热定形工艺对高强型聚酯工业丝结构性能的影响

为探究不同热定形温度获得的高强型聚酯工业丝性能差异的内在结构因素,对3种高强型聚酯工业丝的结构性能进行对比。采用小角X射线散射和广角X射线衍射方法对其多尺度微观结构进行研究,结合力学性能及热收缩等结果,明确不同热定形工艺对高强型工业丝结构性能的影响。结果表明:热定形温度主要影响聚酯工业丝非晶区取向和片晶结构;相比于高强中缩(HTMS)和高强(HT)聚酯工业丝,高强低伸型(HTLE)聚酯工业丝的热定形温度低,高倍牵伸产生的伸直非晶区分子链在较低热定形温度下并未及时排入晶格形成结晶,而发生了小幅的回复,导致HTLE聚酯工业丝表现出非晶区取向高、结晶度低、晶粒尺寸小与片层倾斜角较大的结构特点,从而使断裂伸长率最小、初始弹性模量最大、尺寸稳定性差。

共聚型阻燃聚酯工业丝的纺丝成形

为了纺制兼具良好阻燃与力学性能的共聚型阻燃聚酯工业丝,在分析高分子量阻燃共聚酯流变特性以及量化不同纺丝温度条件下共聚酯热降解程度的基础上,设计和优化熔融纺丝工艺。对纺制的阻燃工业丝力学性能与阻燃性能进行测试,并采用X-射线衍射和声速纤维取向测量仪对纤维的微细结构进行测试分析。结果表明:相较纯PET,共聚酯熔体黏度较低,温敏性更为明显。采用低的纺丝温度(285℃左右),熔体黏度对纺丝压力影响小且热降解程度低,可制备断裂强度为6.75 cN dtex、极限氧指数(LOI)可达31%的共聚型阻燃聚酯工业丝,且其阻燃耐久性突出,实现了良好阻燃性能与力学性能共聚型阻燃聚酯工业丝的制备。

聚对苯二甲酸乙二醇酯的水解动力学研究进展

在总结不同环境中PET水解机理的基础上,从动力学角度综述PET的水解行为。根据水解过程中PET分子量、端羧基含量、质量及材料性能等指标的变化,能够定量分析温度、压力、pH等环境因素对水解速率的影响;PET材料的宏观形态及微观结构也会影响水分的扩散速率从而影响PET的水解速率。通过对PET水解动力学影响因素的研究,有助于扩大PET材料的应用范围,为抗水解PET材料的开发提供参考。

锅炉旋风分离器水冷壁过热管开裂原因

某锅炉旋风分离器水冷壁过热管多次发生开裂事故,采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、硬度测试、扫描电镜及能谱分析等方法对开裂原因进行分析。结果表明:过热管长期处于450℃以上的高温状态,珠光体组织球化明显,显微组织的劣化导致过热管的强度和硬度下降;被氧化腐蚀减薄的过热管在蒸汽压力的作用下胀粗变形,最终导致过热管开裂。

热处理前后高强阻燃聚酯工业丝结构与性能变化

为了研究高强阻燃聚酯工业丝(FRHT)在加工和应用条件下的受热温度范围,对FRHT在特定条件下热处理前后的结构与性能指标进行评价。与高强聚酯工业丝(HT)相比,FRHT具有相近的抗热应力破坏性能。随着热处理温度从120℃升高到195℃,结晶度逐渐降低。由于阻燃剂的增塑作用,FRHT的非晶区链段更易滑移,解取向程度较高。当温度高于180℃,FRHT的热应力、热收缩与热强力损失等指标受高温热处理的影响较大。上述力学性能和尺寸稳定性评价指标对于FRHT在高温条件下的长期安全服役具有重要指导意义。

基于动力学特性的黑色高强聚酯工业丝研发

针对原液着色法开发聚酯工业丝存在的基料黏度大、纺丝温度高,以及对着色剂分散性要求高等技术要求,详细研究了添加碳黑的高黏聚酯的流变特性、热稳定性、结晶行为等与纺丝动力学相关的材料特性,作为设计聚酯工业丝干燥、熔融、纺丝挤出、冷却、热拉伸和热定型等工艺参数的技术依据,保证生产工艺的稳定控制,开发了断裂强度为8.20 cN/dtex的黑色高强聚酯工业丝。结果表明:碳黑在纤维中的分散尺寸小于300 nm,色牢度均达到4~5级;该方法不仅充分体现了聚酯工业丝原液着色与力学性能兼具的优点,且避免了工艺设计的盲目性,节约工业化实验成本。

