。通过忆IⅢ1区取向函数(，三。)四川大学博士学位论文的表征直接证明了在收缩过程中非晶区解取

4、向的变化。尤为重要的是样品长度(，，)与无。随时间的变化规律非常相似，从而证实了非晶区解取向对热收缩的主要贡献。在热收缩过程中，纤维的晶区取向函数值基本不变。晶区的变化包含了晶粒的增长，新的不完善晶粒的形成和晶区的完善。晶粒的增长在较短的时间内基本完成，熔融再结晶则存在于整个收缩过程。随温度的升高，晶区变化速度明显加快，对非晶区解取向的抑制效应因此变大。热收缩过程中，非晶区的解取向与晶区的结构变化同时进行，相互影响。只有在较低的温度下(375K)，才能比较明显地分辨出非晶区解取向的效应，当温度升高时难以将二者分开。通过结构参数的比较，明确了宏观性能差异的内在本质，建立了理想

5、结构的物理图像。I且、4)在结构研究的基础上，在3．000(K系列)和500(B系列)m／rain的纺速条件下制备出了HMLS型涤纶工业丝。f对这两个系列的样品在各工f手中的结构变化进行了表征和对比，证实了晶区结构对收缩性能的重要影响，明确了牵伸、热定型和松弛热定型各阶段的结构特点。可以认为，经过牵伸工艺，纤维具有较高的非晶区取向度和少量的结晶度。在随后的热定型工艺中，晶区含量和晶区的完善程度显著提高，非晶区取向度略有降低。松弛热定型工艺对于结构而言，主要是晶区的进一步完善和控制非晶区适当的解取向，从而在降低收缩的同时，使强度和模量不致有较大的降低。由于不同纺速下的卷绕丝结

6、构的差异．经过牵伸、热定型工艺，K系列达到较完善的晶区结构，B系列的晶区仍然不完善。因此在松弛热定型工艺中，K系列磊区变化较小，而B系列则存在较明显的变化。二者晶区变化的主要差异在于，K系列的主要变化集中与热定型工艺，而B系列则在牵伸和热定型甚至松弛热定型工艺中都有较大的变化。、，关键词：涤纶工业丝收缩结晶取向表征四JIl大学博士学位论文’FitleoftheDr．Degree’sThesis：Thestructureandpropertiesofpoly(ethyleneerephthalate)industrialyarnIntroductionoftheAuthor：

7、LiXinwasbornonMarch4．1972Under也eguidance1)fProfDachengWu，hehasbeenaresearcheronthefieldofpolymermaterialsforsixyearsNOWhemakesresearchonthemajorofthestructureandpropemesofpolymer．Keywords：poly(ethyleneterephthalate)industrialyarn，shrinkage，crystallization，t')r