1、厕厕 耐耐耐二二 酬酬酬 涤 纶 单 丝 生 产 工 艺 对 其 结 构和 性 质 的 影 响王 显 楼 上 海 合 成 纤 维 研 究 所涤 纶 单 丝 可 用 于 编 织 鱼 网 、 干 网 、 抄 纸网 和 绕 圈 成 形 螺 旋 拉 链 。 因 其 强 度 高 、 耐 水性 、 耐 气 候 性 和 耐 磨 性 等 优 良 , 同 时 比 重 大 ,沉 降 速 度 快 , 张 网 状 态 好 , 因 而 用 作 鱼 网 可提 高 捕 鱼 量 。 同 时 , 由 于 涤 纶 单 丝 刚 性 好 ,尽 寸 稳 定 , 用 它 编 织 干 网 、 抄 纸 网 和 绕 圈 成形 螺 旋 拉 链
2、质 量 好 , 使 用 寿 命 长 。 因 此 , 涤纶 单 丝 深 受 广 大 用 户 欢 迎 。涤 纶 单 丝 生 产 工 艺 对 其 结 构 有 着 重 要 的影 响 , 而 结 构 则 关 系 到 单 丝 的 性 能 , 并 进 而影 响 其 使 用 效 果 。 我 国 涤 纶 单 丝 生 产 厂 家 多 ,讨 论 这 一 问 题 具 有 重 要 意 义 。一 拉 伸 工 艺 对 结 构 和性 质 的 影 响普 通 拉 伸在 常 规 生 产 中 , 拉 伸 在 “ 的 热 水浴 中 进 行 , 拉 伸 速 度 为 米 分 , 一 次 拉 伸约 。 倍 , 或 在 。 。 干 热 下 ,
3、 两 次 拉 伸 倍 。 拉 伸 工 艺 条 件 对 其 结 构 和 性 质的 影 响 列 于 表 。从 表 看 出 , 单 丝 一 次 拉 伸 时 , 水 浴 温度 在 “ , 热 板 温 度 为 。 在 较低 温 度 拉 伸 时 , 会 引 起 生 成 一 种 “ 泛 银 色 ” 效应 纤 维 产 生 小 的 裂 缝 , 并 发 生 丝 的 断 裂而 在 高 于 上 述 温 度 时 则 会 导 致 解 取 向 和 强 度的 损 失 。 在 两 次 拉 伸 中 , 当 第 一 次 拉 伸 在 下 拉 仲 倍 时 , 可 显 著 扩 大 第 二 次 拉 伸 温度 的 范 围 。 , 并 且 以
4、 较 高 的 速 度 拉伸 倍 , 也 不 会 出 现 “ 泛 银 色 ” 效 应 。 这 是 因为 在 下 拉 伸 倍 时 , 纤 维 的 强 迫 弹 性 极限 低 于 原 来 的 纤 维 , 而 接 近 玻 璃 化 温 度 拉 伸 的 纤 维 应 力 是 随 拉 伸 倍 数 的 增 加 呈裹 涤 纶 单 丝 拉 伸 条 件 对 结 构 和 性 质 的 形 晌晶 体 大 小拉 伸 条 件结 晶 度男 赤 道 方 向晶 体 大 小 子 午 线 方 向晶 体 大 小收 缩 率终断 裂 强 度 断 裂 伸 长男耐 磨 性 断 裂 前重 复 弯 曲次 数丹心任的通 唯上马一如一淞一弓了 弓“甲 日刁
5、 , 九叮甘心口民叨勺遗 任民心通八曰甘暇叨通 心八心盛 目上 ,浏匡一一一一八口 竺乃翻民幼人七仔甘通 七旧通 一八性八工一晚叨目心八沙,“一川门一含一川乡刁妇一一引彭翻引创 一一一一一一打能曰一悦一 ,八 一 ,一 八八 一一丹一乃甘,目几、工通 八八乙八七八胜 一一一 ,二二一工刃陀工 ,乃目 ,一一护、于、内更 ,、,卜七翎一朋一全牛一动比一叭一们卜一曲“巴龄甘份伟而 几皿由众口 一沟 欠几兄上甲 ,乡七东人下 、那“诀加夕杏炙 月护一 召 一猫勺甘甘只工卜叨八几,目肠品一妇心知民甘 匕院 八”内匕丹八口口直 线 上 升 , 因 此 不 能 在 不 加 热 的 情 况 下 均 匀地 拉
