帘线用涤纶工业丝低应变区结构与性能研究

论文题目: 帘线用涤纶工业丝低应变区结构与性能研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 纺织材料

作者: 吕晶

导师: 王善元

关键词: 涤纶工业丝,模量应变曲线,微细结构,结晶,收缩,纺丝

文献来源: 东华大学

发表年度: 2005

论文摘要: 涤纶工业丝不但具有普通涤纶良好的化学稳定性,还具有高强度,高模量,低延伸,耐冲击,耐疲劳,耐热性好等优良的物理机械性能。涤纶工业丝主要作为橡胶骨架材料,研究表明,涤纶工业丝模量随应变的增加发生非常明显的变化。在模量的最低区2%～5%应变范围内,正是轮胎帘线使用时经常持续的应变范围并且帘线在轮胎制造和使用过程中也经受了高温以及形变。因此,研究此应变区域提供抵抗形变能力的结构内容,及如何提高此应变区域的模量,研究如何抑制模量随温度升高而下降,并降低热收缩率是获得优异力学性能轮胎帘线的关键问题。 本论文首先对帘线用PET工业丝力学性能表征形式和指标进行研究。对表征帘线用纤维力学性能的指标:应力—应变曲线、初始模量、特定伸长负荷或特定负荷的伸长、模量—应变曲线等进行评价。重点研究PET工业丝模量—应变曲线的表征方法,并制定相应的指标,能够较全面的反应帘线用PET纤维的力学性能。 测定常温及轮胎使用温度下不同种类涤纶工业丝的模量—应变曲线以及其它力学性能。分析不同涤纶工业丝力学性能尤其是使用应变2%～5%区域的模量变化以及模量随测试温度的变化。 运用WAXS,DSC,DMA等现代测试方法测定不同种类涤纶工业丝的结晶度、晶胞参数、非晶取向系数、缚结分子百分数、取向度等结构参数。结合结构参数对涤纶工业丝的力学性能、热性能、动态力学性能进行分析,确定获得尺寸稳定形涤纶工业丝以及提高使用应变区(2%～5%)模量所要具备的结构内容。 重点研究HMLS涤纶工业丝的力学性能并解释模量—应变曲线变化的原因。测试获得锦纶工业丝、芳纶、高强聚乙烯长丝、碳纤维、高强粘胶长丝的模量—应变曲线,结合其各自的微细结构特征对曲线进行分析,为进一步在超分子结构基础上研究涤纶工业丝的模量—应变曲线奠定基础。纤维微细结构分析在这些条件下纤维模量变化的原因。通过红外光谱测试并结合HMLS涤纶工业丝结构参数分析拉伸过程中使用应变区域模量下降的原因。 在结构研究的基础上,采用高粘度聚酯切片在国产纺丝机和牵伸机上进行熔融纺丝(通过对机器进行适当的改进),通过调整纺丝速度、牵伸倍数、冷却过程等来控制聚酯长丝的结构、性能,获得性能稳定良好的轮胎用聚酯长丝。

论文目录:

第一章 绪论

第一节 涤纶工业丝发展概况及存在的问题

第二节 轮胎加工、使用过程中的生热及应变

第三节 涤纶工业丝结构模型

3.1 橡胶弹性模型

3.2 Takayanagi模型

3.3 三相模型

3.4 其它模型

第四节 涤纶工业丝制备新技术

第五节 本论文的内容及创新点

第二章 涤纶工业丝力学性能的研究

第一节 涤纶工业丝力学性能表征方式

1.1 应力-应变曲线

1.2 模量-应变曲线

1.3 真应力-应变曲线上的五个特殊点

1.4 特定伸长负荷或特定负荷的伸长

第二节 工业用PET长丝模量—应变曲线拟合方法的研究

2.1 试验

2.2 数据处理

2.3 曲线的获得与分析

第三节 工业用PET纤维力学性能测试与表征

3.1 试验仪器及试验条件

3.2 力学性能

本章小结

第三章 PET工业纤维低应变区性能与微细结构的关系

第一节 涤纶工业纤维的结构参数测试方法

1.1 密度

1.2 X衍射法测定纤维结晶度及晶粒尺寸

1.3 纤维取向度的测试—测定纤维的声速

1.4 非晶区取向函数

1.5 无定型区体积V_(AM)、晶区体积V_c及自由体积V_f

1.6 拉伸纤维缚结分子

第二节 PET工业纤维拉伸行为与结构参数的关系

第三节 PET工业丝热学性能与结构的关系

3.1 PET工业丝热收缩研究

3.2 涤纶纤维收缩动力学理论基础及测试分析

3.3 涤纶工业丝热收缩性能与结构的关系

3.4 讨论

第四节 PET工业丝动态力学性能与结构分析

本章小结

第四章 HMLS涤纶工业丝力学性能及模量变化的研究

第一节 几种高性能工业用纤维模量-应变曲线研究

第二节 HMLS涤纶工业丝力学性能研究

第三节 涤纶工业丝拉伸过程中大分子变化的研究

3.1 前言

3.2 PET纤维特征谱带分析

3.3 涤纶工业丝拉伸过程中大分子变化的研究

本章小结

第五章 HMLS涤纶工业丝生产技术及实验室制备

第一节 HMLS涤纶工业丝生产技术及新发展

1.1 高粘度切片的制备

1.2 熔融纺丝方法

1.3 溶液纺

1.4 后处理工艺

1.5 HMLS涤纶工业丝的工艺特点

第二节 原料选择、纺丝工艺及后牵伸参数

2.1 原料

2.2 设备

2.3 纺丝工艺、牵伸工艺参数确定

第三节 性能结构测试及分析

本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表论文

致谢

发布时间: 2006-05-09

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