SAXS在β晶聚丙烯拉伸丝微孔结构研究中的应用

本文应用小角 X 射线散射技术(SAXS)并配合压汞法和密度梯度法对β晶相聚丙烯拉伸丝的微孔结构以及影响微孔结构的有关工艺因素进行了系统研究。结果表明,SAXS 方法测得的β晶聚丙烯拉伸丝中微孔平均孔径纵向为12～20nm,横向为5.5～9nm,其大小及分布与β晶成核剂的种类、初生纤维中β晶含量、拉伸倍数、拉伸温度、热定型温度和热定型方式等密切相关。经热定型后拉伸丝中的微孔得到不同程度的修补,尤其高温松弛热定型的修补最为显著。     

聚集态结构对聚丙烯腈纤维物理收缩的影响

借助热机械分析仪（TMA）、X射线衍射仪（XRD）、声速仪等研究了聚集态结构对聚丙烯腈（PAN）纤维分子链物理收缩特性的影响。结果表明,由于聚集态结构影响分子链段运动性,PAN纤维分子链表现出分级收缩的特点：物理收缩首先开始于纤维非晶区,之后向晶区边界分子链扩展;非晶区分子链段收缩是物理收缩的主要部分,收缩率随非晶区取向度增加而增大;晶区边界分子链段运动受周围晶区限制,收缩较非晶区缓和,随晶区边界取向分子链增多,收缩率小幅增大;温度升高、时间延长,各段收缩率均不同程度增大。     

热处理对Lyocell纤维结构和性能的影响

研究了热处理时不同的温度、时间及张力对Lyocell纤维结构和性能的影响。结果表明热处理能提高Lyocell纤维的强度和模量，但是断裂伸长率有所下降。热处理温度为160℃，时间为12～25s时效果较好。热处理中施加张力可以进一步提高Lyocell纤维的强度和模量，但纤维的断裂伸长率迅速下降。热处理后的Lyocell纤维结晶度略有提高，但随着张力的增加，结晶度基本不变。热处理后纤维的总取向增大，而晶区取向基本不变，故无定形区取向大幅度提高。研究结果还表明Lyocell纤维通过热处理而提高的力学性能并不能长久地维持，随着放置时间的延长，其力学性能会逐渐下降并回复到热处理以前的状态。     

根据两相声速模量理论测定纤维非晶区取向因素f_(am)的变化

一般的高聚物材料是一种包含有晶相和非晶相的两相体系。众所周知,用X线衍射法可以测定纤维的晶区取向因素f_c,但对于非晶区取向因素f_(am)却还缺乏一种直接和精确的测量方法。在 Moseley 声速取向理论的基础上,Samuels 进一步提出了两相声速模量理论,并推导出以下公式:此处,E_(or)——部分取向试样的实测声速模量;E_(t·c)~0,E_(t·am)~0——分别为试样的晶区和非晶区的特征横向杨氏模量;f_c,f_(am)——试样的晶区和非晶区取向因素;β——试样结晶度。从上式中可以看到,对一定的试样而言,E_(t·c)~0和E_(t·am)~0均为常数,因此只要测出试样的声速模量E_(or)、结晶度β和晶区取向因素f_c,则就可以计算非晶区取向因素f_(am)。我们用高速PET纤维(6000米/分)作为试样,在不同条件下进行紧张热定型处理,然后分别测定E_(or)、β和f_c,并进一步计算f_(am)。从实验结果可以得到三点结论:1.随着热定型温度的提高,试样的结晶度提高,但同时非晶区取向因素f_(am)随之下降.2.f_(am)随着热处理中对试样施加张力的增加而增加,且两者呈线性关系;3.f_(am)随张力而变化的曲线的斜率,在不同的温度下有所不同,温度增高,曲线的斜率也增大。     