HMLS聚酯工业丝蠕变性能测试分析

利用电子万能试验机对高模低收缩型(HMLS)聚酯工业丝的蠕变性能进行测试,探讨试验条件对测试结果的影响,结果表明,夹持距离、蠕变载荷加载速率、预加张力对测试结果有影响。得到了较优的试验条件:夹持距离300 mm、载荷加载速率0.05～0.10 cN/(dtex·s)、预加张力0.05 cN/dtex。提出了初始蠕变形变率ε_i、总蠕变形变率ε_t、弹性蠕变形变率ε_e、塑性蠕变形变率ε_p、稳态蠕变速率v_s等蠕变性能指标的确定方法,建立了一种反映HMLS聚酯工业丝耐久性(蠕变寿命或持久极限强度)的预测方法。

阻燃共聚酯固相缩聚反应结晶动力学研究

为了研究阻燃共聚酯(flame retardant co-polyesters,FRPET)固相缩聚(solid state polymerization,SSP)反应过程中的结构变化,特别是结晶变化以及结构与反应动力学的关系,对SSP进程中不同反应时间的聚酯样品的特性黏度及端羧基含量进行了测试,并通过X-射线衍射、差示扫描量热以及傅里叶红外光谱对其结晶度以及分子构象进行了表征。结果表明:在SSP反应过程中,FRPET与纯PET的结晶变化趋势近似,即结晶变化主要发生在反应的初期(4~8 h),但FRPET的结晶速率更为缓慢;相比较纯PET,FRPET的分子量提升速率较慢以及反应速率较低,但是在20 h内其特性黏度也可达到1.0 dL/g以上;在SSP反应过程中,虽然FRPET端基浓度较高,但是在位阻效应以及副反应的作用下,SSP反应速率相对较低。

高强型聚酯工业丝在不同温度下的蠕变断裂机制

为探究高强型聚酯工业丝在不同温度下的蠕变断裂机制,采用在线小角X射线散射和广角X射线散射方法对低温(80℃)及高温(200℃)条件下聚酯工业丝蠕变断裂过程中的微观结构演变进行研究。结果表明:高强型聚酯工业丝的蠕变断裂可分为3个阶段,即负荷加载的拉伸阶段、蠕变形变阶段及加速形变阶段;在80℃低温下蠕变断裂的前2个阶段中,部分倾斜片晶转变成未倾斜片晶,且倾斜部分片晶偏离角不断增大,而在加速阶段,伸直的非晶区分子链发生断裂,周期性的片晶堆叠结构遭到破坏;在200℃高温下蠕变断裂的前2个阶段中,片晶层表面始终保持倾斜状态且倾斜角逐渐减小,而在加速阶段中,高度取向的非晶区分子链对晶区结构施加应力,晶区表面分子链被拉出而遭到破坏,导致周期性的片晶堆叠结构遭到破坏。

后加工中热处理张力变化对高模低收缩涤纶工业丝结构与性能影响

针对后加工热处理过程中高模低收缩型(HMLS)涤纶工业丝受热引起性能变化的问题,分别将HMLS涤纶工业丝置于150℃不同预加张力(0~0.10 cN/dtex)条件下热处理5 min,分析热处理前后样品的构象变化,阐明其性能调控的结构因素。结果表明:随着预加张力的减小,HMLS涤纶工业丝的断裂强度略有减小,初始模量和5%形变下的断裂强度明显降低,而断裂伸长率明显增大;热处理主要影响非晶区的结构变化,导致HMLS涤纶工业丝的非晶区取向变低、反式构象含量变小、片晶长周期变小以及非晶区厚度变小;可通过施加一定的预加张力有效抵消HMLS涤纶工业丝在后加工中受热时的收缩应力,从而降低非晶区分子链的运动能力,使得力学性能及非晶区结构变化幅度减小。

高黏阻燃共聚酯的热解行为及其机理

通过模拟不同的熔融加工条件,对高黏阻燃共聚酯(flame retardant co-polyesters,FRPET)在熔融加工过程中的热解行为进行研究。测试FRPET样品的特性黏度和端羧基含量的变化,表征其热解程度差异,并采用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)与核磁共振(nuclear magnetic resonace,NMR)技术对其热解前后的结构进行表征,剖析热解机理。结果表明:相同条件下,FRPET比高黏聚酯(polyethylene terephthalate,PET)更易发生热解,且随温度升高,热解程度更加显著;在高温作用下,键能较低的次磷酸脂P—O键容易发生断裂,其中阻燃单体相邻的键结结构在苯环的强烈位阻效应下,更易发生断裂,引发降解。

