De studie van textielmaterialen bij verschillende temperaturen in de interne structuur en eigenschappen van de wet van verandering, vanwege de redelijke verwerking en het juiste gebruik ervan, heeft een belangrijke betekenis. Vezeleigenschappen op het temperatuurovergangspunt voor en na de prestatie zijn aanzienlijk verschillend, met verschillende temperatuurovergangspunten om te karakteriseren. Uit de inhoud van het onderzoek komen vooral thermodynamische eigenschappen, thermische vorming en thermische schade naar voren.
Thermodynamische eigenschappen verwijzen naar het temperatuurveranderingsproces, de mechanische eigenschappen van textielmaterialen met de verandering in de kenmerken. De interne structuur van de overgrote meerderheid van vezelmaterialen is een tweefasenstructuur, dat wil zeggen het naast elkaar bestaan van de kristallijne fase (kristallijne zone) en de amorfe fase (amorfe zone). Voor de kristallijne fase van de kristallijne zone kent de thermodynamische toestand onder invloed van warmte twee soorten: de ene is de kristallijne toestand na het smelten, de mechanische kenmerken manifesteren zich als een stijf lichaam en hebben de kenmerken van hoge sterkte, rek is klein, modulus is groot; de andere is de gesmolten toestand na het smelten, waarbij de mechanische kenmerken zich manifesteren als een stroperig stromingslichaam. De twee kunnen worden onderscheiden door het smeltpunt. Voor de amorfe fase van de amorfe zone heeft de thermodynamische toestand onder invloed van warmte respectievelijk een broze vouwtoestand, een glasachtige toestand, een hoge elasticiteit en een viskeuze stromingstoestand, afhankelijk van de grootte van het vervormingsvermogen om de broze vouwovergangstemperatuur te gebruiken , glasovergangstemperatuur, viskeuze stromingsovergangstemperatuur om te delen.
1.de thermodynamica van vezelmaterialen, drie toestanden
Voor lineaire polymeren overlappen de stroperige stromingsovergangstemperatuur van de amorfe fase van het materiaal en het smeltpunt van de kristallijne materialen vaak met elkaar, het is moeilijk te onderscheiden, dus het meten van de thermodynamische eigenschappen van de vezel is de eerste verandering in de amorfe fase van de veranderingen die zich manifesteren in de typische rondingen van het haar, weergegeven in Figuur 1.
Figuur 1 Typische thermodynamische curve van vezelmateriaal
Figuur 1 toont onder constante spanningsomstandigheden het vervormingsvermogen van de vezels (getrokken lijn) en trekmodulus (stippellijn) met het proces van temperatuurverandering, het keerpunt voor de glasovergangstemperatuur Tg en de viskeuze stromingsovergangstemperatuur Tf, en de overgangstemperatuur is een zone, die een amorf polymeer is, heeft mechanische drietoestandskarakteristieken. Onder hen zijn de meeste mechanische drietoestandskenmerken van synthetische vezels duidelijker, terwijl natuurlijke vezels (katoen, linnen, wol, zijde) en geregenereerde cellulosevezels, enz. Bij een bepaalde temperatuur (hoge temperatuur) niet duidelijker en beter zichtbaar zijn. viskeuze stromingstoestandskenmerken, maar directe ontbinding, carbonisatie.