6、 伸 , 否 则 会 在 单 丝 中 产 生 了 一 种 粗 细 不匀 的 现 象 。 在 下 , 拉 伸 倍 的 预 拉 伸 单丝 , 在 一 下 进 行 第 二 次 拉 伸 时 , 当 温度 高 于 时 张 力 会 发 生 急 剧 的 下 降 , 这 与超 过 玻 璃 化 温 度 和 由 强 迫 弹 性 转 化 为 高 弹 性条 件 有 关 。 当 温 度 增 高 至 时 , 拉 伸 纤 维会 产 生 结 晶 及 晶 体 取 向 。 在 拉 伸 倍 数 固 定 时 ,提 高 拉 伸 温 度 可 提 高 纤 维 强 度 和 降 低 纤 维 收缩 率 。 这 是 由 于 拉 伸 温 度 在 左
7、 右 时 , 有利 于 无 定 形 区 中 大 分 子 的 调 整 , 在 温 度 更 高时 结 晶 作 用 加 强 , 且 晶 体 结 构 得 到 改 善 。 此外 还 可 看 出 , 两 次 拉 伸 与 一 次 拉 伸 相 比 , 可显 著 提 高 单 丝 强 度 。 结 晶 度 相 同 时 , 在 所 有拉 伸 温 度 范 围 内 , 两 次 拉 伸 丝 样 的 收 缩 应 力 皆 高 于 一 次 拉 伸 的 纤 维 。实 际 生 产 中 大 多 采 用 两 次 拉 伸 , 以 提 高拉 伸 倍 数 , 改 善 纤 维 强 度 , 而 且 两 次 拉 伸 的拉 伸 应 力 能 均 匀 地
8、 分 布 。 两 次 拉 伸 单 丝 的 物理 机 械 性 质 列 于 表由 表 可 见 , 经 两 次 拉 伸 的 纤 维 强 度 比一 次 拉 伸 高 牛 顿 特 克 斯 第 一次 拉 伸 温 度 高 于 玻 璃 化 温 度 要 比 接 近 玻 璃 化温 度 所 拉 伸 的 纤 维 的 强 度 高 , 所 以 预 拉 伸 过程 应 该 在 高 于 玻 璃 化 温 度 下 进 行 。当 拉 伸 倍 数 在 一 时 , 由 于 纤 维 结 晶 明显 增 大 , 大 分 子 运 动 发 生 困 难 , 形 变 主 要 发生 在 无 定 形 区 。 当 拉 伸 温 度 在 玻 璃 化 温 度 附近
9、 “ 时 , 拉 伸 张 力 大 大 增 加 , 这 是 因 链 段 热 运 动 很 有 限 的 缘 故 。 当 拉 伸 温 度 高 于玻 璃 化 温 度 时 , 在 所 有 拉 伸 倍 数 范 围 内 , 拉伸 张 力 均 下 降 , 尤 其 是 在 拉 伸 倍 数 降 至 时 ,由 于 取 向 晶 体 不 能 生 成 , 表 现 更 为 明 显 。如 果 在 液 体 介 质 中 、 下 拉 伸 倍 ,则 生 成 含 有 无 定 形 区 晶 体 结 构 的 高 取 向 纤维 , 若 提 高 拉 伸 温 度 至 , 则 会 引 起 热 解取 向 , 生 成 含 有 无 定 形 结 构 的 低
