第八章-合成纤维的成型(二).ppt

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1、第八章纤维的加工8.5合成纤维的热定型8.4合成纤维的拉伸8.6几种纤维的纺丝过程8.3合成纤维成型原理8.1概述8.2纺丝液的制备8.4、合成纤维的拉伸概述不论是熔纺成型的卷绕丝还是混纺成型的凝固丝，统称为初生纤维。由于其结构尚不稳定，超分子结构序态较低，所以其物理－机械性能还不能满足纺织加工的要求，必须通过一系列后加工工序。其中最重要的是拉伸和热定型。纤维的低序区(对结晶高聚物来说即为非晶区)的大分子沿纤维轴向的取向度大大提高；同时伴有密度、结晶度等其它结构方面的变化；结果：使纤维承受外加张力的分子链数

2、目增加了，使纤维的断裂强度显著提高，延伸度下降，耐磨性和对各种不同类型形变的疲劳强度亦明显提高。各种初生纤维在拉伸过程中所发生的结构和性能的共同点：8.4、合成纤维的拉伸概述在合成纤维生产中，拉伸可以与纺丝工序连续地进行，也可与纺丝工序分开。拉伸过程：先把初生纤维卷装在筒子上或存于盛丝筒中，然后在专门的拉伸设备上进行拉伸。8.4、合成纤维的拉伸拉伸的实施方法初生纤维的拉伸可一次完成，有的必须进行分段拉伸。纤维的总拉伸倍数是各段拉伸倍数的乘积。一般熔纺纤维的总拉伸倍数约为3.0～7.0；湿纺纤维拉伸倍数可达8

3、～120倍；某些高强高模纤维，采用冻胶纺丝法，拉伸倍数达几十到上百倍。纤维的品种和纺丝方法不同，初生纤维的结构和性质不一样，拉伸的条件和方式就不相同。按拉伸时纤维所处的介质来分，纤维拉伸的方式一般有干拉伸、蒸汽浴拉伸和湿拉伸三种。8.4、合成纤维的拉伸干拉伸是指拉伸时初生纤维处于空气包围之中，纤维与空气介质及加热器之间有热量传递。干拉伸又可分为室温拉伸和热拉伸。蒸汽浴拉伸是指拉伸时纤维被包围在饱和蒸汽或过热蒸汽之中，由于加热和水分子的增塑作用，使纤维的拉伸应力有较大的下降。湿拉伸是指拉伸时纤维被液体介质包围

4、，有热量传递，在成型过程中的拉伸还可能有传质过程甚至有化学反应。8.4、合成纤维的拉伸拉伸过程不仅是纤维几何形状改变的过程，而且是纤维结构重新组建和形成的过程。测定应力－应变关系的方法，一般是沿纤维轴向拉伸，测定纤维负荷和伸长的关系，而后换算成应力－应变关系。在拉伸过程中，应力和应变不断地变化。反映初生纤维拉伸时应力－应变变化的曲线又称拉伸曲线各种初生纤维的应力－应变曲线(简称S-S曲线)可归纳为如图所示的三种基本类型。拉伸过程中的应力－应变性质的变化8.4、合成纤维的拉伸8.4、合成纤维的拉伸（1）a型：

5、曲线呈凸形，模量随着ε的发展而减小，由曲线可见，随着ε的增大，许用应力到达临界点，即到达最大值σ*(称为屈服应力)，随后急剧下降，出现应力集中和细化点。因为模量E下降，纤维经不起拉伸，很快就被拉断，也就是当纤维克服了屈服应力σ*而开始塑性变形时，就立即断裂。也有人说这种拉伸曲线是屈服应力大于断裂强度。塑料和金属材料的拉伸属于这种类型。应力－应变行为说明这种类型的初生纤维是不可拉伸的(拉伸时出现脆性断裂)，应避免初生纤维出现这种应力－应变行为。8.4、合成纤维的拉伸（2）b型：曲线呈凹形，表明初生纤维在拉伸时

6、，模量不断增加，即模量随着应变的增大而增大，纤维在拉伸过程中发生自增强作用。正因为纤维自增强，所以不出现细化点，能承受更大的拉伸应力，拉伸可顺利进行。这种拉伸不会出现应力集中，是属于均匀拉伸。硫化橡胶的S－S曲线就是典型的b型曲线。拉伸曲线呈这种类型的初生纤维，其拉伸性是好的。湿法纺丝成形的凝固丝的S－S曲线基本上属于b型曲线，拉伸时不会出现细颈现象。8.4、合成纤维的拉伸（3）c型：先凸后凹形，从图看出，在曲线上有屈服点，还有σa几乎不变的平台区。在小形变区内，即ε＜ε1时，形变是均匀且可逆的，相当于弹性

7、形变；在ε1＜ε＜ε2区内，形变先集中在一个或多个细颈处，继而细颈逐渐发展，在此区域内拉伸属于不均匀拉伸；当ε＞ε2时，形变又是均匀的，拉伸应力逐渐增大，而形变也随之增大，直至断裂。具有c型应力－应变曲线的拉伸过程又称为冷拉过程。本体聚合物初生纤维，如涤纶、锦纶和丙纶的熔纺卷绕丝，在Tg附近拉伸时，其应力－应变曲线基本属于c型曲线。8.4、合成纤维的拉伸实际生产应该控制拉伸条件使应力-应变曲线呈b型和c型(控制实际拉伸倍数大于自然拉伸比而小于最大拉伸比)8.4、合成纤维的拉伸8.4、合成纤维的拉伸初生纤维结

8、构对拉伸性能的影响1、结晶度和晶型初生纤维随着结晶度或取向度的增大，初始模量增大，屈服应力增大而断裂伸长则减小，不合适拉伸。不同结晶晶型的聚合物，其拉伸行为与各种晶型的相对含量有关。8.4、合成纤维的拉伸2、预取向为了提高初生纤维的可拉伸性，使拉伸倍率增大，拉伸顺利，并使成品纤维强度较大，断裂伸长较小，应适当控制纺丝条件，不要使初生纤维取向度太高。8.4、合成纤维的拉伸3、初生纤维平均相对分子质量一般说，随着初生