蜘蛛丝的结晶结构及其取向

研究和分析了大腹园蛛的牵引丝、内层包卵丝的结晶结构及其取向,探索了大腹园蛛丝纤维分子链的排列状态、结晶结构和蜘蛛丝力学性能间的关系。     

等规聚丙烯纤维回弹性与热定型的关系——等规聚丙烯纤维回弹性机理的探讨

作者研究了热定型条件对丙纶弹性回复率的影响,并将回弹率与纤维的其它力学性质作了对比。发现丙纶的回弹率随热定型温度的增加,在某一温度下出现极小值;松弛状态下回弹率极小值的温度较定长条件为低。前者为100℃,后者为120℃。丙纶其它力学性质与热定型温度的关系均呈单调递增或减小的趋势。同时,从结晶度、晶粒尺寸、双折射、声速取向因子和晶区取向因子等超分子结构的研究发现,晶区取向因子与热定型温度间的变化规律和回弹性完全相同。试验结果证实并发展了Perterson提出的结晶部分与回弹性有关的假设。足够高的结晶度和取向的晶粒是对丙纶回弹性起主要作用的关键因素。晶区取向因子和回弹率之间有着良好的线性关系。     

动态力学温度谱分析的新方法及其应用——第3部分:动态力学温度谱分析法在PET非晶区结构研究的应用

本文在第1,2部分文章的基础上,以经拉伸、热处理的PET纤维为对象,将动态力学温度谱分析结果应用于PET的非晶区结构的研究。研究结果认为,可用PETα转变的松弛时间分布来描述PET非晶区分子链段运动能力的大小和分布;纤维非晶区取向因子f_α与松弛时间均值及方差存在很好的线性关系,反映了非晶区取向与平均松弛时间之间的密切联系。     

左旋聚乳酸纳米纤维膜的热处理研究

研究了热牵伸和热定型处理对静电纺丝左旋聚乳酸平行纳米纤维膜力学性能和微观结构的影响。拉伸试验表明,在100 ℃热空气条件下,沿纤维排列方向上牵伸300%、热定型10 min的纤维膜力学性能最佳,其抗拉强度和模量分别达到103 MPa和1.83 GPa。扫描及透射电子显微镜观察显示,经热牵伸后,纤维的直径随牵伸率的增加而减小,其致密及平行程度相应提高,纤维内部转变为垂直于纤维轴且平行排列的片晶结构。差示扫描量热分析结果表明,纤维膜的结晶度随牵伸率的增加而增大,随热定型时间先增加后减小。广角X射线衍射和小角X射线散射分析可知,纤维膜经热处理后的结晶为α型,其微晶尺寸及晶面间距均随牵伸率的增加而减小,随热定型时间先增加后减小,而纤维内部的针状微缺陷随着牵伸率的增加而变得更加狭长有序,使得纤维膜的力学性能得以提高。     

研磨条件对Ni_(50)Ti_(50)合金非晶化过程的影响

采用机械合金化方法将元素粉末制成Ni_(50)Ti_(50)非晶合金。X射线衍射用来跟踪非晶化进程,差热分析用来测定非晶的晶化结晶温度。实验结果表明,当采用15∶1的球料比和1.7～2.8m/s的研磨速度时能够获得典型的X射线衍射谱线。杂质铁每小时平均增加速率约为0.03%。差热分析测得的晶化结晶温度为530℃左右,但当加热时间为1h时,晶化结晶温度降至428℃左右,说明等温退火明显降低非晶的稳定性。     

空间立体结构对芳香聚酰胺及其嵌段共聚物结晶行为的影响

采用高温溶液直接缩聚一步法和两步法分别合成了含全对位结构和含间位结构芳香聚酰胺预聚物及其脂肪聚酰胺-芳香聚酰胺-脂肪聚酰胺嵌段共聚物.采用差示扫描量热法(DSC)和广角X射线衍射法(WAXD)对所设计合成的不同空间立体结构的芳香聚酰胺及其与较低相对分子质量尼龙6的嵌段共聚物的结晶行为与结晶结构进行研究.结果表明,空间立体结构的变化显著影响预聚物和共聚物的结晶形态及结晶熔融行为,间位结构的引入使硬链段对软链段熔融结晶行为的影响更为深刻,结晶结构更为松散,晶粒尺寸增大,更有利于增强软硬分子间的相互作用从而抑制硬链段分子链本身的自聚集倾向.     

热定型对不同结构聚丙烯疝修补片力学性能的影响

采用正交试验对3种不同组织结构(经缎组织、经平与经缎复合组织、变化经平组织)的聚丙烯疝修补片进行热定型处理,探讨了热定型温度、时间和外加张力对补片力学性能(拉伸强力、撕裂强力、顶破强力和缝合线抗拉强力)的影响。结果表明:温度对3种不同组织结构补片的力学性能影响均最大,时间和外加张力的影响相对较小。通过极差与水平和的分析发现,对于补片的力学性能而言,经缎组织结构、经平与经缎复合组织结构、变化经平组织结构补片获得较好力学性能的热定型工艺参数均为温度130℃、时间10min以及外加张力为零。     

聚丙烯盆底补片的热定型工艺与性能

选用直径为0.1mm的医用聚丙烯单丝,由经编编织制备了盆底补片,探讨了热定型温度和时间对盆底补片的基本参数(厚度、面密度、孔隙率)和力学性能(顶破强力、拉伸断裂强力、缝线拉脱强力和弯曲刚度)的影响规律.试验结果表明:在热定型张力一定的情况下,热定型温度和时间对盆底补片的基本参数影响较小,热定型温度对盆底补片的力学性能影响较大;在相同热定型时间条件下,随着热定型温度的升高,盆底补片的断裂强力、顶破强力、拉脱强力下降,但横向刚柔性好;该盆底补片的热定型优选工艺参数为温度130℃、时间15min.     

高吸水涤纶纤维的结构和染色性研究

将PET与共聚酯共混纺制中空共混纤维,经碱处理后形成多孔的高吸水涤纶。本文通过X—射线衍射仪,分光光度计,扫描电镜和热收缩仪等测试对高吸水涤纶纤维和共混纤维的结构和染色性进行了研究,目的在于探索高吸水涤纶染色机理。研究结果发现高吸水涤纶纤维与共混纤维相比较,不仅具有许多微孔,而且结晶度高,晶粒尺寸大,单位非晶体积大,非晶区结构紧密;高吸水涤纶的上染量与保水率呈指数关系。由此推论高吸水涤纶上染量高主要是由于纤维中微孔的吸附染料作用。     

热定型对PGA单丝、编织线及其肌腱支架力学性能的影响

利用正交试验,研究了热定型工艺(温度、时间、热定型方式)对聚乙交酯(PGA)单丝及编织线力学性能的影响,并将经过热定型(55℃、拉伸定型5min)和未经热定型的PGA肌腱支架增强体置于温度为37℃、pH值为7.4的磷酸盐缓冲液中进行4星期的体外降解试验.研究结果表明:热定型温度和时间对PGA单丝及编织线力学性能影响较大.对于PGA单丝及编织线,当热定型温度为40~60℃、时间为3~5 min、采用拉伸定型方式时,其力学性能较好;体外降解试验表明,经过热定型的PGA肌腱支架增强体的力学性能优于未经热定型的肌腱支架增强体.     

凝固浴对离子液体/DMSO法纤维素纤维凝聚态结构的影响

采用自制的新型复合溶剂通过湿法纺丝成功地制备出纤维素纤维,探讨了凝固浴浓度及温度对纤维结构和性能的影响.研究结果表明:随着凝固浴浓度的增大,纤维的结晶度、取向度、晶区及非晶区取向因子均呈先增大后减小的趋势,纤维的断裂强度及初始模量呈现相同的趋势;而随着凝固浴温度的升高,纤维的结晶度、取向度、晶区及非晶区取向因子均呈减小的趋势,纤维的断裂强度及初始模量也呈现减小的趋势.当凝固浴浓度为15%、凝固浴温度为25℃时,得到的再生纤维素纤维性能较好,纤维素取向度较高、结晶比较完善,有利于减少凝固过程中纤维微孔及微缺陷的产生.     

侧链含偶氮非线性光学活性基团的聚酰亚胺的合成与表征

为了提高材料的非线性光学性能和偶氮染料发色团的稳定性能，通过对—硝基苯基重氮氟硼酸盐的重氮偶合反应，合成了侧链含偶氮非线性光学活性基团的聚酰亚胺材料(NLOPI)，并用红外光谱对其进行了结构表征．紫外-可见吸收光谱研究发现，在330nm和490nm处出现侧链偶氮苯发色团的特征吸收．X射线衍射图谱中的宽阔非晶包和透射电镜(TEM)非晶衍射环表明，NLOPI为非晶结构．TEM照片证明了聚合产物是均相体系．差示扫描量热分析研究表明，NLOPI的玻璃化转变温度高达297℃．热质量损失分析表明，400℃时材料只有5％的质量损失．实验结果表明，所合成的聚酰亚胺具有良好的取向稳定性和热稳定性能．     

聚乳酸经编盆底修补网片的制备与热定型工艺

聚乳酸(PLA)生物相容性较好,在人体内可降解且产物的安全性较高。采用直径为0.138mm的国产PLA单丝,选用编链衬纬的经编网孔组织结构,在机号为E20的经编小样机上进行编织,制备得到可降解的PLA盆底修补网片。探讨了热定型工艺中的时间、温度对PLA网片的结构参数和力学性能的影响。结果表明,随着热定型温度的升高,网片的断裂强力增加,顶破强力降低,抗弯刚度增加,缝线拉脱力降低。网片在过高温度定型后性能改变明显,即网片变得更加脆硬并且易受冲击影响而发生断裂。网片在120和130℃下热定型后力学性能相近,但是高温更有利于稳定网片的尺寸和形状。热定型时间对网片的性能的影响基本无固定规律可寻,但是时间过长易导致网片的纵向弯曲刚度增加。因此基于稳定的强力和较低的弯曲刚度,PLA网片的热定型工艺选择温度为130℃,热定型时间为10min。以此工艺定型后的网片生物相容性显示:PLA网片厚重的结构和刚硬的性能特点导致网片暴露(发生率为13.33%),但是也使网片具有较低的收缩率(2.15±0.26)%。     

退火温度对RF磁控溅射ZnO薄膜力学性能的影响

采用X射线衍射分析（XRD）,原子力显微镜（AFM）及纳米压痕技术测试分析了多晶ZnO薄膜的晶格结构和力学性能。薄膜的制备采用了射频（RF）磁控溅射方法,并分别在不同温度下进行了退火处理。XRD分析显示随着退火温度的上升,薄膜的晶粒尺寸逐步增大,且C轴取向显著增强。压痕测试结果表明,由于尺寸效应的影响,硬度随退火温度的变化有明显的趋势,从2.5GPa（常温下）逐步增加到5.5GPa（450℃）,随着温度的进一步上升,硬度值又逐步下降到4.5GPa（650℃）。弹性模量整体随退火温度的变化并不呈现明显的规律,但在450℃和200℃下退火分别有最大值26.7GPa和最小值21.5GPa,这是由于尺寸效应与晶格取向的双重作用的结果。测试结果表明适当的退火处理对ZnO薄膜的结晶品质与力学性能有明显的改善。     

针织涤纶外衣面料一次定形工艺剖析

本文从流变学观点论证了针织涤纶外衣面料一次定型工艺的缺欠，并建议在一次定型后区段建立足够的无张力或少张力的热定型区，以保证产品的尺寸稳定性等各项质量指标。     

B对Zr-Ti-Ni-Cu-Be块状非晶合金热稳定性的影响

利用X射线衍射(XRD)及差热分析(DSC)等方法研究了添加B对Zr Ti Cu Ni Be块状非晶合金的形成、结晶及热稳定性的影响·结果表明:在Zr Ti Cu Ni Be合金系中添加B可明显改变该合金的玻璃转变温度Tg,一次结晶温度Tx及过冷液相区ΔT等参数·当y(B)≤3%时,B的添加可使合金保持块状非晶,提高Tg、Tx并扩大过冷液相区,使非晶热稳定性增加;当y(B)≥6%时,B的添加将诱导大量的粗大Zr2Cu及ZrB2等晶体的析出·由于它们非纳米晶,尺寸较大,形状不规整,不能作为非晶复合材料的增强体·