ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности вытягивания отдельных видов волокон из "Физико-химические основы технологии химических волокон" Очбнь низкая, вследствие чего перевод волокна на режим течения происходит сравнительно просто. При переходе от полиэтилена к полипропилену и далее к полибутену-1 увеличение двойного лучепреломления при прочих равных условиях снижается (при заданной кратности вытягивания). Таким образом, увеличение числа боковых групп затрудняет ориентацию макромолекул, а следовательно, и получение волокон высокой прочности. [c.299] Одновременно при вытягивании полиолефиновых волокон необходимо учесть происходящие в полимере мезоморфные превращения— переходы от у-структуры к а-структуре. При этом модуль упругости сначала уменьшается, а затем при дальнейшем возрастании кратности вытяжки вновь увеличивается. [c.299] В зависимости от температуры и кратности вытягивания полипропиленовых волокон наблюдается рекристаллизация первоначальных структур и их превращение из квазикристаллической (смектической) в хорошо кристаллизованную термостойкую структуру. Этот переход начинается при 70° С и завершается при 145° С. Увеличение молекулярного веса и снижение полидисперсности при прочих равных условиях несколько увеличивают прочность и модуль упругости волокон. [c.299] Особенно сильно изменяются свойства полипропиленовых волокон при двухстадийном вытягивании, причем решающее влияние оказывает прилагаемое усилие на второй стадии процесса. Для получения высокопрочных волокон (105—ПО гс/текс) необходимо применять полимер с высоким молекулярным весом и подбирать температурные условия и усилия вытягивания в узких, точно заданных пределах. [c.299] Полиамидные волокна. При вытягивании этих волокон необходимо учесть некоторые особенности линейных полиамидных макромолекул с алифатической цепочкой, высокую гибкоСть, легкую кристаллизацию наличие сильных дипольных взаимодействий между амидными группами соседних макромолекул. [c.299] Наличие подобных взаимодействий осложняет процессы ориентации макромолекул и переплавления первоначальных структурных образований, возникающих в процессе формования полиамидных волокон. Поэтому предыстория и условия хранения невытянутых волокон оказывают большое влияние на условия их вытягивания . Для получения волокон прочностью выше 100 гс/текс необходимо применять высокие температуры (до 220— 230°С), многоступенчатое и сильное вытягивание (кратность вытяжки достигает 7—8). [c.299] При млодном вытягивании полиамидных волокон с кратностью более 3,8—4 (напряжение деформации при г 4,5 достигает 18 кгс/.4ш2 и более) могут образовываться микротрещины и дефекты, уменьшающие возможность достижения Максимальной кратности вытяжки и прочности волокон. По-видимому, более рациональным является двухступенчатое вытягивание с нагреванием волокон на второй ступени или, еще лучше, вытягивание полиамидных волокон при температуре выше 140—150° С. В этих условиях волокно вытягивается без образования шейки , влияние предысторий невытянутых волокон оказывается меньшим, и усилие вытягивания даже при больших кратностях вытяжки не превышает допустимых норм. [c.300] Полиэфирные волокна. По сравнению с полиамидными волокнами полиэфирные вытягивать труднее, так как вследствие жест кости макромолекулярных цепей, наличия ароматических ядер и гидрофобности полимера температура стеклования полиэтилентерефталата довольно высока. Поэтому вытягивание полиэтилентерефталатных волокон может осуществляться только при темпр-ратурах выше 90—120° С. Но даже в этих условиях образуется шейка , т. е. волокна вытягиваются неравномерно. Кроме того, сформованные волокна обычно находятся в аморфном состоянии, и только при вытягивании выше Гс, т. е. при высоких температурах, происходит быстрая кристаллизация полимера. Из-за жесткости макромолекул предыстория и условия хранения невытянутых волокон также оказывают определенное влияние на. свойства вытянутых волокон. Однако в основном эти свойства определяются условиями самого вытягивания и охлаждения волокна после вытяжки. [c.300] В зависимости от условий во время вытягивания происходит более или менее значительная ориентация, а при температуре выше 180° С даже дезориентация кристаллитов. Одновременно из-за высокой жесткости и малой подвижности полиэтилентерефталатных молекулярных цепей (по сравнению с макромолекулами линейных полиамидов) невытянутые полиэфирные волокна труднее выводятся на режим течения, усилие вытягивания при одинаковых температурах выше, степень ориентации и достигаемая прочность ниже. [c.300] Для увеличения степени ориентации и прочности волокна целесообразно повысить гибкость макромолекул полиэтилентерефталата путем изоморфных замещений. С увеличением молекулярного веса прочность и модуль упругости этих волокон могут увеличиться, по только при одновременном повышении температуры п прилагаемых усилий во время вытягивания, так как более длинные макромолекулы полиэтилентерефталата вследствие малой подвижности труднее ориентируются вдоль оси волокна Особенно явно это проявляется при вытягивании моноволокон. В данном случае полезно вытягивание (или волочение) осуществлять в две стадии. На первой стадии волокно вытягивают при температуре несколько ниже Тс или в условиях тепловой дезориентации — при 90—100° С. Вторая стадия вытягивания осуществляется в условиях максимально достижимой кратности вытяжки (до 2=10). [c.301] Была сделана попытка вытягивать полиэтилентерефталатные волокна в пластичном состоянии в ацетоне при 20° С и в водном растворе диметилформамида при 20—80° С, так как при этом Тс резко снижается и волокна можно вытягивать при комнатной или несколько повышенной температурах без приложения больших усилий. Но подобные попытки навряд ли могут иметь практическое значение из-за сложности, осуществления пластификационного вытягивания полиэфирных волокон и большого расхода химикалий, к тому же токсичных. [c.301] Полиакрилонитрильные волокна. Вытягивание таких волокон сопряжено с определенными трудностями, так как наличие большого числа сильных циан-циановых связей между макромолекулами осложняет перевод этих волокон на режим течения. [c.301] Для полиакрилонитрильных волокон (Го = 85—140°С) характерно значительное влияние строения макромолекул на условия вытягивания. Волокна из гомополимера (Гс=140°С) вытягиваются труднее и степень их вытяжки меньше, чем у волокон из сополимеров с нерегулярной структурой макромолекулярных цепей (Гс = 85—90°С). Все полиакрилонитрильные волокна подвергаются пластификационному вытягиванию непосредственно после формования в ванне, состоящей из смеси осадителя и растворителя (например, в водном растворе диметилформамида или роданида натрия). [c.301] Последний способ позволяет достичь максимальной степени вытяжки и получить волокно максимальной прочности (до 100 гс/текс). Одновременно с увеличением кратности вытяжки и прочности волокна уменьшается сорбция паров воды и набухание в воде. Поливинилспиртовые волокна после термопластифика- ционного вытягивания не нуждаются в ацеталировании и не растворяются даже в кипящей воде. [c.302] При повышении температуры пластификационного вытягивания выше 100° С (например, при вытягивании свежесформованных волокон в глицерине при 150° С) можно увеличить кратность вытягивания до 200% и повысить прочность волокна до 55 гс1текс. [c.303] Большое влияние на вытягивание вискозных волокон оказывают также содержащиеся в волокне низкомолекулярные фракции целлюлозы, которые облегчают проведение процесса, но снижают достигаемую при этом степень ориентации и, следовательно, прочность волокна (из-за усиления дезориентационных процессов). [c.303] Перечисленные причины объясняют сравнительно низкую максимальную прочность вискозных и медноаммиачных волокон (50—55 гс1текс). [c.303] Ацетатные волокна. По сравнению с гидратцеллюлозными волокнами ацетатные вытягиваются гораздо легче, а условия их вытягивания мало отличаются от условий вытягивания других волокон со сравнительно низкой величиной межмолекулярного взаимодействия. Обычно ацетатные волокна вытягивают в среде острого пара при 140—150° С. Максимальная кратность вытяжки возрастает с увеличением молекулярного веса и уменьшением содержания низкомолекулярных фракций. При вытягивании ацетатных волокон из вторичного ацетата целлюлозы со степенью полимеризации около 400—500, не содержащего низкомолекулярных фракций с СП 300, можно достичь десятикратной вытяжки и получить волокно прочностью до 50 гс/текс. [c.303] Суммируя все приведенные факты и соображения о вытягивании химических волокон в пластичном состоянии или при нагревании, следует сделать вывод, что в настоящее время, независимо от природы исходного полимера, можно получить волокна прочностью до 100—110 гс/текс. Такая прочность во всех случаях достигается при высокой степени ориентации и таком снижении энергии межмолекулярного взаимодействия, которое соответствует оптимальным усилиям и кратности вытяжки (г = 8-10). [c.303] Указанная прочность волокон из гидрофобных полимеров достигается подъемом температуры выше Гс,-гидрофильных — набуханием в воде и последующим вытягиванием при 100° С, из других высокополярных полимеров — вытягиванием при повышенных температурах в среде водяного пара или в смеси осадителя и растворителя. Однако волокна из различных полимеров переводятся в оптимальное для вытягивания вязкотекучее состояние по-разному. Чем жестче макромолекулы и выше Гс, тем труднее осуществляется этот перевод и тем большее значение имеет предыстория и старение невытянутого волокна, т. е. ориентация, прочность и размер надмолекулярных структур в невытянутом волокне. Гидратцеллюлозные волокна с наивысшей Тс, наиболее жесткими макромолекулами и наиболее сильными межмолекулярньши связями очень трудно переводятся в оптимальное для вытягивания состояние. Вследствие этого максимальная кратность вытяжки вискозных волокон, достигнутая в производственных условиях, не превышает 2, а прочность составляет не более 55 гс/текс. [c.304] Вернуться к основной статье