Alapvető információk a szálképző polimerek szerkezetéről
A textilszálak összetett szerkezetűek, amelyek molekuláris, supramolekuláris és morfológiai szerkezetűek. A legtöbb textilszálak nagy molekulájú vegyületekből - polimerekből állnak. A textilszálak előállítására alkalmas rostformáló polimerek bizonyos szerkezeti jellemzőkkel és tulajdonságokkal rendelkeznek.
A szálképző polimer makromolekuluma hosszú flexibilis forma, amely nagyszámú ismétlődő egységből áll, amelyek kémiai kötésekkel kapcsolódnak. A polimerizációs foknak nevezett kötések száma makromolekulákban változó - több százról több tízezerre. A makromolekulák hossza több száz és ezer alkalommal nagyobb, mint keresztmetszeteik. Egy polimeren belül a makromolekulák viszonylag széles tartományban vannak a hosszuk mentén.
A szálképző polimerek makromolekulája nemcsak a kémiai összetételben különbözik, hanem szerkezetben is (1.1. Ábra). A makromolekulák szerkezete különbözik a kapcsolatok típusától és az eloszlásuk sorrendjétől. Lineáris vagy láncos polimerek esetén ugyanazon faj egységei a makromolekula hosszában helyezkednek el. Lineáris kopolimereknél rendszeres, szabálytalan, két vagy több faj csillagváltozása van. Egyes polimerek típusai makromolekulák, különböző hosszúságú és összetett oldalirányú ágakkal. Ha kémiai kötések keletkeznek a szomszédos makromolekulák között, akkor háromdimenziós hálózati struktúra alakul ki.
Ábra. 1.1. Makromolekulák szerkezetei (JI, M. Pyrkova szerint):
1-3 - a lineáris, egyenes láncú (/), egy cikcakk lánc (2) ciklo - lánc (3), 4, 5 - terjedelmű ROTKO (4) és a hosszú (5) elágaztató off-niyami; b - lépcsőház; 7 - lapos; 8 - lineáris blokk (blokk kopoli-mer); 9 - elágazó ojtott blokkokat; 10 - mesh (háromdimenziós
Chiem funkcionális csoportok, stb. A mobilitás a makro-molekulák rugalmasságát és a térbeli helyzet más formájának elfogadását teszi lehetővé. A külső hatásoktól, például a termikus erőktől függően a makromolekulák elrendezésének formája változhat. A makromolekulák rugalmassága nagymértékben meghatározza a polimer tulajdonságainak egész komplexét.
A polimerben található makromolekulák önmagukban nem léteznek, kölcsönhatásban vannak a szomszédos makromolekulákkal. A nagy molekulájú vegyületek jellemző tulajdonsága a makromolekula láncán és az intermolekuláris kötéseken lévő kötések jellegének éles különbsége. Az intermolekuláris kötések (hidrogén, só, kémiai, van der Waals) energiája sokkal gyengébb, mint az intramolekuláris kémiai kötések energiája. Bizonyos körülmények között, a nedvesség, a hő és az erőfeszítés hatására az intermolekuláris kötések gyengíthetik, megszakíthatják és újraépíthetik újra. Megjelenése, mennyisége, teljes energiája a makromolekulák kémiai összetételétől, hosszától és kölcsönös elrendezésétől függ. Az intermolekuláris kölcsönhatás annál nagyobb, annál hosszabb és egyszerűbb a makromolekula.
A szálképző polimerek szuperkolekuláris szerkezetükben fibrilláris vegyületekre utalnak. A modern elképzelések szerint a kiterjesztett makromolekulák lineáris csomagokká alakulnak, amelyekben egymásba sorolt sorozatok vannak elrendezve az intermolekuláris erők hatása miatt. A makromolekulák egyedi kötegei és kötegei mikrofibrillákat képeznek, amelyek alapján a supramolekuláris szerkezet-fibrillák nagyobb aggregátumai képződnek. A mikrofibrillákat kis keresztirányú méretek jellemzik, amelyek több intermolekuláris távolsággal egyenlőek és a makromolekulák hosszát meghaladó hosszúságúak. A mikrofibrillák szerkezetük heterogén, és kristályos és amorf részei váltakoznak a mikrofibril tengely mentén. A kristályosból az amorf területre történő átmenet fokozatosan sorközi közbenső sorozatokon keresztül történik. A kristályos és amorf régiók arányát a polimerben a kristályosság foka jellemzi. A mikroorganizmusok váltakozásának, méretének és fokozatosságának jellege a piramis típusától és a termelés feltételeitől függ. Hosszú láncú makromolekulák 1 átjuthatnak egy sor kristályos és amorf régión, az 1L még egy mikrofibrillumból egy másikba migrál, szomszédos, erősen összekötve őket a fibrilláris szerkezetben. A mikrofibrillák supramolekuláris szerkezetének számos változata ismert, amelyek a különböző kémiai természetű polimerekre jellemzőek (1.2. Ábra). [A textilszálak morfológiai szerkezete vagy mikrostruktúrája alacsonyabb, és önmagában külső és belső szerkezetet tartalmaz.
