任务2-1 涤纶纺丝对涤纶性能的影响(课件）-《服装材料》同步教学（中国纺织出版社）(1).pptxVIP

;主要内容;;1.涤纶的生产;;高分子聚合物的结构可分为分子链结构和分子间结构。

分子链结构决定了聚合物的基本特性。

分子间结构又称为超分子结构或聚集态结构。

聚集态结构是研究单位体积内许多分子链之间的几何排列关系。

聚集态结构是加工过程形成的，有必要研究聚集态结构对聚酯纤维的加工过程。;（1）分子链的结构

典型高聚物的分子是按链状排列成大分子的，所以分子结构又称链结构。

链结构又称一级结构，它表明一个分子链中原子或基团的几何排列情况。

链结构包括单个高分子内一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构。

高分子的链结构是反映高分子各种特性的最主要的结构层次，直接影响聚合物的某些特性，如熔点、密度、溶解性、黏度、黏弹性等。;（1）分子链的结构

①组成和构造

聚对苯二甲酸乙二酯（PET）的分子链结构可用下列分子式表示∶

大分子链中的基本链节有如下结构：

;PET大分子的两端有两个相同的羟乙基，中间一个苯环，每个重复单元由酯基连接成为对称苯环结构线型大分子。

对苯二甲酯乙二醇酯的结构具有对称性，在缩聚形成大分子时，这种对称的结构能促使各种官能团沿着大分子C—C主链的两侧整齐排列，表现出高度的几何规整性。

这一分子结构特点决定了PET纤维不同于其他合成纤维的很多特性。;PET大分子间会有很多C—C，在热态下可能有大量的构象特征。对于PET分子链而言，完全伸直的平面锯齿形结构是能量最低的构象。这种结构有利于相邻的大分子彼此镶嵌堆砌，也就是说PET大分子有紧密的敛集能力。;PET分子结构的重要特征是重复单元中含有柔软的链段和移动困难的苯环。酯基和苯环形成共轭的整体，链绕刚性基团自由旋转时，柔软的链段不能单独转动，只能和苯环作一个共同的整体一起振动。原因是苯环上的π电子云与脂肪链上的碳电子云的形成了共轭体系，阻碍脂肪链上的碳原子的自由旋转。

因此，PET大分子链表现出很大的刚性，使PET纤维表现出一些固有的特征，如熔点较高、纤维的刚性较大、强度较高等。;成纤PET的平均相对分子质量不能低于13000。

对于PBT来说，平均相对分子质量在15000???上才有良好的成纤性能。

聚酯的相对分子质量也不能过高，否则将造成熔体黏度过大，纺丝困难。一般说来，对于纤维级PET的聚合度应在100左右，分子链长度约为107.5nm，相对分子质量约20000。

制造高强度产业用丝的聚酯，平均聚合度应更高一些，平均相对分子质量约为30000，分子链长度150~200nm较为合适。

对于成纤高聚物，除要求具有一定相对分子质量，还应研究其相对分子质量分布。通常用相对分子质量分布宽度来表征相对分子质量分布状况，一般说来，相对分子质量分布窄的聚酯熔体或切片的可纺性好，分布较宽的聚酯可纺性差。;（2）聚集态结构

聚集态结构，也称物理结构、分子外结构、超分子结构、凝聚结构

晶态结构：晶态结构PET在玻璃化转变温度（Tg）以上至熔点（Tm）的温度范围内，或从溶液中析出时，分子链相互作用就会按严格的次序规整地排列起来，形成结晶结构。

非晶态结构：处于熔融态或从熔体迅速冷却得到的玻璃体，是完全的非晶状态，非晶态结构为无规线团模型。PET分子链在基体的非晶态结构中是无干扰的，呈无规构象。大分子呈旁式构象。非结晶聚酯保留原液体特征，通常外观是透明的。;（2）聚集态结构

取向结构：在某些外场（如拉伸应力或剪切应力）作用下，半结晶性PET，分子链、链段或微晶可以沿着外场方向有序排列，称为取向，形成一种新的聚集态结构叫取向态结构。这种结构的主要特征是各向异性，致使材料在不同方向上力学、热学和光学等性能发生了显著差异。因此取向效应对制品的设计、加工和应用都是十分重要的。

;（2）聚集态结构

由于高聚物的取向状态在热力学上是一种非平衡态，一旦外场除去，分子的热运动将使有序结构自发地趋向无序化，这种过程称解取向。为了维持取向状态，获得取向材料，必须在取向后把温度迅速降至玻璃化温度以下，使分子和链段的运动冻结起来。

取向条件如温度、拉伸速度等的不同，高聚物的取向单元也不同。如在高弹态下，拉伸可以使链段取向，即链段沿外场方向平行排列，但整个分子链的排列仍然是杂乱的。在黏流态下，外力使分子链取向，即整个分子链均沿外场方向平行排列。对于结晶高聚物来说，还存在着微晶的取向，即伴随着晶片倾斜、滑移过程，取向中聚集态发生的变化取决于结晶高聚物的类型以及取向条件。;（3）PET的性质

1）外观、密度、吸湿性：

PET的外观与结晶状态有关，当PET熔体迅速冷却时，就形成非结晶聚合体，是无色透明的固体。当PET结晶时就失去透明性和光泽，转变为乳白色固体。

聚酯纤维放置在温度为25℃、相对湿度为65%的大气中一星期，吸水率为0.4%；在25℃水中浸一星期后取出，吸水率为0.8%。;（3