El estudio de los materiales textiles a diferentes temperaturas en la estructura interna y las propiedades de la ley del cambio, para su procesamiento razonable y uso correcto tiene una importancia importante. Las propiedades de la fibra en el punto de transición de temperatura antes y después del rendimiento son significativamente diferentes, con diferentes puntos de transición de temperatura a caracterizar. Del contenido del estudio se desprenden principalmente propiedades termodinámicas, conformación térmica y daño térmico.
Propiedades termodinámicas, se refiere al proceso de cambio de temperatura, las propiedades mecánicas de los materiales textiles con el cambio en las características. La estructura interna de la gran mayoría de materiales fibrosos es una estructura bifásica, es decir, la coexistencia de la fase cristalina (zona cristalina) y la fase amorfa (zona amorfa). Para la fase cristalina de la zona cristalina, bajo la acción del calor, su estado termodinámico tiene dos tipos: uno es el estado cristalino después de la fusión, sus características mecánicas se manifiestan como un cuerpo rígido y tiene las características de alta resistencia, el alargamiento es pequeño. el módulo es grande; el otro es el estado fundido después de la fusión, sus características mecánicas se manifiestan como un cuerpo de flujo viscoso. Los dos se pueden distinguir por el punto de fusión. Para la fase amorfa de la zona amorfa, bajo la acción del calor su estado termodinámico tiene un estado de plegado frágil, un estado vítreo, una alta elasticidad y un estado de flujo viscoso, respectivamente, de acuerdo con el tamaño de la capacidad de deformación para utilizar la temperatura de transición de plegado frágil. , temperatura de transición vítrea, temperatura de transición de flujo viscoso para dividir.
1.la termodinámica de los materiales fibrosos, tres estados
Para los polímeros lineales, la temperatura de transición del flujo viscoso de la fase amorfa del material y el punto de fusión del cristalino a menudo se superponen entre sí, es difícil distinguirlos, por lo que la medición de las propiedades termodinámicas de la fibra es el primer cambio en la fase amorfa de los cambios que se manifiestan en las curvas típicas del cabello que se muestran en la Figura 1.
Figura 1 Curva termodinámica típica del material de fibra.
La Figura 1 muestra la capacidad de deformación de la fibra en condiciones de tensión constante (línea continua) y el módulo de tracción (línea de puntos) con el proceso de cambio de temperatura, el punto de inflexión para la temperatura de transición vítrea Tg, la temperatura de transición de flujo viscoso Tf y la temperatura de transición. una zona, que es un polímero amorfo, tiene características mecánicas de tres estados. Entre ellas, la mayoría de las características mecánicas de tres estados de las fibras sintéticas son más obvias, mientras que las fibras naturales (algodón, lino, lana, seda) y fibras celulósicas regeneradas, etc. en ciertos índices de temperatura (alta temperatura) no se muestran más obvias y Características del estado de flujo viscoso, pero descomposición directa, carbonización.
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1, estado del vidrio
En el estado de baja temperatura, la energía del movimiento térmico de las macromoléculas dentro de la fibra por la parte inferior, el movimiento de unidades en la base, eslabones, cadenas cortas ramificadas y otras unidades cortas, la cadena está en el estado "congelado", el movimiento de la vibración local avanza la longitud de enlace, el ángulo de enlace cambia. Por lo tanto, el módulo Shen de tracción de la fibra es muy alto, alta resistencia, la capacidad de deformación es muy pequeña y, además de la fuerza externa, la deformación desapareció rápidamente, la fibra es dura y quebradiza, similar a las propiedades mecánicas del vidrio, por lo que se llama estado vidriado (o estado de vidrio duro). Cuando la temperatura aumenta aún más, el tamaño de la unidad motora aumenta, los segmentos de la cadena de macromoléculas de la fibra tienen cierta capacidad de retroceder, la fibra muestra cierta flexibilidad, dureza, la fuerza se puede ver en el caso de deformación plástica, esto El estado a menudo se conoce como estado de vidrio blando (o conocido como alta elasticidad forzada), la gran mayoría de las fibras en condiciones de temperatura ambiente se encuentran en este estado.
Cuando los eslabones de la cadena, los segmentos de la cadena, la rotación de la cadena principal y la base lateral están congelados, se denomina estado de plegado frágil.
La temperatura de transición vítrea de las fibras textiles es en su mayoría más alta que la temperatura ambiente, por lo que en condiciones de temperatura ambiente, la ropa puede mantener un cierto grado de resistencia a la tracción y rigidez, como la temperatura del vidrio del spandex por debajo de -40 grados C (tipo poliéter). -70 grados C ~ -50 grados C) en el ambiente con excelente elasticidad.
2, alto estado elástico
Cuando la temperatura continúa aumentando por encima de cierta temperatura (temperatura de transición vítrea Tg), el módulo de tracción de la fibra disminuye repentinamente, la fibra por la acción de una pequeña fuerza sobre la ocurrencia de una gran deformación, y cuando la fuerza externa se levanta , la deformación de la rápida recuperación. En la curva "temperatura - deformación" o "temperatura - módulo" aparece un área de plataforma, el comportamiento mecánico de este intervalo es similar a las características mecánicas del caucho, el estado mecánico de la fibra se denomina estado de alta elasticidad o estado de caucho. Desde el mecanismo de movimiento molecular, a esta temperatura dentro de la cadena macromolecular de la fibra se ha "descongelado", la cadena se puede girar alrededor del eje de la cadena principal, de modo que las macromoléculas son más fáciles de rizar, enderezar la deformación y la deformación también es fácil. generar a través del movimiento térmico de la cadena para restaurar la forma original. Este es un estado mecánico único del polímero; la esencia de la deformación elástica es el movimiento en cadena de la macromolécula que se estira y el movimiento rizado de la macromolécula.
3, estado de flujo viscoso
Cuando la temperatura continúa aumentando hasta una cierta temperatura (temperatura de transición de flujo viscoso Tf), el movimiento térmico de las macromoléculas para superar las fuerzas intermoleculares, la unidad de movimiento desde los segmentos de la cadena para expandirse a la cadena macromolecular, las macromoléculas que se pueden ver entre el deslizamiento relativo, la capacidad de deformación aumenta significativamente y es irreversible. Las fibras textiles presentan un estado líquido viscoso y fluido, este estado mecánico de la fibra se denomina estado de flujo viscoso. Cuando el grado de polimerización de las macromoléculas es muy alto, el uso de fuerza intermolecular es muy grande, el entrelazamiento entre las macromoléculas es grave, el deslizamiento relativo entre las moléculas es muy difícil y no habrá un estado de flujo viscoso.
Lo anterior desde el punto de vista de la cinemática molecular describe los tres estados termodinámicos, desde el punto de vista de la fase, el estado vítreo, la alta elasticidad y el estado de flujo viscoso son fases no cristalinas, es decir, la disposición de las macromoléculas entre los estados de el estado aleatorio (desordenado, amorfo).