Большая техническая энциклопедия
0 1 3 5 8
D N
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
Н- НА НЕ НИ НО НР НУ

Нагревание - волокно

 
Нагревание волокна свыше 500 С вызывает постепенную потерю кристаллизационной воды, что сопровождается снижением прочности асбеста.
Зависимость прочностных свойств волокна полипиромеллитимида ди-аминодифенилоксида от скорости нагружения.| Зависимость прочности при растяжении волокна полипиромеллитимида диаминодифенилоксида от температуры.| Зависимость модуля упругости волокна из полипиромеллитимида диаминодифенилоксида от температуры.| Химическая стойкость ароматических полиимидных волокон при 100 С. При нагревании волокна на воздухе при 283 С прочность при растяжении резко понижается только в начальный период. Уменьшение механической прочности полиимидного волокна при термообработке ниже 425 С на воздухе связано с хрупкостью, развивающейся за счет сшивания полимера. Характеристическая вязкость полиимидов возрастает с увеличением времени термообработки вплоть до точки гелеобра-зования.
При нагревании волокна вблизи пламени оно плавится и образует твердый шарик. Последний с трудом воспламеняется и горит коптящим пламенем, издавая ароматный запах. Под микроскопом элементарные волокна имеют цилиндрическую форму.
Кривые изометрического нагрева волокна нитрон ( нить.| Диаграммы растяжения волокна нитрон при различных температурах ( цифры на кривых - температура в РС. скорость растяжения равна 1 3 10 а с 1.| Диаграмма растяжения волокна каш. При нагревании волокна в изометрических условиях ( при постоянной длине) в волокне возникают напряжения. Эти кривые для различных волокон отличаются друг от друга числом максимумов ( одни, два или три) и их величиной.
При нагревании волокна типа 2, ядро которого содержит найлон-6 6, а оболочка - найлон-6 ( волокно гетерофил), под давлением выше температуры размягчения найлона-6 происходит сплавление отдельных нитей в точках их перекрещивания и получается нетканый материал, особенно пригодный для изготовления ковров, обивки мебели и занавесей.
При нагревании волокон типа перлон с тиосульфатом натрия при 220 выделяется двуокись серы, которую можно обнаружить в газовой фазе соответствующей индикаторной бумагой.
При нагревании нативного волокна эластоидина, помещенного в воду, в области 65 С происходит значительное одноосное сокращение; при последующем охлаждении ( при отсутствии растягивающей силы) волокно удлиняется примерно до половины начальной длины. После первоначального сокращения процесс можно повторять циклически с чередованием сокращений несколько выше 65 С и удлинений при охлаждении. Рентгенограмма сократившегося волокна содержит только аморфное гало, тогда как для нативного или отрелаксированного волокна получаются характерные для ориентированной структуры коллагена рентгенограммы.
Большое влияние оказывают также условия нагревания вытя гиваемых волокон. Как было показано ранее6, передача тепла движущимся волокнам от гладких поверхностей нагревательных элементов приводит к подплавлению волокон и к снижению Т0 и максимально достижимой прочности нитей.
Вследствие различной усадки компонентов при нагревании волокна оно становится извитым, причем достигнутая извитость сохраняется вплоть до температуры, при которой она была получена.
Зависимость усадки поли-этилентерефталатного волокна при 180 С от механического напряжения при различной продолжительности усадки ( в с. Другим часто встречающимся процессам термообработки является нагревание волокон в усло - виях фиксации постоянства длины. Термообработка при постоянной длине используется для получения волокон и нитей технического назначения, а также в ряде случаев для получения упрочненных волокон широкого потребления.
Влияние температуры вытяжки на физико-механические свойства волокна. Стабильное протекание процесса вытяжки может быть достигнуто только при нагревании волокна, при этом участок вытяжки фиксируется, оставаясь в пределах нагревателя. Скорость термической вытяжки в зависимости от толщины волокна изменяется в пределах 25 - 100 м / мин.

