化纤的拉伸过程.pptVIP

9.1.2 拉伸流变学 拉伸形变=普弹形变?1 +高弹形变?2 +塑性形变?3 (1)普弹形变?1 ?1=?e/E1 是大分子主链的键角和键长受力后发生形变的反映. 与应力同相位，瞬间发生和瞬间回复合，与时间无关. 普弹形变的弹性模量很大，形变值很小。 2、拉伸线上区域的划分 与熔纺相类似，拉伸线也分为3个区域。 （1）第Ⅰ区（准备拉伸区、塑化区） 此区中T＜Tg → 链段运动被冻结 → 高弹性变和塑性形变被冻结 → 截面积A恒定 → V(L)＝常数 → dV(L)/dL＝0。 随着温度升高和溶胀的进行，纤维将发生塑化，此区结束时链段将发生运动。 在熔纺中可能存在，而在湿纺纤维中可能短或根本没有，这是因为生产上要使温度高于玻璃化温度。 （2）第Ⅱ区（形变区，真正拉伸区） 此区中T＞Tg → 链段发生运动 → 当σ＞σy时产生塑性形变 → 纤维将逐渐细化 → A↓→ V(L)逐渐增加↑ → dV(L)/d L＞0。 但速度梯度的分布不均匀，即加速度不均匀，即有Ⅱa区d2V(L)/d L2 ＞0和Ⅱb区d2V(L)/d L2＜0之分。 a、由于开始时取向度Δn较小 → 形变量较大 → A↓的程度增加↑→ V(L)↑的程度增加↑→ d2V(L)/d L2 ＞0 →Ⅱa区； b、随拉伸的进行 → Δn↑→ A↓的程度减小↓→ V(L)↑的程度减小↓→ d2V(L)/d L2＜0 →Ⅱb区； c、随拉伸的进一步进行 → Δn↑↑→ σy↑→ σy＞σ时 → 拉不动 → A恒定→ 结束拉伸。 （3）第Ⅲ区（拉伸纤维松弛区） 3、拉伸线上的特点 （1）与熔纺一样 与熔纺一样，存在一个拐点。 （2）与熔纺不一样 与熔纺不一样，此拐点可以移动。 熔纺中，纺丝线上温度下降，拐点不会移动；而在拉伸中除加热外，还有拉伸产生热效应，使温度升高，拐点（拉伸点、拉伸区）会移动，故生产上要使拐点在中间。 （二）连续拉伸的动力学 1、拉伸线上的张力分布 2、拉伸线上的应力分布 （1）截面积不变时 由于σR＝FR /A，故拉伸应力分布同张力分布相对应。 （2）截面积变化时 由于在前、后辊的拉伸机上张力一样，而截面积减小，故拉伸应力增加。 3、拉伸线上的拉伸点 （1）拉伸点出现的条件 温度T↑→ 屈服应力σY↓→ 当σR ＞σY → 细颈 → 有拉伸点。 （2）拉伸点固定的方法 在生产上，使此点固定在第一出辊（或盘）不远的油（水）浴槽中。 具体方法是：降低后几辊的温度T↓→ σY↑，然后在介质中加热 → T↑→ σY↓→ σR＝σY时 → 屈服 → 拉伸点。 总而言之，凡是影响屈服应力σY的因素，均可固定拉伸点。 4、拉伸张力的影响因素 主要有拉伸条件和初生纤维的组成结构，影响拉伸张力。 （1）拉伸温度 拉伸温度T↑→ FR↓； （2）拉伸倍数 拉伸倍数R↑→ FR↑； （3）拉伸速度 拉伸速度vR↑→ FR↑（vR本身较小时）、FR↓（vR本身较 大时）； （4）分子量 分子量M↑→ FR↑； （5）溶剂浓度 溶剂浓度C↑→ FR↓。 9.1.4 拉伸过程中应力－应变性质的变化 1、应变 （1）应变小时 伸长率用拉伸后的伸长与原长之比表示。即有： εc＝(L－L0)/L0＝ R－1 （R＝L/L0=v2/v1） εc：工程应变、柯西（Cachy）应变。 （2）应变大时 伸长率用瞬时伸长率之和表示。即有： εH＝∫L0L(dL/L)＝㏑(L/L0)＝㏑R ＝㏑(εc +1) εH：真应变、亨基（Henky）应变。 2、应力 （1）真实应力 是指用试样的瞬时截面积计算的应力，有如下关系式： σ＝ F/A （2）许用应力 许用应力又叫工程应力，是指用试样的原始截面积计算的应力。即有如下关系式： σa＝