Badanie materiałów tekstylnych w różnych temperaturach pod kątem struktury wewnętrznej i właściwości prawa zmian, dla ich rozsądnego przetwarzania i prawidłowego użytkowania, ma istotne znaczenie. Właściwości włókna w punkcie przejścia temperatury przed i po wydajności są znacząco różne, przy czym należy scharakteryzować inny punkt przejścia temperatury. Z treści opracowania wynikają głównie właściwości termodynamiczne, kształtowanie termiczne, uszkodzenia termiczne.
Właściwości termodynamiczne, odnoszą się do procesu zmiany temperatury, właściwości mechanicznych materiałów tekstylnych wraz ze zmianą ich właściwości. Struktura wewnętrzna zdecydowanej większości materiałów włóknistych jest budową dwufazową, co oznacza współistnienie fazy krystalicznej (strefa krystaliczna) i fazy amorficznej (strefa amorficzna). W przypadku fazy krystalicznej strefy krystalicznej pod wpływem ciepła jej stan termodynamiczny ma dwa rodzaje: jeden to stan krystaliczny po stopieniu, którego właściwości mechaniczne objawiają się jako sztywne ciało i ma cechy wysokiej wytrzymałości, wydłużenie jest małe, moduł jest duży; drugi to stan stopiony po stopieniu, którego właściwości mechaniczne objawiają się lepką bryłą płynącą. Można je rozróżnić na podstawie temperatury topnienia. W przypadku fazy amorficznej strefy amorficznej pod wpływem ciepła jej stan termodynamiczny ma odpowiednio stan kruchego fałdowania, stan szklisty, wysoką elastyczność i stan lepkiego płynięcia, w zależności od wielkości odkształcenia, zdolność do wykorzystania temperatury przejścia kruchego fałdowania , temperatura zeszklenia, temperatura przejścia w stanie lepkim do podziału.
1.Termodynamika materiałów włóknistych, trzy stany
W przypadku polimerów liniowych temperatura przejścia lepkiej fazy amorficznej materiału i temperatura topnienia fazy krystalicznej często nakładają się na siebie, trudno je rozróżnić, dlatego pomiar właściwości termodynamicznych włókna jest pierwszą zmianą faza amorficzna zmian, która objawia się typowymi krzywiznami włosów pokazanymi na rycinie 1.
Rysunek 1 Typowa krzywa termodynamiczna materiału włóknistego
Rysunek 1 przedstawia zdolność włókien do odkształcenia (linia ciągła) i moduł sprężystości przy rozciąganiu (linia przerywana) w warunkach stałego naprężenia, wraz z procesem zmiany temperatury, punktem zwrotnym dla temperatury zeszklenia Tg i temperaturą przejścia w stanie płynięcia Tf oraz temperaturą przejścia strefa, w której znajduje się polimer amorficzny, ma mechaniczną charakterystykę trójstanową. Wśród nich większość włókien syntetycznych ma bardziej oczywiste właściwości mechaniczne w trzech stanach, podczas gdy włókna naturalne (bawełna, len, wełna, jedwab) i regenerowane włókna celulozowe itp. w pewnym tempie temperatury (wysoka temperatura) nie wykazują bardziej oczywistych i charakterystyka stanu lepkiego przepływu, ale bezpośredni rozkład, karbonizacja.
