Научные основы процесса упрочнения ПЭТФ-нитей при ориентационном вытягивании и высокоскоростном формовании

• Автор: Геллер, Владимир Эмануилович
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 233 с. : 17 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Объекты и методы исследования

Основная часть

Раздел 1. Динамика, структурообразование и упрочнение

при ориентационном вытягивании ПЭТФ-нитей.

1.1. Динамика процесса вытягивания ПЭТФ-нитей.

1.2. Структурообразование и упрочнение при вытягивании ПЭТФ-нитей.

1.3. Связь структуры с деформационно-прочностными свойствами ПЭТФ-нитей.

Раздел 2. Релаксационные свойства, связь со структурой и обоснование приемов ориентационного упрочнения ПЭТФ-нитей.
Раздел 3. Динамика, структурообразование, особенности деформирования и возможности упрочнения ПЭТФ-нитей при высокоскоростном формовании.
3.1.Динамика и особенности процесса высокоскоростного формования ПЭТФ-нитей.
3.2.Структурообразование ПЭТФ-нитей при высокоскоростном формовании.
3.3.Особенности деформирования ПЭТФ-нитей при высокоскоростном формовании.
3.4.Сравнение структурообразования ПЭТФ-нитей и возможностей упрочнения при высокоскоростном формовании и вытягивании.
3.5.Структура и деформационно-прочностные свойства ПЭТФ-нитей при высокоскоростном формовании.
Раздел 4.Технологические аспекты высокоскоростного формования, новые разработки, перспективные направления развития ПЭТФ-нитей.
4.1.Анализ технологических особенностей процесса высокоскоростного формования ПТФ-нитей
4.2.Технологические особенности получения микрофиламентных нитей при высокоскоростном формовании ПЭТФ-нитей.
4.3.Получение ПЭТФ-нитей по совмещенным (однопроцессным) и раздельным схемам.
4.4.Перспективные направления развития получения ПЭТФ-нитей с использованием высокоскоростного формования

Основные практические итоги работы

Выводы

Библиографический список

Приложения:

Приложение 1. Справка по освоению выпуска полиэфирных текстильных нитей по однопроцессной схеме методом высокоскоростного формования с термонагревателями.
Приложение 2. Заключение по отработке и освоению получения полиэфирных высокоусадочных нитей
Приложение 3. О передаче технологического задания на изготовление установки для выпуска полиэфирной мононити.
Приложение 4.0своение выпуска полиэфирной комбинированной пневмосоединенной нити.
Приложение 5.3аключение по переработке в трикотажные полотна полиэфирной нити, полученной высокоскоростным формованием с использованием эффекта самоупорядочения.
Приложение б.Разработка и освоение полиэфирных профилированных нитей.

Введение
Производство полиэфирных волокон и нитей на основе полиэтилентерефталата (ПЭТФ) развивается в мире опережающими темпами по сравнению с другими химическими волокнами. Суммарный мировой выпуск полиэфирных волокон всех видов уже превышает 40 млн т, в том числе нитей, являющихся одним из основных видов текстильного сырья, составляет более половины. Столь впечатляющее развитие обусловлено высочайшими функциональными свойствами ПЭТФ-нитей, определяющими стабильный потребительский спрос. ПЭТФ-уникальный полимер, который, благодаря физико-химическим особенностям строения, позволяет широко варьировать структурномеханические и потребительские свойства получаемых нитей.
Современные технологические процессы производства ПЭТФ-нитей в мире и тенденции их развития основаны на высоких скоростях и совмещенных процессах, на расширении ассортимента и широком варьировании деформационно-прочностных и потребительских свойств продукции.
С этих позиций соискателем анализируются два основополагающих и взаимосвязанных процесса современной технологии: ориентационное упрочнение при вытягивании и высокоскоростном формовании ПЭТФ-нитей. Постановка работы обусловлена необходимостью изучения тех особенностей указанных процессов, которые наиболее важны для развития технологии и разработки приемов направленного изменения свойств ПЭТФ-нитей, включая упрочнение при высоких и сверхвысоких скоростях формования. В данной работе процессы ориентационного вытягивания и высокоскоростного формования рассматриваются раздельно, но в тесной взаимосвязи. Автор исходил из предпосылки, что упрочнение при высокоскоростном формовании должно базироваться на основных закономерностях ориентационного вытягивания нитей. С учетом этого изучались общность и различия динамики и структурообразования указанных процессов.
В основе разработки и развития всех технологических процессов лежат базовые закономерности ориентационного упрочнения ПЭТФ, которые в настоящей работе впервые систематизированы и существенно дополнены новыми научными данными.
Изучение процесса упрочнения на различных технологических объектах при ориентационном вытягивании и высоких скоростях формования является главной научной идеей в данной работе, определяя целостность, взаимосвязь исследований и их единую направленность.

Рис. 1.2.3. Структурная модель вытянутой ПЭТФ-нити:
1 - вытянутой вблизи Тс ; 2 - вытянутой нити выше Тс (с — большой период; к - длина кристаллита; а и б- длина аморфной и переходной областей).
Поскольку при вытягивании вблизи Тс (65 ) кристаллизации не происходит, то отсутствует и большой период, включающий длину аморфных и кристаллических участков. При вытягивании выше Тс (в нашем случае 95°) и кристаллизации появляется большой период (С), включающий кристаллические (к), аморфные (а ) и участки с переходной структурой (б). На данной схеме указаны конформеры в, 'Г), Тг, Тз.
Из проведенного нами рентгеноструктурного анализа определяли размеры аморфных, переходных и кристаллических областей. В зависимости от температурнодеформационных условий вытягивания, большой период (С) составляет около 11-14 нм, в т.ч.: продольные размеры кристаллитов (к) - около 7-10 нм, длина аморфных участков (а) - около 1,2-1,7 нм, переходных участков (8) - около 2,4-2,9 нм. Указанные размеры зависят от условий формования и вытягивания. Длина элементарного звена ПЭТФ в областях с промежуточной упорядоченностью около 1,03 нм, что весьма близко к величине периода идентичности кристаллической ячейки (1,075 нм) ПЭТФ. Следовательно, длина переходных участков включает 2-3 элементарных звена, что соответствует почти плоской конфигурации цепей с некоторьми азимутальными нарушениями ароматических циклов.
Как следует из наших данных [8], переходные области могут играть важную роль в упрочнении, что совпадает с данньми [56]. Кристаллиты и переходные области придают жесткость системе, влияя на прочность. В то же время, переходные и аморфные участки нельзя рассматривать автономно. Это доказывается тем, что вытягивание в несколько стадий приводит к увеличению Тг за счет перехода Т[—>Тг и дополнительному упрочнению нити. Общий фактор ориентации Г можно выразить: