技术服务/News
芳香族聚醋纤维弯曲回弹性能研究
 点击数:3868次 添加时间:2014/7/16 [打印] [关闭] [收藏]
  芳香族聚醋纤维弯曲回弹性能研究

在相 同 条 件下,分别测定了PBT,PTT ,PET纤维的弯曲回弹率,结果见图I。从图I中可以看到,PBT纤维的弯曲回弹率最高,PTT纤维次之,PET纤维为最低,而且3种纤维的弯曲回弹率均随回复时间的延长而提高。在回弹瞬时即回复时间为0时,3种纤维的弯曲回弹率差异最大,随着回复时间延长,这种差异则减小。从图1中还可见,由于PBT纤维的弯曲回弹率较高,所以回复时间对其弯曲回弹率影响并不大,从回弹瞬时到达到平衡只有2.7%的变化,而PT 和PET纤维回复时间对其弯曲回弹率影响明显增大,从回弹瞬时到平衡分别有7.8% 和11%的变化。另外,回复时间达到10 min以上时,这3种纤维的弯曲回弹率都达到了平衡值,所以回复时间设定为10min即可满足测试的要求。

纤维回弹性能与力学性能的相关性
从 表 1可 知,在3种纤维中,PTT纤维的杨氏模量最低,PBT纤维则略高,而PET纤维最高,表
明Prr纤维的刚性最差。PTT纤维的断裂比功介于PET和PBT纤维之间,表明PTT纤维的韧性高
于PBT纤维,而低于PET纤维。由于PTT纤维的断裂强度最低,而断裂伸长率最高,所以其韧性高
主要是较高的断裂伸长率的贡献。
从图 2可 见,3种纤维瞬时弯曲回弹率与瞬时拉伸回弹率之间没有明显的相关性。就拉伸回弹率而言,PTT纤维最高,PBT纤维次之,PET纤维最低;而弯曲回弹率,PBT纤维最高PTT纤维次之,PET纤维最低。弯曲与拉伸回弹率间没有相关性是由这两种回弹率在不同伸长率条件下测定所致。

从图 3 和 图4中可以看到,纤维弯曲回弹率与其断裂比功、拉伸回弹率与杨氏模量之间均存在明显的相关性。随亚甲基数的增加,纤维弯曲回弹率提高,而断裂比功随之降低,这表明亚甲基数增加后,减小了大分子链的刚性,纤维分子抵抗形变的能力降低,结果使之弯曲回弹性能得到改善,弯曲回弹率提高。另外,纤维拉伸回弹率与其杨氏模量之间也存在反变关系,并在3个亚甲基处达到极值,即随着亚甲基数的增加,纤维拉伸回弹率先是提高,然后再随亚甲基数增加而降低,而杨氏模量则是先随亚甲基数增加而降低,然后再随亚甲基数增加而略有提高。

芳香族聚醋纤维弯曲弹性回复机理纤维弯曲弹性回复的特点是在较低伸长率下的回复。PET,PT T,PBT纤维的大分子链结构中含有刚性的苯环,而且均为半结晶的高分子材料,所以弯曲回弹性能与其聚集态结构中的结晶、取
向结构以及结晶结构中大分子链的构象有关。由于 P ET 大分子链中两个苯环之间仅有两个亚甲基,大分子链的柔性相对较差,所以在受力条件下PET大分子链不会发生晶型的转变。而且结晶PET大分子链接近完全伸展的平面锯齿型构象,晶态下大分子链具有最稳定的构象。Jakeways等人认为,PET拉伸纤维的单元晶格C轴长度达到了重复单元最大拉伸构象长度的98%左右,只要稍加拉伸(如6%左右)就可以成为完全拉伸的纤维。所以,PET纤维仅在较低伸长率的弯曲弹性回复时,具有较高的回弹率。PBT 纤 维 则有所不同,尽管大分子链在晶格也处于平面锯齿型构象,但由于大分子链重复单元中含有4个亚甲基,大分子链的柔性明显高于PET,所以弯曲和拉伸回弹性能均优于PET纤维。但是,PBT具有α和β两种晶型,在外应力作用下,大分子链中的亚甲基链段会发生晶型转变,这种转变是可逆的闭。PBT初生纤维的。晶型中,单元晶格长度为重复单元最大拉伸构象长度的86%,α晶型被拉伸6%时即可发生向β晶型的可逆转变而被拉伸12%后即可得到完全的α晶型,PBT初生纤维中口晶型的单元晶格长度达到了重复单元最大拉伸构象长度的98% 14,51,所以PBT纤维在低伸长率下能够发生可逆的晶型转变。因此,PBT纤维在低伸长率下能够完全弹性回复,弯曲回弹率高于PT 和PET纤维;低伸长率下的拉伸回弹率明显高于PET纤维。与PTT纤维相当,但高伸长率下的拉伸回弹率却低于PTT纤维。PET大分子链在对苯二甲酸单元之间存在着二个亚甲基,大分子链在晶格中处于螺旋状构象排列,具有能量较低的”T一G一G一卿式构象,即
呈现明显的”Z字形构象,这种结构使得PBT大分子链具有如同弹簧一样变形的弹性,赋予了PBT纤维良好的内在回复性,从而使其具有优异的弹性回弹性能,特别是在高伸长率下的拉伸回弹率明显高于PET和PBT纤维。

结论
a. 在形变 时间20m in条件下,PBT纤维的弯曲回弹率最高,PTT,纤维次之,PET纤维为最低,而且3种纤维的弯曲回弹率均随回复时间的延长而提高。测定时,回复时间为10 min即可满足要求。
b. 纤维弯曲回弹率与其断裂比功之间均存在明显的相关性。随着纤维中亚甲基数的增加,断裂比功降低,而弯曲回弹率提高。另外,纤维拉伸回弹率与其杨氏模量之间也存在反变关系,随纤维中亚甲基数的增加,纤维拉伸回弹率先是提高,然后再随亚甲基数增加而降低,而杨氏模量则是先随亚甲基数增加而降低,然后再随亚甲基数
增加而略有提高。
c. 纤维弯曲弹性回复是一种在较低伸长率下的回复,纤维弯曲回弹性能与其聚集态结构中的结晶和取向结构,以及结晶结构中大分子链的构象有关。

你是第 位访问者