芳纶非晶区取向研究

本文首次报道了芳香聚酰胺纤维(PPTA)非晶区取向度的定量研究结果。利用流变仪纺制了一系列芳纶的无规取向样品,并测试了结晶度与声速值,利用声速值与结晶度的线性关系,得到PPTA纤维的晶区和非晶区的特征模量分别为17.33GPa及2.483GPa。若取人们公认的PPTA纤维的密度(1.44g/cm~2)作为比较基准,则对应的无规取向声速值C_u为2.34km/s,从而可计算声速取向值。利用X光测得纤维的晶区取向度,结合声速法,可以计算芳纶的非晶区取向因子。对大量的芳纶纤维进行测试分析,发现芳纶具有很高的非晶区取向度,且几乎等于晶区取向,是柔性链纤维的两倍。与柔性链纤维不同的是非晶区取向不再是影响纤维强度的主要因素,但在一定程度上决定了纤维模量。影响芳纶纤维强度因素不仅有非晶区取向度,而且与纤维缺陷及分子量大小有关。随纤维模量的增加,芳纶应力-应变曲线上的弯头角消失。我们认为弯头角的消失与非晶区取向增大有关,与结晶度的关系较小。     

聚丙烯腈纤维的动态力学松弛

本文介绍用扭辫分析仪测试共聚丙烯腈(AN)-丙烯酸甲酯(MA)-甲基丙烯磺酸钠(SMAS)纤维的动态力学松弛谱,在所测定的温度范围内,松弛谱上呈现β、α_Ⅱ、α_Ⅰ、α_R四个内耗峰,其相应的温度为55℃,130℃,170℃,270℃,与均聚丙烯腈纤维基本类似,但共聚纤维的β、α_Ⅱ、α_Ⅰ的峰温相应高10—20℃。同时,结合纤维的碘吸收、碘溶胀、红外光谱等方法,进一步探讨了四个内耗峰的归属。     

用动态力学方法研究PET/PHB共聚酯的转变与分子运动

测定了 PET 和含30,60,70,80 mol%PHB 的 PET/PHB 共聚酯熔体热压骤冷薄膜在宽广温度范围(-150～200℃)内的动态力学谱,并考察了热处理对薄膜动态力学性质的影响。根据松驰转变的特征将共聚酯分为两类。一类是 PET/30PHB,在室温以上出现一个α转变,其内耗峰的形状、位置、峰值及其随热处理的变化都与 PET 的α峰相类同。这一转变应为共聚酯中非晶区的 PET 链段或富 PET 链段的运动引起,另一类为 PHB 含量大于60mol%的共聚酯,它们在室温以上均出现α_4和α_H 两个转变。其中α_1的峰位,以及峰值随 PHB 含量、热处理的变化情况都表明,α_1转变系共聚酯富 PET 相中非晶 PET 链段或富 PET 链段运动引起。而α_H 转变则与富 PHB 相中的分子运动有关。从这类共聚酯转变中得出的链结构不是完全无规的结论,与作者对同一试样的 NMR 序列分布研究结果相一致。     

应压木纤维素非晶区取向度的测定和分析

在以前用偏振荧光法测定正常材纤维素非晶区取向度的基础上，对马尾松材应压木应压区、对照区的取向度作了系统的测量，结果表明非晶区的取向度有一定分布规律，特别是早、晚材应压区的取向度均大于对照区，并对此作了初步的分析。     

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。     

应用偏振荧光法研究木材纤维素非晶区的取向

用偏振荧光法研究木材纤维素非晶区的分子取向,对马尾松材的偏振荧光强度的角分布进行了系统测量。获得了早材、晚材的取向度与年轮间的关系曲线,径切面与弦切面取向度间的差异。此法对了解木材材性、指导生产实践有一定意义。     

动态力学温度谱分析的新方法及其应用——1.从动态力学温度谱和α_T(T)求松弛谱和推迟谱的新方法

提出简化广义Maxwell模型和简化广义Voigt模型来描述高聚物在主转变区的粘弹性能。建立了一种从动态力学温度谱和α_T(T)直接求松弛谱、推迟谱及其它粘弹函数的新方法。采用文献的实验数据对上述方法进行了验证,计算得到的粘弹性质与实验结果相一致。这个方法同时也是本系列研究工作的基础。     

高浓度纤维悬浮体系中纤维取向的模拟及测定

本文研究了高浓度纤维悬浮体系中纤维的取向状态，采用Ｄｏｉ－Ｄｏｒａｉｓｗａｍｙ流变模型，运用纤维跟踪技术计算取向张量，由取向椭圆表征纤维的取向状态．提出了用于测定短玻璃纤维增强聚丙烯复合材料中纤维取向的快速、简便的方法，并用该法测定了挤出成型的复合材料中纤维的取向分布．预测结果与实验数据基本相符．     

研究聚合物Sub-Tg存放的一种新方法

测定了非晶和双拉聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在Sub-Tg存放过程中的热释电流谱(TSC Spectra)。研究了Sub-Tg存放机理。实验表明:被冻结的偶极热松弛电流随存放时间的变化规律与力学测试结果有良好的对应性。     

退火时间对IF深冲钢板再结晶织构的影响

借助于三维取向分布函数(ODF)分析,研究了IF深冲钢板在750℃和800℃退火时不同保温时间对其再结晶织构的影响.实验结果表明,750℃和800℃退火试样的再结晶γ纤维织构({111}〈uvw〉)的强度随退火时间的延长而逐渐增强,再结晶α纤维织构中从{001}〈110〉至{112}〈110〉的强度随着退火保温时间的延长而下降然后再回升.同时800℃退火试样的γ纤维织构的强度明显高于750℃退火试样的γ纤维织构的强度,与之对应800℃退火试样的α纤维织构的强度显著低于750℃退火试样的α纤维织构的强度.     

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。     

动态力学温度谱分析的新方法及其应用第二部分:从动态力学温度谱求a_T(T)的新方法

本文在第一部分文章的基础上,引入a_T(T)的逼近函数??_T(T)取代a_T(T)进行处理,导出用最优化方法从动态力学温度谱求a_T(T)的方法.根据这个方法计算得到的聚合物的粘弹性质与实验结果相一致.综合我们的研究结果,可从一个固定频率下的动态力学温度谱求得聚合物的松弛时间谱及其它粘弹函数.     

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。     

纤维悬浮混合层中纤维取向与流场应力的研究

研究了纤维在混合层流场中的运动,流场用伪谱方法求解;纤维对流场的作用体现在流体方程的附加应力张量中.数值求解在流场作用下的纤维的运动方程,得到纤维的位置和取向分布.进行了纤维取向分布的实验研究,结果与计算定性符合.研究结果表明,当St数较小时,大部分纤维聚集在涡核内,并且基本呈水平或垂直分布;而大St数下,纤维聚集在涡核边缘,呈现不均匀分布,此时纤维取向受涡核边缘的流场支配,呈现包络涡核的特征.同时,由纤维导致的流场附加应力张量的最大值和最小值出现在涡核边缘,导致流场应力不均匀.     

国产苧麻纤维结构的研究

本文对芦竹青、黑皮蔸、黄壳早三个苧麻品种的纤维,用X射线衍射法、密度法、光学双折射法测试了结构,分析了不同品种和不同生长部位的纤维结构上的差异,探索了苧麻纤维结构变化的规律以及纤维结构和性能间的关系。苧麻根、中、梢部位的纤维结构是不同的,其变化规律是结晶度、晶区取向度根部最大,中部次之,梢部最小;非晶取向度是梢部最大,中部次之,根部最小。在分析结构与性能关系的基础上,提出了结晶度和非晶取向度是影响纤维断裂强度和伸长率的主要结构因素的看法,以及把纤维结构和性能结合起来作为评定苧麻品种优劣的标准。     

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.     

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。     

静电纺丝的电场分布对纳米纤维取向的影响

旋转收集法是静电纺丝中收集取向纤维的主要方法,但试验表明仅仅依靠高速旋转难以获得取向纤维,由此表明许多因素影响纤维取向.采用Maxwell软件对静电纺丝中不同条件下的电场分别进行仿真,分析了电场分布对纤维取向的影响.根据仿真结果,提出了改善电场分布和增强纳米纤维取向效果的有效方法,包括选择对称的框架结构、穿套辅助板的喷丝嘴、中继环形电极,按照最佳电场分布改进静电纺丝装置,并进行了静电纺丝,获得了取向较高的静电纺纳米纤维,证实了该仿真结果的准确性.     

短纤维-TPU复合材料力学性能理论与实验研究( Ⅱ) 弹性模量理论预测及实验

综合考虑纤维长度分布、纤维取向分布及纤维2基质界面结合特性, 提出了短纤维2热塑性聚氨酯( TPU)复合材料模量预测方程, 并进行了实验研究, 理论预测方程与实验结果吻合较好。     

SF-TPU复合材料线热膨胀性能研究

对SF-TPU(短纤维－热塑性聚氨酯 )复合材料线热膨胀性能进行了理论与实验研究,考虑了短纤维取向分布的影响,建立了SF-TPU复合材料线热膨胀系数理论预测方程,理论预测与实验结果吻合较好。实验还表明,纤维取向因子f_p与SF-TPU复合材料线热膨胀系数有很好的对应关系。