10、取 向 度 纤 维 。在 液 体 介 质 中 拉 伸 时 , 热 解 取 向 比 较 明 显 ,周 此 拉 伸 温 度 要 比 在 空 气 中 或 在 加 热 器 表 面襄 两 次 拉 伸 单 丝 的 物 理 机 械 性 砚第 一 次 拉 伸在 水 浴 中黔 倍 数 曝曝 靡靡 倍 数数纤 度 断 裂 强 度 断 裂 伸 长, 拓的 温 度 低 得 多 。强 化 拉 伸涤 纶 单 丝 有 效 的 强 化 拉 伸 方 法 之 一 是 在下 高 温 拉 伸 , 但 是 大 分 子 的 活 动性 是 高 温 时 非 晶 区 弱 取 向 单 丝 进 行 该 过 程 的主 要 困 难 。 为 此 必 须
11、 降 低 分 子 的 活 动 性 。 这可 采 用 预 热 未 拉 伸 丝 部 分 晶 化 , 或 预 拉 伸的 方 法 来 实 现 。 随 着 未 拉 伸 单 丝 规 整 度 的 增加 , 拉 伸 的 温 度 范 围 可 以 扩 大 。 如 果 无 定 形的 单 丝 规 整 度 小 , 拉 伸 温 度 范 围 就 很 有 限 , 而 预 先 在 沸 水 中 加 热 分 钟 ,部 分 结 晶 的 单 丝 可 在 下 拉 伸 , 且 单 丝 得到 了 有 效 的 强 化 。 经 受 高 于 玻 璃 化 温 度 拉 伸的 单 丝 , 再 行 高 温 拉 伸 , 强 度 可 显 著 提 高 。第 一
12、 次 拉 伸 时 所 形 成 的 初 始 结 构 单 元 的 作 用就 很 明 显 , 使 第 二 次 拉 伸 时 拉 伸 张 力 集 中 ,并 降 低 了 高 温 拉 仲 时 的 热 解 取 向 作 用 。高 温 拉 伸 的 方 案 之 一 是 单 丝 连 续 经 过 两个 安 置 在 一 个 拉 伸 区 的 加 热 板 , 通 过 第 一 个热 板 时 单 丝 预 取 向 , 而 在 第 二 个 热 板 上 进 行高 温 拉 伸 时 单 丝 才 最 后 取 向 。 固 定 第 一 个 热板 温 度 , 提 高 第 二 个 热 板 温 度 至 , 可 增加 拉 伸 倍 数 , 并 明 显 提
13、 高 了 单 丝 强 度 。 高 温拉 伸 伴 随 着 纤 维 密 度 大 大 增 加 , 表 明 纤 维 已明 显 结 晶 化 , 并 表 现 出 收 缩 率 的 内 应 力 松 弛 。按 此 种 方 案 单 丝 拉 伸 条 件 与 机 械 性 质 的 关 系列 于 表 。由 表 可 见 , 在 下 高 温 拉 伸一 一时 , 晶 体 取 向 及 其 大 小 发 生 显 著 变 化 。 如 果第 二 加 热 板 恒 温 , 而 把 第 一 加 热 板 温度 降 至 , 则 拉 伸 倍 数 增 加 , 相 应 强 度 提高 , 伸 长 下 降 。 因 此 , 高 温 拉 伸 方 法 可 提 高
14、纤 维 强 度 , 同 时 随 着 第 二 加 热 板 温 度 的 提 高 ,结 品 作 用 剧 烈 发 生 , 晶 体 迅 速 纵 向 增 长 。高 温 拉 伸 的 第 二 种 方 案 是 单 丝 首 先 经 过水 浴 拉 伸 , 再 经 热 板 拉 伸 。 在 时 , 以、 和 的 固 定 倍 数 预 拉 伸 试 样 , 可 证 实 高温 取 向 的 强 化 作 用 。 在 拉 伸 倍 时 的 预 拉 伸试 样 经 最 后 拉 伸 , 强 度 为 牛 顿 特 克 斯 ,较 之 拉 伸 倍 时 预 拉 伸 试 样 强 度 高 牛顿 特 克 斯 。 拉 伸 倍 时 预 取 向 单 丝 尚 未
15、结品 , 因 此 要 比 拉 伸 倍 时 含 有 取 向 晶 体 的 预拉 伸 单 丝 容 易 拉 伸 , 所 以 对 仅 拉 伸 倍 、 没生 成 晶 体 的 预 拉 伸 单 丝 进 行 高 温 拉 伸 是 很 有意 义 的 。由 表 看 出 , 在 下 第 二 次 拉 伸 倍 数达 时 , 单 丝 强 度 达 最 高 牛 顿 特克 斯 , 比 一 般 方 法 拉 伸 单 丝 强 度 高 一 倍 。 温 度 再 高 , 强 度 下 降 。 但 伸 长 和 初 始 模 数 在改 变 温 度 时 变 化 较 小 。 此 结 果 表 明 , 于” 下 高 温 强 化 拉 伸 时 , 第 二 区 拉
16、 伸 比 大 于第 一 区 时 , 可 显 著 提 高 涤 纶 单 丝 强 度 。 同 时 ,按 第 二 种 方 案 拉 伸 的 单 丝 强 度 较 第 一 种 方 案拉 伸 的 为 高 , 这 是 因 前 者 拉 伸 纤 维 具 有 高 的超 分 子 结 构 。二 热 定 型 工 艺 对 结 构和 性 质 的 影 响单 丝 和 复 丝 一 样 , 为 了 消 除 拉 伸 时 纤 维的 内 应 力 , 增 加 对 热 作 用 的 稳 定 性 , 以 免 在使 用 中 发 生 强 烈 收 缩 , 必 须 进 行 热 定 型 。 热定 型 虽 然 不 能 把 内 应 力 松 弛 到 零 , 但 可
17、 减 少单 丝 的 热 收 缩 。 单 丝 热 定 型 可 在 拉 伸 后 接 着连 续 进 行 , 或 在 拉 伸 后 间 歇 进 行 。 无 论 何 种热 定 型 方 法 , 均 可 增 加 单 丝 的 结 晶 度 。 但 是在 同 一 定 型 温 度 下 , 单 丝 低 于 复 丝 的 结 晶 度 ,涤 纶 单 丝 的 结 构 性 质 与 热 定 型 条 件 的 关 系 如表 。由 表 看 出 , 在 自 由 状 态 下 定 型 , 取 向角 增 大 , 即 晶 体 取 向 被 破 坏 无 定 形 区 发 生链 段 松 弛 , 同 时 降 低 了 晶 体 取 向 度 。 据 另 一些 作
18、 者 的 数 据 表 明 , 晶 体 大 小 在 热 定 型 时 实际 上 不 发 生 变 化 , 而 主 要 是 垂 直 于 纤 维 轴 胞平 面 发 生 改 变 。 但 是 在 自 由 状 态 下 热 定 型 时 ,晶 体 最 长 , 其 横 向 尺 寸 几 乎 比 它 原 来 大 两 倍 ,因 此 单 丝 在 热 定 型 时 , 晶 体 的 增 长 主 要 是 由于 其 横 向 尺 寸 增 大 , ,而 纵 向 增 加 却 很 少 。热 定 型 可 以 改 变 单 丝 的 机 械 性 质 。 在 张力 下 热 定 型 , 可 使 断 裂 强 度 提 高 , 伸 长 不 变 ,表 按 第
19、一 种 方 案 拉 伸 的 涤 纶 单 丝 结 构 和 机 械 性 质 与 拉 伸 条 件 的 关 系主 立 仲 温 度 品 体 大 小 入第 一 区 第 二 区热 板注热 板总 拉 伸 倍数 倍取 向 角叻 度 、 一 。强 度 伸 长拓初 始 模 数 收 缩 率拓己甲去 匀八 衬 勺任 月份通 月怡八曰竹了行了付矛行了七甘 已口丹子占 ,惬朋能洲“六咋 卜 ,目口 ,口 “序了上已八八八今白内了才性月 ,西 匀汽 ,勺 七几内门心冉匕日 日 八六八一孟,上密 度 指 数一 一裹 按 第 二 种 方 案 拉 伸 涤 纶 单 丝 结 构 和 机 械 性 质 与 拉 伸 条 件 的 关 系第 二
20、 次 拉 伸在 热 板 上 取 向 角晶 体 大 小 人 密 度 断 裂 强 度 断 裂 伸 长 初 始 模 数 收 缩 率竺 温 度 倍 数倍 币 度 久 入 石 男 多容吞弓性叮口占勺乙二曰占工 ,自厅才八六心弱弱皿肠钊以盯能门才八工卜 ,。,勺几口口,曰。口 ,叮门了“口叮。月了内了丹才尺勺曰勺 勺乙 ,一 ,自内乙八 ,反八叮厅叮门行了、,口口口 一口叹伪弓弓心几八心心 ,自勺 ,山九 ,乙一几肠弱肠肠肠那表 涤 纶 单 丝 热 定 型 条 件 对 结 构 和 性 质 的 影 响平 面 间 距 离 人 晶 体 大 小 入热 定 型 条 件几 几取 向 度 断 裂 长 旋千 米胜卫 飞取
21、 向 角劝 度几几卫瓣,皿 几二苦几万注 在 和 米 分 拉 伸 速 度 下 , 拉 伸 倍在 米 分 速 度 下 通 过 甘 油 浴 , 于 张 力 下 定 型在 下 定 型 分 钟 在 小 框 子 上 于 张 力 下 , 丝 绞 在 自 由 状 态 下人 久。 , , ,而 在 自 由 状 态 下 热 定 型 , 则 断 裂 强 度 和 弹 性模 数 均 下 降 , 伸 长 增 大 。在 提 高 热 定 型 温 度 时 , 断 裂 功 的 变 化 与单 丝 定 型 状 态 有 关 。 在 张 力 下 定 型 时 , 断 裂功 实 际 上 不 改 变 而 在 自 由 状 态 下 断 裂 功
22、增大 表 。 这 是 由 于 热 定 型 温 度 提 高 , 改 善 了单 丝 的 弹 性 回 复 , 其 原 因 为 纤 维 的 结 晶 度 增力 口 。热 定 型 后 , 单 丝 的 耐 磨 损 性 增 加 , 热 定型 温 度 越 高 , 耐 磨 稳 定 性 则 越 大 , 因 而 随 纤维 结 晶 度 的 增 加 , 磨 损 的 趋 向 大 为 减 少 。 热定 型 过 程 会 提 高 稳 定 性 和 双 曲 折 次 数 。 这 些表 明 , 热 定 型 时 单 丝 结 晶 度 的 增 长 , 主 要 是由 于 垂 直 于 纤 维 轴 平 面 品 体 横 向 尺 寸 的 增 ,加 。三
23、 结 论涤 纶 单 丝 一 次 拉 伸 时 , 在 较 低 温 度 下拉 伸 会 产 生 “ 泛 银 色 ” 效 应 , 并 发 生 丝 断 裂 ,而 在 高 温 下 拉 伸 , 则 会 导 致 解 取 向 和 强 度 的损 失 。一 一裹 单 丝 断 裂 功 与 热 定 型 沮 度 和 方 法 的 关 系热 定 型 温 度断 裂 功 在 甘 油 浴 中于 张 力 下在 小 框 子 上于 张 力 下到 改 善 的 缘 故 。在 液 体 介 质 中 拉 伸 时 , 热 解 取 向 比 较明 显 , 因 此 拉 伸 温 度 要 比 在 空 气 中 或 在 加 热器 表 面 的 温 度 低 得 多
24、。采 用 预 热 或 预 拉 伸 未 拉 伸 丝 的 方 法 ,可 增 加 所 形 成 的 初 始 结 构 单 元 的 作 用 , 进 而使 第 二 次 高 温 强 化 拉 伸 时 , 拉 伸张 力 集 中 , 以 降 低 高 温 拉 伸 时 的 热 解 取 向 作用 , 显 著 提 高 了 单 丝 强 度 。热 定 型 可 改 善 单 丝 的 机 械 性 质 , 在 张力 下 热 定 型 , 单 丝 强 度 提 高 , 伸 长 和 断 裂 功基 本 不 变 , 而 在 自 由 状 态 下 热 定 型 , 虽 然 晶体 横 向 尺 寸 增 大 , 但 晶 体 取 向 被 破 坏 , 无 定形
25、区 发 生 链 段 松 弛 , 故 断 裂 强 度 和 弹 性 模 量下 降 , 伸 长 和 断 裂 功 增 大 。参 考 文 献 略几任丹吸一勺, ,卜甘弃介血口 ,九盯介 ,自曰 ,几甘八内引 八曰 八,目吸门月 ,上 ,原 始 单 丝 的 断 裂 功 牛 顿 米两 次 拉 伸 时 , 第 一 次 在 下 拉 伸倍 , 可 显 著 扩 大 第 二 次 拉 伸 温 度 范 围, 且 在 较 高 拉 伸 倍 数 下 也 不 会 出 现“ 泛 银 色 ” 效 应 。 在 拉 伸 倍 数 固 定 时 , 提 高 拉伸 温 度 可 增 加 单 丝 强 度 和 降 低 收 缩 率 。 这 是由 于 温
26、 度 提 高 , 结 晶 作 用 强 化 , 晶 体 结 构 得喷 气 变 形 系 列 喷 嘴 通 过 国 家 级 技 术 鉴 定山 东 纺 织 工 学 院 承 担 的 “ 六 五 ” 期 间 国 家 重 点 科技 攻 关 项 目 “ 型 喷 气 变 形 系 列 喷 嘴 于 年月 日 在 青 岛 通 过 国 家 级 技 术 鉴 定 。参 加 鉴 定 会 的 有 全 国 各 地 个 厂 、 所 、 院 校 的加 余 名 专 家 、 教 授 经 现 场 考 核 和 认 真 审 议 , 一 致认 为 , 山 东 纺 院 研 制 的 型 系 列 喷 嘴 , 结 构 精巧 、 适 应 性 强 、 变 形
27、 效 果 良 好 , 外 形 具 有 特 色 , 达到 了 合 同 的 所 有 要 求 。 经 测 试 和 对 比 , 在 适 用 范 围和 寿 命 等 方 面 接 近 目 前 国 外 同 类 型 喷 嘴 的 水 平 , 在耗 气 量 、 稳 定 性 等 方 面 达 到 国 外 同 类 产 品 的 水 平 。与 会 代 表 高 度 评 价 了 该 院 气 流 理 论 的 研 究 工 作 , 认为 该 院 在 成 圈 机 理 和 结 构 研 究 上 居 国 内 领 先 地 位 ,在 喷 气 变 形 丝 的 质 量 检 验 方 法 和 产 品 开 发 等 方 面 做了 大 量 开 拓 性 的 工
28、作 。 与 会 代 表 建 议 将 型 系列 喷 嘴 尽 快 投 入 批 量 生 产 。 以 解 决 我 国 已 大 量 引 进的 喷 气 变 形 机 的 喷 嘴 国 产 化 和 国 产 设 备 的 喷 嘴 配 套问 题 , 从 而 进 一 步 发 挥 这 项 纺 织 加 工 新 技 术 的 经 济效 益 和 社 会 效 益 。型 系 列 喷 嘴 适 用 于 单 股 、 平 行 、 包 芯 式 等不 同 变 形 工 艺 , 可 加 工 涤 纶 、 锦 纶 、 丙 纶 、 粘 胶 等各 种 化 纤 长 丝 , 加 工 的 喷 气 变 形 丝 具 有 仿 短 纤 纱 的手 感 , 外 感 消 光 性 能 好 , 其 织 物 的 覆 盖 性 能 、 抗 起毛 起 球 性 、 轻 爽 性 优 于 合 纤 短 纤 纱 本 喷 嘴 价 格 低廉 , 只 相 当 于 国 外 喷 嘴 的 沁 ”山 东 纺 织 工 学 院 院 报 编 辑 部 供 稿