Ábra. 1.2. Mikroszálas szerkezetek rendszerei (az LM Pyrkov szerint):
1 - az ideális kristályszerkezet Gromov-Slutsker modellje, 2 - a Hozeman-Bonar modell a kristályosítható polimerekhez rugalmas lánccal; 3 - a fibrilláris fehérjék modellje (makromolekulák az a-formában), 4 - ugyanazok (makromolekulák a p-formában); 5 - modell amorf orientált szálakhoz; b - hajlékony fibrillák modellje merev láncú polimerekhez; 7-Hess modell
Vastagság, hosszúság, keresztmetszet, kanyargás, felületi karakterek kopottak; a belső szerkezethez - laminálás, porozitás, csatornák vagy magok jelenléte, különböző polimerek kombinációja. A legösszetettebb morfológiai szerkezetet természetes szálak, például gyapjú birtokolják. Az elmúlt években a vegyi szálak között egyre gyakoribbá váltak az összetett morfológiai szerkezetek (üreges, réteges, kombinált) rostok.
A szerkezeti elemek ne töltse teljesen tele a kötet húzta-közéjük vannak elrendezve mikroüregek, üregek. A pórusok okai és méretei eltérőek lehetnek. Pórusok helyezése-nikshie miatt laza elrendezése makromolekulák, amelynek sugara a sorrendben 1 - 2 nm; pórus sugara megjelenő miatt nem sűrű csomagolására mikrorostok között mozog 3 - 5 nm, és a nagy pórusú sugarak közötti szerkezeti elemek - fibrillum-Lamy - eléri 10-15 nm. Lehet, hogy egy nagy-vanija módon (üregek, pórusok, repedések, csatornák) társított morfológiai jellemzői cal, mint szálas szerkezetű. Porozitás szerkezete túrák meghatározott számú fizikai és mechanikai tulajdonságait a szálak, erejüket, a képesség, hogy a folyadék felszívása közben megduzzadnak,, c-rashivaniyu és t. D.
A szálak és a szálak tulajdonságainak fő jellemzői. Az ingatlan objektív tulajdonsága a terméknek, amely akkor jelenik meg, amikor létrehozta, működtetett vagy fogyasztott. A dimenzióval rendelkező tulajdonságok minőségi és mennyiségi jellemzői (tulajdonságai) vannak. Mutató (paraméter) - a termékek tulajdonságainak mennyiségi (számszerű) kifejezése.
A textilszálakat geometriai, mechanikai, fizikai és kémiai tulajdonságai jellemzik.
A szálak geometriai tulajdonságainak jellemzői. A szálak fő geometriai tulajdonságai a keresztmetszet és a hossztengely hossza, vastagsága és alakja, amelyek megfelelő tulajdonságokkal rendelkeznek. A keresztmetszet alakját a szálszerkezet és annak felismerése jellemzi.
A szálhossz L, mm, a kiegyenesített szál vége közötti távolság.
A szálak és a szálak vastagságának közvetlen mérése nehéz, mivel a keresztmetszeti alakok nagyon változatosak és összetettek. Ezért a szálak vastagságát inerciális mennyiségek jellemzik.
A T, tex lineáris sűrűséget a szálhosszegység tömegével fejezzük ki, és a képlet határozza meg
Az S, mm2 keresztmetszet szintén a szál vagy a szál vastagságának jellemzője, és a képlet szerint számítható ki
Ahol y a szálanyag sűrűsége, mg / mm3.
Ha a szál keresztmetszetét a kör alakjához közelítjük, meg tudjuk határozni a Dycjl, mm névleges átmérőjét,
A szál hosszanti alakját krimpelés jellemzi - a feszítéssel számított 1 cm hosszúságú fordulatok száma 10 m szálas tömegnek felel meg.
A mechanikai tulajdonságok jellemzői. A szálak mechanikai tulajdonságai akkor jelentkeznek, amikor külső erőket alkalmaznak, amelyek közül a húzó- és hajlítóerők a legnagyobb értéket képviselik. Amikor a szakítószilárdságot a rost teljes megsemmisítésére alkalmazzák, a következő jellemzőket határozzák meg.
A törési erő (terhelés) Pp, cH (rc) a legnagyobb erő, amelyet a szál a szakadás pillanatában tapasztal.
