Lo studio dei materiali tessili a diverse temperature nella struttura interna e nelle proprietà della legge di cambiamento, per la sua ragionevole lavorazione e il corretto utilizzo ha un significato importante. Le proprietà delle fibre nel punto di transizione della temperatura prima e dopo la prestazione sono significativamente diverse, con diversi punti di transizione della temperatura da caratterizzare. Dal contenuto dello studio emergono principalmente proprietà termodinamiche, modellatura termica, danno termico.
Proprietà termodinamiche, si riferisce al processo di cambiamento di temperatura, alle proprietà meccaniche dei materiali tessili con il cambiamento delle caratteristiche. La struttura interna della stragrande maggioranza dei materiali in fibra è una struttura bifase, cioè la coesistenza della fase cristallina (zona cristallina) e della fase amorfa (zona amorfa). Per la fase cristallina della zona cristallina, sotto l'azione del calore il suo stato termodinamico è di due tipi: uno è lo stato cristallino dopo la fusione, le sue caratteristiche meccaniche si manifestano come un corpo rigido e ha le caratteristiche di elevata resistenza, l'allungamento è piccolo, il modulo è grande; l'altro è lo stato fuso dopo la fusione, le sue caratteristiche meccaniche si manifestano come un corpo viscoso. I due possono essere distinti dal punto di fusione. Per la fase amorfa della zona amorfa, sotto l'azione del calore il suo stato termodinamico ha uno stato di piegatura fragile, uno stato vetroso, un'elevata elasticità e uno stato di flusso viscoso, rispettivamente, in base alla dimensione della capacità di deformazione di utilizzare la temperatura di transizione della piegatura fragile , temperatura di transizione vetrosa, temperatura di transizione del flusso viscoso da dividere.
1.la termodinamica dei materiali fibrosi, tre stati
Per i polimeri lineari, la temperatura di transizione del flusso viscoso della fase amorfa del materiale e il punto di fusione della fase cristallina spesso si sovrappongono tra loro, è difficile da distinguere, quindi la misurazione delle proprietà termodinamiche della fibra è il primo cambiamento in la fase amorfa dei cambiamenti che si manifestano nelle curve tipiche dei capelli mostrate in Figura 1.
Figura 1 Curva termodinamica tipica del materiale in fibra
La Figura 1 mostra in condizioni di stress costante la capacità di deformazione delle fibre (linea continua) e il modulo di trazione (linea tratteggiata) con il processo di cambiamento di temperatura, il punto di svolta per la temperatura di transizione vetrosa Tg e la temperatura di transizione del flusso viscoso Tf, e la temperatura di transizione ha una zona, che è un polimero amorfo, ha caratteristiche meccaniche a tre stati. Tra questi, la maggior parte delle caratteristiche meccaniche dei tre stati delle fibre sintetiche sono più evidenti, mentre le fibre naturali (cotone, lino, lana, seta) e le fibre cellulosiche rigenerate, ecc. in un certo tasso di temperatura (alta temperatura) non sono più evidenti e caratteristiche dello stato di flusso viscoso, ma decomposizione diretta, carbonizzazione.
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1, stato del vetro
Nello stato di bassa temperatura, l'energia del movimento termico delle macromolecole all'interno della fibra da parte della parte inferiore, il movimento delle unità nella base, i collegamenti, la catena ramificata corta e altre unità corte, la catena è nello stato "congelato", il movimento della vibrazione locale porta avanti la lunghezza del legame, l'angolo di legame cambia. Pertanto, il modulo Shen di trazione della fibra è molto elevato, elevata resistenza, la capacità di deformazione è molto ridotta e, oltre alla forza esterna, la deformazione scompare rapidamente, la fibra è dura e fragile, simile alle proprietà meccaniche del vetro, quindi si chiama stato vetrato (o stato di vetro duro). Quando la temperatura viene ulteriormente aumentata, la dimensione dell'unità motore aumenta, i segmenti della catena macromolecolare della fibra hanno una certa capacità di tornare indietro, la fibra mostra una certa flessibilità, tenacità, la forza può essere vista in caso di deformazione plastica, questo Lo stato è spesso indicato come stato di vetro morbido (o noto come elevata elasticità forzata), la stragrande maggioranza delle fibre nelle condizioni di temperatura ambiente in questo stato.
Quando le maglie della catena, i segmenti della catena, la rotazione della catena principale e la base laterale sono congelati, si parla di stato di piegatura fragile.
La temperatura di transizione vetrosa delle fibre tessili è per lo più superiore alla temperatura ambiente, quindi a temperatura ambiente, gli indumenti possono mantenere un certo grado di resistenza alla trazione e rigidità, come la temperatura del vetro spandex inferiore a -40 gradi C (tipo polietere -70 grado C ~ -50 grado C) nell'ambiente con eccellente elasticità.
2, alto stato elastico
Quando la temperatura continua a salire al di sopra di una certa temperatura (temperatura di transizione vetrosa Tg), il modulo di elasticità della fibra diminuisce improvvisamente, la fibra per l'azione di una piccola forza al verificarsi di una grande deformazione e quando la forza esterna viene sollevata , la deformazione del rapido recupero. Nella curva "temperatura - deformazione" o "temperatura - modulo" appare un'area di piattaforma, il comportamento meccanico di questo intervallo è simile alle caratteristiche meccaniche della gomma, lo stato meccanico della fibra è chiamato stato di alta elasticità o stato di gomma. Dal meccanismo di movimento molecolare, a questa temperatura all'interno della fibra la catena macromolecolare è stata "scongelata", la catena può essere ruotata attorno all'asse principale della catena, in modo che le macromolecole siano più facili da arricciare, raddrizzare la deformazione e anche la deformazione sia facile generare attraverso il movimento termico della catena per ripristinare la forma originaria. Questo è uno stato meccanico unico del polimero, l'essenza della deformazione elastica è il movimento a catena della macromolecola che si allunga in un movimento di arricciatura della macro-prestazione.
3, stato del flusso viscoso
Quando la temperatura continua a salire fino ad una certa temperatura (temperatura di transizione del flusso viscoso Tf), il movimento termico delle macromolecole per superare le forze intermolecolari, l'unità di movimento dai segmenti di catena per espandersi alla catena macromolecolare, le macromolecole che si possono vedere tra lo scorrimento relativo, la capacità di deformazione di aumentare in modo significativo e irreversibile. Le fibre tessili presentano uno stato liquido viscoso e scorrevole, questo stato meccanico della fibra è chiamato stato di flusso viscoso. Quando il grado di polimerizzazione delle macromolecole è molto elevato, l'uso della forza intermolecolare è molto grande, l'entanglement tra le macromolecole è grave, lo scorrimento relativo tra le molecole è molto difficile, non ci sarà uno stato di flusso viscoso.
Quanto sopra dal punto di vista della cinematica molecolare descrive i tre stati termodinamici, dal punto di vista della fase, lo stato vetroso, l'elevata elasticità e lo stato di flusso viscoso sono fasi non cristalline, cioè la disposizione delle macromolecole tra lo stato di lo stato casuale (disordinato, amorfo).