Przetłumaczone za pomocą www.DeepL.com/Translator (wersja bezpłatna)
1, stan szkła
W stanie niskiej temperatury energia ruchu termicznego makrocząsteczek we włóknie przez dolną część, ruch jednostek w podstawie, ogniwach, krótkich rozgałęzionych łańcuchach i innych krótkich jednostkach, łańcuch znajduje się w stanie „zamrożonym”, ruch lokalnych wibracji przenosi długość wiązania, zmienia się kąt wiązania. Dlatego moduł Shena przy rozciąganiu włókna jest bardzo wysoki, ma wysoką wytrzymałość, zdolność do odkształcania jest bardzo mała, a oprócz siły zewnętrznej odkształcenie szybko znika, włókno jest twarde i kruche, podobnie jak właściwości mechaniczne szkła, więc nazywa się to stanem przeszklonym (lub stanem twardego szkła). Wraz ze wzrostem temperatury zwiększa się rozmiar jednostki silnikowej, segmenty łańcucha makrocząsteczek włókna mają pewną zdolność do cofania się, włókno wykazuje pewną elastyczność, wytrzymałość, siłę widać w przypadku odkształcenia plastycznego, to Stan ten jest często określany jako stan miękkiego szkła (lub znany jako wymuszona wysoka elastyczność), w którym zdecydowana większość włókien w temperaturze pokojowej znajduje się w tym stanie.
Zamrożenie ogniw łańcucha, segmentów łańcucha, obrotu głównego łańcucha i podstawy bocznej nazywa się stanem kruchego złożenia.
Temperatura zeszklenia włókien tekstylnych jest przeważnie wyższa niż temperatura pokojowa, więc w temperaturze pokojowej ubrania mogą zachować pewien stopień wytrzymałości na rozciąganie i sztywności, np. temperatura szkła spandex poniżej -40 stopnia C (typ polieterowy -70 stopień C ~ -50 stopień C) w otoczeniu o doskonałej elastyczności.
2, stan wysokiej elastyczności
Gdy temperatura w dalszym ciągu wzrasta powyżej pewnej temperatury (temperatura zeszklenia Tg), moduł sprężystości włókna nagle maleje, a włókno pod wpływem małej siły powoduje duże odkształcenie i gdy siła zewnętrzna zostaje zniesiona , deformacja szybkiego powrotu do zdrowia. Na krzywej „temperatura – odkształcenie” lub „temperatura – moduł” pojawia się obszar platformy, zachowanie mechaniczne tego przedziału jest podobne do właściwości mechanicznych gumy, stan mechaniczny włókna nazywany jest stanem wysokiej elastyczności lub stanem gumy. Z mechanizmu ruchu molekularnego, w tej temperaturze w obrębie łańcucha makrocząsteczkowego włókna został „rozmrożony”, łańcuch można obracać wokół głównej osi łańcucha, dzięki czemu makrocząsteczki łatwiej się zwijają, prostują odkształcenie, a odkształcenie jest również łatwe wygenerować poprzez ruch termiczny łańcucha w celu przywrócenia pierwotnej formy. Jest to unikalny stan mechaniczny polimeru, istotą odkształcenia sprężystego jest ruch łańcuchowy makrocząsteczki rozciągającej i ruch zawijający o makrowykonaniu.
3, stan lepkiego przepływu
Gdy temperatura w dalszym ciągu wzrasta do określonej temperatury (temperatura przejścia w przepływie lepkim Tf), następuje termiczny ruch makrocząsteczek w celu pokonania sił międzycząsteczkowych, jednostka ruchu z segmentów łańcucha w celu rozszerzenia się do łańcucha makrocząsteczek, makrocząsteczki, które można zobaczyć pomiędzy poślizgiem względnym, zdolnością do odkształcenia znacznie wzrastającą i nieodwracalną. Włókna tekstylne występują w lepkim, płynnym stanie płynnym. Ten mechaniczny stan włókna nazywany jest lepkim stanem płynięcia. Gdy stopień polimeryzacji makrocząsteczek jest bardzo wysoki, międzycząsteczkowe użycie siły jest bardzo duże, splątanie między makrocząsteczkami jest poważne, względny poślizg między cząsteczkami jest bardzo trudny, nie będzie stanu lepkiego przepływu.
Powyższe z punktu widzenia kinematyki molekularnej opisuje trzy stany termodynamiczne, z punktu widzenia fazowego stan szklisty, wysoka elastyczność i stan lepkiego przepływu są fazą niekrystaliczną, czyli układem makrocząsteczek pomiędzy stanem stan losowy (nieuporządkowany, amorficzny).