Vertaald met www.DeepL.com/Translator (gratis versie)
1, Glasstaat
In de lage temperatuurtoestand, de energie van thermische beweging van macromoleculen in de vezel door de lagere, de beweging van eenheden in de basis, schakels, korte vertakte ketens en andere korte eenheden, bevindt de keten zich in de "bevroren" toestand, de beweging van de lokale trillingen dragen de verbindingslengte over, veranderingen in de verbindingshoek. Daarom is de Shen-modulus van de vezeltrekkracht zeer hoog, hoge sterkte, het vervormingsvermogen is zeer klein en naast de externe kracht verdween de vervorming snel, de vezel is hard en bros, vergelijkbaar met de mechanische eigenschappen van het glas, dus het wordt een geglazuurde staat (of harde glasstaat) genoemd. Wanneer de temperatuur verder wordt verhoogd, neemt de grootte van de motoreenheid toe, de vezelmacromolecuulketensegmenten hebben een bepaald vermogen om terug te keren, de vezel vertoont een bepaalde flexibiliteit, taaiheid, de kracht is te zien in het geval van plastische vervorming, dit toestand wordt vaak de zachte glastoestand genoemd (of bekend als geforceerde hoge elasticiteit), de overgrote meerderheid van de vezels bij kamertemperatuur in deze toestand.
Wanneer de kettingschakels, kettingsegmenten, hoofdkettingrotatie en zijbasis bevroren zijn, wordt dit een brosse vouwtoestand genoemd.
De glasovergangstemperatuur van textielvezels is meestal hoger dan kamertemperatuur, dus onder kamertemperatuur kan de kleding een bepaalde mate van treksterkte en stijfheid behouden, zoals een spandexglastemperatuur onder -40 graad C (polyethertype -70 graad C ~ -50 graad C) in de omgeving met uitstekende elasticiteit.
2, hoge elastische staat
Wanneer de temperatuur boven een bepaalde temperatuur blijft stijgen (glasovergangstemperatuur Tg), neemt de trekmodulus van de vezel plotseling af, de vezel door de werking van een kleine kracht op het optreden van een grote vervorming, en wanneer de externe kracht wordt opgeheven , de vervorming van snel herstel. In de curve "temperatuur - vervorming" of "temperatuur - modulus" verschijnt een platformgebied, het mechanische gedrag van dit interval is vergelijkbaar met de mechanische eigenschappen van het rubber, de mechanische toestand van de vezel wordt hoge elasticiteitstoestand of rubbertoestand genoemd. Vanuit het moleculaire bewegingsmechanisme, bij deze temperatuur binnen de vezel-macromoleculaire keten is "ontdooid", kan de ketting rond de hoofdketenas worden geroteerd, zodat de macromoleculen gemakkelijker te krullen zijn, de vervorming recht te maken en de vervorming ook gemakkelijk is te genereren door de thermische beweging van de ketting om de oorspronkelijke vorm te herstellen. Dit is een unieke mechanische toestand van het polymeer, de essentie van elastische vervorming is de kettingbeweging van het macromolecuul die een krullende beweging van de macroprestatie uitrekt.
3, Viskeuze stroomstaat
Wanneer de temperatuur blijft stijgen tot een bepaalde temperatuur (viskeuze stromingsovergangstemperatuur Tf), de thermische beweging van de macromoleculen om de intermoleculaire krachten te overwinnen, de bewegingseenheid van de ketensegmenten om uit te zetten naar de macromoleculaire keten, de macromoleculen die zichtbaar zijn tussen de relatieve slip kan het vervormingsvermogen aanzienlijk toenemen en onomkeerbaar zijn. Textielvezels presenteren zich in een stroperige, vloeibare toestand. Deze mechanische toestand van de vezel wordt viskeuze vloeitoestand genoemd. Wanneer de polymerisatiegraad van macromoleculen zeer hoog is, is het intermoleculaire gebruik van kracht zeer groot, is de verstrengeling tussen de macromoleculen ernstig, is de relatieve slip tussen de moleculen zeer moeilijk en zal er geen viskeuze stromingstoestand zijn.
Het bovenstaande beschrijft vanuit het oogpunt van de moleculaire kinematica de thermodynamische drie toestanden, vanuit het fase-oogpunt zijn de glasachtige toestand, de hoge elasticiteit en de stroperige stromingstoestand een niet-kristallijne fase, dat wil zeggen de rangschikking van de macromoleculen tussen de toestand van de willekeurige (ongeordende, amorfe) toestand.