A p, MPa törésfeszültség jellemzi a szakaszos terhelést a keresztmetszet egységterületénként; ezt a képlet határozza meg
A relatív törési terhelés (terhelés) P0, cN / tex (gc / tex) jellemzi az egységnyi vastagságú húzóterhelést:
Amikor húzási terhelést alkalmaznak, a szál deformálódik, megváltoztatja annak méreteit. A deformációt a következő jellemzőkkel becsülik.
Az abszolút szakítószilárdság / p, mm a szálhosszúság növekedését mutatja a szakadás pillanatában:
A relatív szakítószilárdság ep,%, azt mutatja, hogy a minta eredeti hossza mennyi az abszolút megnyúlás a megszakítás pillanatában:
A húzóerők alkalmazásával a teljes deformáció és annak alkatrészei (komponensek) kisebbek, mint a nem folytonosak, majd a kirakodás és a pihenés.
Teljes deformáció A nem,%, az a deformáció, amelyet a szál a töltési periódus végéig nyer.
A rugalmas alakváltozás a teljes deformáció része, amely szinte azonnal (tízezer ezredmásodpercben) eltűnik, amikor a külső erő megszűnik. Ez a kis változások hatásának következménye a makromolekulák közötti kapcsolatok és atomok közötti átlagos távolságok között, miközben fenntartja a köztük lévő kapcsolatokat.
Az elasztikus alakváltozás,%, a teljes deformáció azon része, amely a betöltéskor előfordul, és amely fokozatosan kiürül. Ez kapcsolódik a makromolekulák átrendeződéséhez és megváltoztatásához, ami, mint tudjuk, különböző időpontokban folytatódik.
A műanyag deformáció a teljes deformáció nem váladékos része. Ennek oka a rostok szerkezeti elemeinek és az egyedi makromolekulák visszafordíthatatlan elmozdulása, valamint a makromolekulák esetleges felszakadása a külső erők hatása alatt.
A rugalmas deformáció a rugalmas alakváltozás része, és egy nagyon nagy sebességű megnyilvánulásai alkotják bystroobratimuyu komponens teljes alakváltozás, a műanyag és a rugalmas rész egy nagyon alacsony eltűnésének sebességét - a maradék-komponense, fennmaradó deformáció - medlennoobratimuyu.
A szál rugalmassága azt mutatja, hogy a reverzibilis rész mennyire van a teljes deformációban; leggyakrabban százalékban kifejezve.
A fizikai tulajdonságok jellemzői. Az alapvető fizikai tulajdonságai a szálak nedvszívó, termikus tulajdonságok, ellenállás svetopogody stb higroszkópos tulajdonságai -. Az a képesség, textilszálak hogy felszívja a nedvességet - a tényleges mért, légkondicionált, nedves maximum-ség.
Az LF,% tényleges nedvességtartalma azt mutatja, hogy a száraz rost tömege mekkora az adott légköri körülmények között lévő nedvesség:
Hf = 100 (m-mc / mc,
Ahol m és n a szálak tömege, g, illetve a szálak állandó tömegig történő szárítása előtt és után.
Feltételes nedvesség WK,%, - rostos páratartalom normál légköri körülmények között (levegő hőmérséklet 20 ° C és relatív páratartalom 65%).
A maximális nedvesség (higroszkóposság) Wm a szál nedvességtartalma relatív páratartalom mellett, közel 100% -ig és 20 ° C-os hőmérsékleten.
A szálak termikus tulajdonságai jellemzik a viselkedését, amikor a hőmérséklet változik. A szálak mechanikai tulajdonságainak megváltoztatásával értékelik őket.
A hőállóság a maximális fűtési hőmérséklet, amelynél a rostok mechanikai tulajdonságaiban reverzibilis változások figyelhetők meg; A hőmérséklet csökkenésével ezek a változások eltűnnek.
A termikus stabilitás a hőmérséklet, amely fölött reverzibilis változások következnek be a rostok szerkezetében és tulajdonságaiban.
A fényzsákokkal szembeni ellenállás jellemzi a rostok képességét, hogy ellenálljanak a fény, a levegő oxigén, nedvesség és hő destruktív hatásának. Általában a legfontosabb mechanikai tulajdonságok mutatóinak változásából becsülik, miután a fény minden tényezője hosszú távon kitett.
A kémiai tulajdonságok jellemzői. Kémiai tulajdonságok in-curl jellemzi, hogy ellenáll a savak, hasított-lochey és a különböző vegyi anyagok, amelyek gyártásához felhasznált textil anyagokból (például, a befejező folyamat), és a működtetési elemek (mosás, vegytisztítás, stb ..).