PTT长丝纱形态记忆特征的实验室模拟与表征

摘要

PTT纤维是由对苯二甲酸(PTA)和1,3-丙二醇( PDO)缩聚而成。它的大分子的基本链节中有三个亚甲基，会产生“奇碳效应”，分子链在三个亚甲基处易弯曲、旋转形成“Z”型构象。“奇碳效应”使得PTT大分子链能够有如同弹簧一样的弹性变形，在弹性变形过程中分子的构象并未发生变化，当外力消失后又会恢复原状，构象转变完全是可逆的，从而使PTT纤维具有良好的形状记忆特征。 本文研究对象PTT纤维是当前国际上最新开发的高分子新材料之一，也被专家们预测为21世纪最主要的新型纤维之一。通过建立PTT长丝纱形态记忆特征的实验室模拟方法，研究PTT长丝纱形态记忆功能的实现条件，并在实验的基础上，确定合理的工艺参数。 通过对PTT长丝纱进行不同程度的扭转变形，赋予纱线不同的扭转变形量，测量和分析纱线在扭转变形过程中的长度变化规律，研究发现，随着扭转变形量加大，PTT长丝纱的捻缩率逐渐增大，进入高捻区后，PTT长丝纱的扭转变形愈加明显，同时纱线因收缩扭结而形成小辫子，为了防止强捻纱线产生“辫结”，PTT长丝纱的扭转变形量应控制在捻度为2200捻/m以下的一定范围内是比较合适的。 通过对扭转变形后的纱线进行干热定型，研究不同扭转变形量和热定型温度对PTT长丝纱形态记忆特性的影响，研究发现，随着扭转变形量增大，经过扭转变形热定型的PTT长丝纱急弹性回复率增大，当扭转变形量达到1800捻/m时，纱线的急弹性回复率变化趋于稳定，因此，过高的扭转变形量对提高纱线弹性并无实际意义；热定型温度对急弹性回复率也有显著影响，尤其是经过160℃热定型的PTT长丝纱，其急弹性回复率的测试结果明显高于其他试样，而且变化幅度最小，说明在此温度条件下定型时，PTT长丝纱中的纤维形态比较稳定，取得了较好的定型效果。本文认为：在扭转变形量为1800捻/m、热定型温度为155℃的实验条件下，PTT长丝纱取得了较好的形态记忆效果。 通过对扭转变形后的纱线进行干热定型，研究不同扭转变形量和热定型温度对PTT长丝纱解捻效果的影响，随着扭转变形量增大，PTT长丝纱的沸水收缩率逐渐增大，其形态回复能力增强，当扭转变形量达到一定限度的时候，PTT长丝纱的沸水收缩率达到最大值；热定型温度对沸水收缩率也有显著影响，随着热定型温度升高，PTT长丝纱的沸水收缩率呈现下降的趋势。 通过红外光谱分析、X射线衍射分析、DSC分析对扭转变形热定型后的PTT长丝纱的结构做较为深入的研究，研究发现，不同温度对PTT纱线热定型后，PTT纤维分子基团没有发生变化，也没有新的基团生成。随着热定型温度的升高，结晶区有扩大的趋势，结晶区面积所占比例的增大也使玻璃化温度升高，但熔融温度变化不大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 PTT纤维简介

1.2 PTT纤维的发展和生产现状

1.3 PTT纤维的结构和形态

1.3.1 PTT纤维的分子结构

1.3.2 PTT纤维的表面形态

1.4 PTT纤维的性能

1.4.1 PTT纤维的断裂强度、断裂伸长率和卷曲特性

1.4.2 PTT纤维的拉伸回复与蓬松性

1.4.3 PTT纤维的模量

1.4.4 PTT纤维的热性能

1.4.5 PTT纤维的染色性能

1.4.6 PTT纤维的其它性能

1.5 PTT纤维的应用现状

1.6论文研究内容、实验方法及意义

第二章PTT纤维的形态记忆特征

2.1形状记忆机理

2.2合成纤维的热塑性理论

2.3假捻变形与解捻现象

2.3.1假捻变形

2.3.2解捻现象

2.4本章小结

第三章PTT长丝纱形态记忆特征的模拟与表征

3.1实验材料

3.2实验仪器与设备

3.2.1试样制备的主要仪器设备

3.2.2测试分析的仪器设备

3.3实验方法

3.3.1 PTT长丝纱扭转变形的方法与工艺条件

3.3.2 PTT长丝纱的热定型以及残余扭矩、弹性测量

3.3.3 PTT长丝纱的弹性回复率测定方法

3.3.4 PTI长丝纱的解捻和形态特征表征方法

3.3.5红外光谱分析的实验方法

3.3.6差热分析实验方法(DSC)

3.3.7 X射线衍射实验方法

第四章 实验结果的分析与讨论

4.1 PTT长丝纱在扭转变形过程中的长度变化规律

4.1.1扭转变形量与纱线长度变化的实验结果

4.1.2 PTT长丝纱在扭转变形过程中的长度变化特点

4.2 PTT长丝纱的热定型工艺分析和评价

4.2.1残余扭矩的产生与消除方法

4.2.2热定型温度

4.2.3热定型效果的分析与评价

4.3经过加捻定型的PTT长丝纱形态记忆特性的分析与评价

4.3.1实验方法的建立

4.3.2实验结果

4.3.3实验结果分析

4.4 PTT长丝纱的解捻实验

4.4.1 PTT长丝纱的解捻现象

4.4.2 PTT长丝纱的沸水收缩率测量结果和分析

4.4.3解捻后的PTT长丝纱的外观效应

4.5红外光谱的实验结果与分析

4.6 X射线衍射的实验结果与分析

4.7通过DSC实验分析PTT纤维的热转变特性

第五章结论与展望

5.1结论

5.1.1 PTT纤维特性与解捻效果的实现方法

5.1.2扭转变形量的控制

5.1.3扭转变形量、热定型温度对残余扭距的影响

5.1.4扭转变形量、热定型温度对形态记忆特性的影响

5.1.5扭转变形量、热定型温度对解捻效果的影响

5.1.6红外光谱的谱图分析结果

5.1.7 X射线衍射的谱图分析结果

5.1.8 DSC曲线的分析结果

5.2展望

参考文献

在读期间已发表的学术论文

附 录

致 谢