对位芳纶纤维的性能分析-论文.pdf

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1、2014年(第29卷)第4期现代丝绸科学与技术131对位芳纶纤维的性能分析冯欢，杭志伟，王祥荣(1．苏州大学纺织与服装工程学院，江苏苏州215021；2．苏州市纤维检验所，江苏苏州215I28)摘要：为了了解国产芳纶的性能，对纤维力学性能、表面及截面的形貌、纤维的结构以及纤维在N和空气中的热分解行为进行了测试分析。试验结果表明：芳纶纤维的平均断裂强度达到了36．3lcN／dtex，但其变异度较大；横截面为较规整的圆形，表面呈现一定的粗糙度，纵向有沟纹；纤维的起始分解温度为426．1℃，最大分解温度为474．5℃，其在Nz和空气中的热分解行为具有一定的差异。

2、关键词：芳纶纤维；力学性能；表面及截面；形貌；热分析芳纶是一种具有高强度、高模量、耐高温、低密1材料和仪器度、耐化学腐蚀和耐磨性好等特性的高性能合成纤维，其定义为至少有85的一CoNH一链被直接连1．1材料接到两个芳香环上的高分子聚合物_】]。目前已：[业芳纶(长丝单纤维，2．25dtex，苏州市纤维检验化的芳纶主要分为芳纶1414(聚对苯二甲酰对苯二所提供)、丙酮(分析纯，江苏强盛功能化学股份有限胺纤维，对位芳纶)和芳纶1313(聚间苯二甲酰问苯公司)二胺纤维，间位芳纶)两大类。其中，对位芳纶的结1．2仪器构式为_2j：SB-3200DT型超声波清洗机(

3、宁波新芝生物科技股份有限公司)、INSTRON3365型万能材料试I验机(美国INSTRON公司)、DIAMOND5700型热分析仪(美国PerkinElmer公司)、S4800型冷场随着新材料成为世界经济发展的主要高新产业发射扫描电子显微镜(日本日立公司)。之一，高性能的芳纶被广泛应用到国防、航空航天、汽车工业、电子与通讯、油气田的勘探和生产、体育2实验方法休闲用品等以高新技术和新材料为主导的新产业引。2．1纤维预处理全面、准确地了解芳纶纤维的结构及性能对于取一定量的纤维，放入含有丙酮的染杯中，浴比开发下游产品是十分必要的。本文主要对芳纶纤维1：30，在

4、30。C下超声波清洗30min，然后用去离子的力学性能进行了大量的采样测试，利用统计学方水冲洗干净，自然晾干，备用。法对其各项力学性能指标进行了分析；采用扫描电2．2拉伸强力测试镜对芳纶纤维的表面、截面及断裂端形貌进行了表按照《GB／T14344—2008化学纤维长丝拉伸性征；还利用热分析仪表征了芳纶纤维的热性能，分别能试验方法》，将纤维于恒温恒湿(温度为2O℃，湿探讨了其在N2和空气气氛中的热分解行为。这对度为659／6)条件下平衡24h后，用INSTRON3365芳纶纤维的应用研究具有一定的指导意义。型万能材料试验机测其力学性能(包括断裂强力、断裂伸长

5、率等)。试样夹持长度为10mm，拉伸速度*基金项目：江苏省科技基础设施建设计划项目。项目编号：SBM201110049。132现代丝绸科学与技术2014年(第29卷)第4期为10ram／rain，预加张力为5cN，每个试样重复测度，其强度是尼龙66的4倍，人造丝的7倍，钢丝的试5O次。其中，断裂伸长率按公式(1)计算Ⅲ：11倍[5]，仍是高强度纤维。但从测试结果看，其强度的极差为16．23，标准差为4．O8，均较大，说明其￡一×八1川0o断裂强力的离散性较大，而初始模量的离散性更大，式中：￡为断裂伸长率，￡。为纤维拉伸前的长度，即即纤维的断裂强力均匀性不好

6、。夹持距离(mm)，z为拉伸断裂时的纤维长度从断裂伸长率和断裂功的数据看，芳纶纤维的(mm)。断裂伸长率、断裂功标准差均很小，说明其离散性较断裂功按公式(2)计算：小。r△l训一IPdl(2)Jo式中：w为断裂功(uJ)，A1为纤维断裂时伸长的距离(mm)，P为拉伸强力(N)，z为纤维伸长的距离5薤l(mm)。^初始模量按公式(3)计算]：一P，×Z⋯一丽式中：E。为初始模量(N／tex)，P为在纤维拉伸曲线上点a处的强力(N)，若起始段的直线不明显，则取伸长率为1％左右的点a，z，为纤维拉伸前的长图1芳纶纤维应力一应变及模量一应变曲线度，即夹持距离(mm

7、)，AZ为点a处所对应的纤维图1是芳纶纤维的应力一应变及模量一应变曲伸长长度(ram)，N，为纤维的特数(tex)。线。当应变为0时，纤维的杨氏模量为36．87N／2．3表面及截面形貌表征tex，这是拉伸测试时的预加张力造成的。随后，其利用日本日立公司$4800型冷场发射扫描电子杨氏模量先随着应变增加到最大值84．87N／tex，此显微镜对芳纶纤维的表面及横截面形貌进行分析。时，应变为0．41％，之后纤维的杨氏模量一直减小，纤维横截面制样采用液氮冷冻法。直至纤维断裂。断裂时，纤维的杨氏模量和应变分2．4热性能测试别为61．SSN／tex和6．00。高性能纤

8、维的模量纤维热性能采用美国PerkinElmer公司DIA—取决于