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干法紡絲中纖維結(jié)構(gòu)的形成

更新時(shí)間:2024-07-03      點(diǎn)擊次數(shù):735

由于成型機(jī)理不同,干紡初生纖維的結(jié)構(gòu)特征與熔紡初生纖維有較大區(qū)別。

干法紡絲過(guò)程中形成的凍膠體在適合高彈形變的黏度區(qū)域的停留時(shí)間很短,因此來(lái)不及充分進(jìn)行取向又由于離開(kāi)干燥甬道的絲條會(huì)有相當(dāng)數(shù)量的殘留溶劑存在,使分子的活動(dòng)性較大,因此此干紡初生纖維中分子和微晶的取向度很低,它在紡程上通常是各向同性的,或稍有一點(diǎn)取向。但一般來(lái)說(shuō),紡絲期間纖維產(chǎn)生的取向度隨溶液的黏度、紡絲速度和噴絲頭拉伸數(shù)提高而上升,也隨纖維固化速度的提高而上升(固化速度同纖維的表面積有關(guān),纖維越細(xì),其表面積越大,故固化速度加快)。紡絲甬道溫度高低的存在有利和不利兩方面因素其溫度高會(huì)增加分子的活動(dòng)性,但阻礙了分子的取向。在紡絲過(guò)程中較高的取向,會(huì)降低纖維的可拉;者如果拉伸比不變,則提高纖維的強(qiáng)度。然而,紡絲甬道的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有纖維上殘留溶劑量的影響大。

由于樣品的不均勻性,用于測(cè)定熔紡初生纖維結(jié)晶度的密度法不適用于干紡初生纖維,因此關(guān)于干紡初生纖維結(jié)晶度的資料較少。對(duì)于干法綸初生纖維等的X射線衍射的測(cè)定表明干紡初生纖維中存在某種結(jié)晶或準(zhǔn)結(jié)晶。但其超分子結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)紡絲條件遠(yuǎn)不如熔紡初生纖維感。

紡絲參數(shù)對(duì)纖維的結(jié)果和性質(zhì)的影響也與熔紡不同,在熔紡中力學(xué)因素和傳熱因素如紡絲線中的應(yīng)力和速度場(chǎng)以及冷卻強(qiáng)度,起著重要作用。在干紡中,這些因素的作用是次要的,纖維的微觀結(jié)構(gòu)、形態(tài)結(jié)構(gòu)以及機(jī)械性質(zhì)強(qiáng)烈地依賴于紡絲線和周圍介質(zhì)之間的傳質(zhì)強(qiáng)度以及種濃度所控制的轉(zhuǎn)變。例如,在干紡過(guò)程中,由于溶劑存在于整個(gè)絲條中,溶劑從絲條表面蒸發(fā)的速度(E)和溶劑從絲條中心擴(kuò)散到表面的速度(v)的相對(duì)大小, E/v值決定了初生纖維斷面形態(tài)結(jié)構(gòu)的特征。

干紡纖維的截面形狀除與成型過(guò)程中絲條表面和內(nèi)部溶劑的蒸發(fā)、擴(kuò)散速度有關(guān)在很大程度上還取決于紡絲液的初始濃度、固化時(shí)的濃度以及纖維在甬道中的停留時(shí)間等。紡絲液的濃度越低,纖維截面形狀與圓形差別越大。

另一方面,干紡初生纖維中的結(jié)構(gòu)特征與濕紡初生纖維也有較大的差異。大量的研究表明,采用相同的成纖聚合物進(jìn)行濕紡和干紡制取纖維后者不但宏觀結(jié)構(gòu)較均勻沒(méi)有明顯的皮層和芯層,纖維的超分子結(jié)構(gòu)尺寸大纖維的微纖結(jié)構(gòu)也不明顯。這與成型方法及成型條件密切相關(guān)因?yàn)闈穹徑z液的濃度較低,絲條固化采用非溶劑,體系的相分離速率比較快,并且存在雙擴(kuò)散,因此初生纖維會(huì)形成多孔凝膠網(wǎng)絡(luò)。而干紡紡絲液的濃度較高絲條的機(jī)理為單相凝膠化,不存在雙擴(kuò)散因此成型條件比濕法緩和,從而導(dǎo)致纖維的結(jié)構(gòu)均勻、致密纖維表面光滑,截面收縮不大在顯微鏡下沒(méi)有明顯可見(jiàn)的孔洞。而且染色后色澤艷麗,光澤優(yōu)雅。且纖維更富于彈性,織物尺寸穩(wěn)定性也較好。


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