高强抗紫外PET工业丝的生产试验与表征

将含纳米二氧化钛(TiO_(2))的母粒添加到常规高黏聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片中,采用熔融共混挤出的方法制备高强抗紫外PET工业丝。在研究TiO_(2)对高黏PET流变性能和结晶性能影响的基础上,进行高强抗紫外PET工业丝工业化试验,试验中针对性地调整纺丝工艺,制得了不同TiO_(2)含量的高强抗紫外PET工业丝,并对其结构和性能进行了研究。结果表明:添加TiO_(2)的高黏PET体系具有良好的可纺性,无毛丝出现,整体生产稳定;当TiO_(2)质量分数小于2.0%时,高强抗紫外PET工业丝的断裂强度大于8.0 cN/dtex;随着TiO_(2)含量的增加,高强抗紫外PET工业丝表面粗糙,结晶度降低,力学性能下降;高强抗紫外PET工业丝织物对紫外线UVA区透射率均小于5%,紫外线防护系数大于50,具有优异的防紫外透过性能;经过200 h人工紫外灯加速老化实验后,高强抗紫外PET工业丝强度保持率没有提高。

不同分子质量阻燃共聚酯的非等温结晶动力学

为了探究分子质量和共聚结构对阻燃共聚酯结晶动力学的影响,采用差示扫描量热仪对不同分子质量的阻燃共聚酯进行非等温结晶测试,并进行结晶动力学分析。结果表明:在聚酯中通过共聚反应引入共聚阻燃结构单元后,共聚酯的熔点降低,降温过程中的起始结晶温度和结晶峰温降低,分子质量较大的阻燃共聚酯的结晶温度有所下降,但这种影响并不明显;阻燃结构单元减少了可结晶的聚酯链段数量,结晶速率显著下降,且分子质量增大会造成链段活动能力降低,高分子质量的阻燃共聚酯的结晶速率大大降低。

高温预加张力下高强阻燃聚酯工业丝性能研究

研究高温紧张热处理下预加张力对高强阻燃聚酯工业丝结构与性能的影响。采用0.05 cN/dtex、0.10 cN/dtex、0.20 cN/dtex、0.40 cN/dtex、0.50 cN/dtex和0.70 cN/dtex预加张力,在195℃下对高强阻燃聚酯工业丝和高强普通聚酯工业丝热处理5 min,对这两种工业丝的结晶度、强伸性能及干热收缩率等进行测试分析。结果表明:当预加张力增加到0.4 cN/dtex时,两种聚酯工业丝的结晶度与双折射率明显增大,强度和模量提高,尺寸基本无变化,当张力继续增大后干热收缩率出现负值。认为:紧张热处理后高强阻燃聚酯工业丝的结晶取向、力学性能与尺寸稳定性的变化规律与高强普通聚酯工业丝相似,具有较高的抗张力特性和耐热稳定性;在后加工时可以通过增加预加张力来改善高强阻燃聚酯工业丝应用服役性能。

芳纶纤维表面改性及其对芳纶/橡胶复合材料黏合性能的影响

以原位乳液聚合方法合成水性聚氨酯预聚体(WPUP)包覆纳米ZnO粒子(ZnO@WPUP),将KOH预处理后的芳纶纤维浸渍在改性ZnO乳液中进行二次处理,进一步与天然橡胶硫化,得到ZnO@WPUP改性芳纶/橡胶复合材料,并通过FTIR、SEM和H抽出实验等测试分析ZnO@WPUP对芳纶/橡胶复合材料黏合性能的影响。结果表明:WPUP能有效提高ZnO分散性,随着WPUP含量增加,ZnO@WPUP在芳纶纤维表面分散更加均匀,纤维表面粗糙度增大,改善了芳纶纤维表面橡胶的黏附量,从而大幅度提高芳纶/橡胶复合材料的黏结强度。

用于扩链聚酯长链支化结构表征的流变学研究与应用进展

文章综述了扩链剂种类和扩链工艺对聚酯熔体流变性能的影响,总结了复数黏度-角频率曲线、黏度分子量分布曲线、Cole-Cole曲线、储能模量-角频率曲线、损耗角-复数模量曲线、加权松弛时间谱和单轴瞬态拉伸流变对扩链聚酯的支化结构、支链含量、支链长度的表征方法。指出各流变学表征方法的差异和适用范围,对聚酯的支化扩链反应机理及其长链支化结构研究具有指导意义。

新型聚酯固相缩聚反应研究进展

随着聚酯制备技术的进步和需求领域的多样化,新型聚酯材料不断涌现。固相缩聚虽然早已用于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的增黏,但是在新型聚酯中的应用还需要进一步探索和优化。本文介绍了聚酯固相缩聚反应机理、聚酯固相缩聚影响因素。综述了不同结构的新型聚酯、功能性共混/共聚聚酯和新型钛系催化聚酯的固相缩聚反应的研究进展,总结新型聚酯与传统聚酯在固相缩聚反应机理、反应条件和反应速率的差异。指出未来可将固相缩聚用于新型聚酯的多功能化和高性能化,有助于拓展新型聚酯终端产品的应用,促进绿色低碳工业的发展。