Структурные превращения и характеристики механических свойств при ориентационном вытягивании полиэтиленовых нитей

• Автор: Васильева, Валерия Владиславовна
• Шифр специальности: 05.17.06, 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 190 с. : ил.

Содержание работы

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Получение волокон и нитей из полиэтилена и основные области их

применения

1.2.Структура и механические свойства полиэтилена.

1.2.1 Особенности строения неориентированного полиэтилена

1.2.2 Структура ориентированного полиэтилена.

1.2.3 Механические свойства полиэтилена.

1.3 Цель и задачи исследования

Глава 2. Методическая часть.

2.1 Получение полиэтиленовых пленочных нитей и основные характеристики исходных реакторных порошков.
2.2 Методы исследований.
2.2.1 Механические испытания
2.2.2 Низкочастотная рамановская спектроскопия
Глава 3. Изучение деформационнопрочностных свойств пленочных нитей различных кратностей вытяжки, полученных из полиэтилена с различной молекулярной массой.
3.1 Диаграммы растяжения пленочных нитей различных кратностей вытяжки при комнатной температуре, полученных из полиэтилена с различной молекулярной массой.
3.2 Ползучесть и эластическое восстановление пленочных нитей предельной кратности вытяжки, полученных из полиэтилена с различной молекулярной массой
3.3 Анализ компонентов деформации пленочных нитей предельной кратности вытяжки, полученных из полиэтилена с различной молекулярной массой
3.4 Изучение деформационнопрочностных свойств пленочной нити предельной кратности вытяжки при различных температурах, полученной из высокомолекулярного полиэтилена.
3.4.1 Термомеханические кривые пленочной нити предельной кратности вытяжки, полученной из высокомолекулярного полиэтилена
3.4.2 Диаграммы растяжения пленочной нити предельной кратности вытяжки при различных температурах, полученной из высокомолекулярного полиэтилена.
3.4.3 Влияние низких температур на упругорелаксационные свойства пленочной нити предельной кратности вытяжки, полученной из высокомолекулярного полиэтилена.
3.5 Определение активационных параметров ползучести пленочной нити предельной кратности вытяжки, полученной из высокомолекулярного полиэтилена.
3.6 Выводы к гл.
Глава 4. Изучение структуры полиэтиленовых пленочных нитей различных кратностей вытяжки, полученных из полиэтилена с различной молекулярной массой.
4.1 Изучение структуры полиэтиленовых пленочных нитей методом низкочастотной спектроскопии комбинационного рассеяния область продольной акустической моды
4.2 Изучение трансформации структуры полиэтиленовых пленочных нитей под нагрузкой методом низкочастотной спектроскопии комбинационного рассеяния область продольной акустической моды.
4.3 Выводы к гл. 4.
Глава 5. Изучение взаимосвязи исходной структуры реакторных порошков высокомолекулярного полиэтилена и свойств пленок, полученных из этих
порошков.
5.1 Изучение распределений выпрямленных сегментов цепей, полученных методом низкочастотной спектроскопии комбинационного рассеяния, в
пленках, закристаллизованных из расплава и из геля высокомолекулярного
полиэтилена
5.2 Влияние морфологии реакторных порошков на структуру и механические свойства полиэтиленовых пленок, закристаллизованных из расплава высокомолекулярного полиэтилена
5.3 Выводы к гл. 5.
Общие итоги работы.
Список использованной литературы


Установлено , что основным параметром, определяющим толщину как кристаллического сердечника Ьк, так и межламелярной области Ьд, является температура кристаллизации Ткр, а точнее от степени переохлаждения АТ чем меньше АТ, тем больше Ь, причем увеличение толщины кристаллического сердечника происходит быстрее, чем толщины неупорядоченной области. Большое влияние на соотношение этих областей оказывает также молекулярная масса М,,. Многочисленные экспериментальные данные показывают, что такие практически важные свойства ориентированных и неориентированных полимеров, как механические, сорбционные, теплофизические и т. Согласно принятым представлениям , неупорядоченные складчатые межламелярные прослойки, заключенные между кристаллическими сердечниками двух соседних ламелей, могут включать рис. Эти данные находятся в соответствии с результатами исследований, выполненных с помощью нейтронного рассеяния . КВЦ. Примерами КВЦ являются структуры типа шишкебаб рис. За, мостиковая рис. Рис. В результате своеобразной организации кристаллитов могут быть получены более сложные образования сферолиты, дендриты, аксиалиты, монокристаллы и т. Сферолитизация один из самых распространенных способов кристаллизации. К настоящему времени накоплено большое число экспериментальных данных в отношении строения сферолитов , , . Характерной особенностью сферолитных структур является наличие центразародыша, из которого радиально расходятся ламели, составляющие сферолнт. Диаметр сферолитов зависит от степени переохлаждения и может варьировать в широких пределах от нескольких до сотен микрон . Ламелярные образования, составляющие сферолит, связаны большим количеством проходных молекул . Растущие поверхности сферолитов соприкасаются между собой и при этом молекулы из одного сферолита могупг проникать в другой, что обеспечивает их связанность. Ламели соседних сферолитов между собой разориентированны, так что в среднем образец имеет изотропное строение. Как уже говорилось выше, исходная надмолекулярная структура полимеров, возникающая в процессе формования, оказывает влияние на их прочностные и деформационные свойства . На основании исследований, проведенных в работах , , , можно сказать, что механические характеристики, такие как прочность и жесткость образцов ПЭ в неориентированном состоя нии, существенно зависят от типа надмолекулярной структуры, которая, в свою очередь, определяется условиями кристаллизации. Было обнаружено, что прочность образцов, полученных из пленок с мслкосферолитной структурой закалка пленки при 8 К, почти в два раза превышает прочность образцов, вытянутых из пленок с исходной ламслярной структурой кристаллизация при 3 К. Эта разница сохраняется и после ориентационной вытяжки . Структура ориентированного полиэтилена Широкое практическое применение синтетические материалы получили, находясь в ориентированном состоянии, которое характеризуется расположением молекул преимущественно вдоль одного направления, что в свою очередь, приводит к анизотропии свойств волокнистого материала. Предельным случаем ориентированного состояния является параллельная укладка всех макромолекул вдоль оси растяжения, однако в реальных полимерах в ориентированном состоянии макромолекулы не выпрямляются полностью, а частично сохраняют складчатые конформации, характерные для изотропного состояния полимера. Как отмечалось выше, в настоящее время существует два основных способа получения ориентированных структур, одним из которых является ориентационное вытягивание, которое заключается в ориентировании молекулярных цепей при вытягивании твердых полимеров. Вытягивание основной технологический прием создания ориентированных синтетических волокон и нитей. Процесс развития деформаций при ориентационной вытяжке приводит к изменению структурных форм на всех уровнях надмолекулярной организации. В результате вытяжки образуется фибриллярная структура полимера. В работе показано , что свойства ориентированного продукта зависят как от типа исходной структуры, так и от условий вытяжки. Образование микрофибрнллярной структуры ориентированных полимеров начинается с момента прорастания шейки, что приводит к расположению микрофибрилл в направлении оси ориентации и к повышению прочности полимеров. Рядом авторов было показано, что ориентация в то же время сопровождается многочисленными разрывами макромолекул .