拉伸倍率对聚酰亚胺纤维的影响
日期：2018-11-12 10:37
在聚合物纤维的单轴伸长过程中,纤维的形变(或拉伸倍率)是最重要的因拉伸倍率素,其导致的纤维取向在很大程度上依赖于体系中结构单元的本质和力学行为拉伸倍率对聚酰亚胺纤维的力学性能影响较大。在一定范围内拉伸倍率越大其纤维取向越强,力学性能越好。但当拉伸倍率过大,即强拉伸力大于纤维中高分子链与链间的作用力时,纤维不但结构被破坏甚至被拉断。所以根据纤维酰亚胺化后不同的断裂伸长率来确定拉伸倍率,拉伸倍率同断裂伸长率成正比增减。同时,适宜的拉伸倍率能够提高聚酰亚胺纤维的热稳定性。
图2-24 聚酰亚胺纤维（(PMDA- BPDA/OTOL)广角X射线衍射图
(1)拉伸倍率对聚酰亚胺纤维力学性能的影响。以张春玲等制备的聚酰亚胺纤维PMDA-BPDA/OTOL(摩尔比(4-6)/10)体系为例,采用干一湿法纺丝,溶剂为对氯苯酚,一步法纺制的初生纤维经过500℃热空气雨道拉伸得到聚酰亚胺纤维的力学性能。初生纤维经过拉伸之后,从原纤到拉伸倍率为2.8时,断裂强度提高了2倍;拉伸倍率继续增加到3.2时,断裂强度反而下降。而聚酰亚胺纤维拉伸到2.8倍时,模量显著提高,是原纤的近10倍,断裂伸长率下降到原纤的1/3左右;而拉伸倍率为3.2时,拉伸强度和模量比初生纤维有显著提高,但与拉伸倍率为2.8相比,又出现了明显的下降。拉伸倍率的提高对聚酰亚胺纤维的结晶形貌也产生影响。从聚酰亚胺纤维(PMDA- BPDA/OTOL)广角X射线衍射图(图2-24)可以看出,初生纤维呈现相当宽泛的弥散峰;当拉伸倍率为2.8时,衍射峰变窄,结晶度增加;而当拉伸倍率达到3.2时,衍射峰变宽,结晶度降低。随着拉伸倍率的增加,纤维的结晶取向度增加,即聚酰亚胺纤维经过拉伸后,纤维轴向的结晶取向增加,使得纤维轴向的强度和模量都增大。而这种沿着纤维轴向的拉伸,使纤维轴向的晶面尺寸增加,径向尺寸减小。当拉伸倍率继续增加到3.2时,聚酰亚胺纤维的结晶度降低,使得纤维的强度和模量都有所降低,而断裂伸长率几乎不变。
(2)拉伸倍率对聚酰亚胺纤维热稳定性能的影响。从不同拉伸倍率下聚酰亚胺纤维的热失重曲线可以看出,在800℃时,初生纤维失重58%,拉伸倍率为28倍的样品失重32%,拉伸倍率为32倍的样品失重48%。表男适当的拉伸倍率能够提高聚酰亚胺纤维(PMDA- BPDAZOTOL)的热稳定性。
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