Спекание заключается в быстром ( в течение нескольких секунд) нагревании волокна при температуре около 385 С.
Зависимость усадки полипропиленовых волокон от температуры 46 ] и продолжительности нагревания. ПП) волокон очень лабильна; менее устойчивые ( смектические) кристаллические формы при нагревании волокон переходят в более устойчивые.
Применение катализаторов дает возможность осуществлять дегидрохлорирование непосредственно в процессе получения волокна на различных стадиях, связанных с нагреванием волокон. Было установлено, что при прочих одинаковых условиях, степень дегидрохлорирования определяется степенью вытяжки волокон.
Наличие в макромолекулярной цепи небольшого числа открытых ( не циклических) связей снижает величину Eit тар как при нагревании волокон эти связи рвутся в первую очередь и термостойкость уменьшается.
Количество нерастворимой я растворимой фракций в зависимости от продолжительности нагревания поликапроамида на воздухе при 200 С. Термограммы 128 ], приведенные на рис. 90, показывают существенное различие в тепловых эффектах, имеющих место при нагревании волокна полигексаметиленадипинамида в азоте и на воздухе. На обеих кривых около 100 С обнаруживается слабый эндотермический эффект, связанный с удалением влаги. На воздухе около 185 С начинается экзотермическая реакция, прерываемая около 255 С слабым эндотермическим эффектом, связанным с плавлением полимера. В азоте экзотермическая реакция полностью отсутствует, что позволяет приписать ее окислению полиамида.
При обработке волокон или изделий в газовоздушной среде необходимо учесть низкое значение коэффициента теплопередачи от газов к твердым телам, поэтому нагревание волокон до заданной температуры занимает не менее 7 - 10 с, и время их обработки ( особенно непрерывной) должно быть соответственно увеличено.
Возможные структуры пленок. Необходимо, однако, отметить, что дезориентация молекул гидратцеллюлозного волокна, подвергнутого вытягиванию после окончания процесса формования, происходящая при нагревании волокна, не является общей закономерностью.
Вымываемость волокон из фильтровальных тканей. Гораздо экономичнее соединять волокна нетканого материала термопластическим способом, так как число технологических операций при этом значительно сокращается ( весь процесс состоит из нагревания волокон и прессования волокнистого слоя), однако в этом случае обязательно применение синтетических волокон с термопластическими свойствами, в то время как клеевой способ пригоден для изготовления нетканых материалов из любых волокон.
При тепловой обработке ПАН-нитей ( из томополимера) IB среде сухого воздуха в пределах от 20 до 240 С под натяжением наблюдается постепенное снижение относительного удлинения до 160 С и неизменность этого показателя при нагревании волокон от 160 до 240 С.
Особенностью описанного моноволокна является его усадка при нагревании примерно до 100, вызываемая релаксацией материала в связи с напряжениями, возникающими при вытягивании волокна. Путем специального нагревания волокна, например на каркасе до 120, с последующим охлаждением удается устранить этот недостаток материала, сохраняя его физико-механические свойства. Исследование волокна санив70, приготовленного из сополимера хлористого винилидена с нитрилом акриловой кислоты, показало, что при указанной термической обработке происходит понижение степени ориентации макромолекул, одновременно увеличивается межмолекулярное взаимодействие.
Во время термообработок ПАН волокон происходит дальнейшее структурное преобразование полимера. При нагревании волокна выше температуры стеклования при постоянной длине или при некоторой неполной усадке освобождающиеся внутренние напряжения производят дополнительную ориентацию полимера. Более длительное нагревание в этих условиях может привести к разориентации структуры полимера. Параллельно при нагревании ПАН волокон выше 160 С начинается процесс химического превращения нитрильных групп полимера, приводящий к образованию внутренних циклов и межмолекулярных сшивок, что снижает скорость релаксационных процессов и сопровождается пожелтением волокна. Пожелтевшее волокно, как правило, имеет частично сшитую структуру и становится нерастворимым.

При холодном вытягивании полиамидных волокон с кратностью более 3 8 - 4 ( напряжение деформации при z 4 5 достигает 18 кгс / мм2 и более) могут образовываться микротрещины и дефекты, уменьшающие возможность достижения максимальной кратности вытяжки и прочности волокон. По-видимому, более рациональным является двухступенчатое вытягивание с нагреванием волокон на второй ступени или, еще лучше, вытягивание полиамидных волокон при температуре выше 140 - 150 С. В этих условиях волокно вытягивается без образования пгейки, влияние предыстории4 невытянутых волокон оказывается меньшим N и усилие вытягивания даже при больших кратностях вытяжки не превышает допустимых норм.
Относительно толстые капроновые нити технического назначения ( например, номера 10 7) подвергаются комбинированному вытягиванию: холодному и горячему. В данном случае в зоне вытягивания помещается приспособление для нагревания волокна до 150 - 180 С, представляющее собой прямоугольную пластину ( так называемый утюжок), нагреваемую электричеством.
Интенсивность малоуглового рассеяния рентгеновских лучей для поликапроамидного волокна при различных температурах ( а - кривая интенсивности фона. 1 - - 213 С. 2 - 20 С. На рис. 10.5 приведены измеренные вдоль меридиана рентгенограммы кривые интенсивности рассеянного излучения в зависимости от угла рассеяния ( ф - - - 28) для поликапроамидного волокна при различных температурах. Из рисунка и приведенных в работе данных для полиэтиленовых и полипропиленовых волокон следует, что нагревание волокон вызывает существенное изменение величины большого периода и размеров упорядоченных и неупорядоченных участков.
Схема технологического процесса формования и отделки ПВХ волокна, получаемого из растворов в диметилформамиде. Присутствие даже небольших количеств диметилформамида резко снижает термо - и светостабильность волокна. Поэтому практически полная отмывка растворителя является совершенно необходимой для проведения последующих операций, связанных с нагреванием волокна, и обеспечения высокого качества готовой продукции.
Вытягивание обычно происходит между двумя или более роликами, вращающимися с различными скоростями. Волокно проходит через горячую ванну с осадителем или через зону горячего воздуха; в некоторых случаях нагревание волокна происходит при соприкосновении с обогреваемыми роликами или поверхностями. Физические свойства зависят не только от степени вытяжки, но и от температуры, которая должна быть достаточно высокой для того, чтобы нить была термопластичной, однако не настолько высокой, чтобы вызвать склеивание волокон.
Поэтому при передаче световой энергии по световоду от высокотемпературного источника к фотодиоду необходимо предусмотреть соответствующее охлаждение световода, чтобы избежать нагревания волокон и, следовательно, потери их прочности.
При повышении температуры тепловой обработки полиамидных волокон поглощение красителя проходит через минимум при 190 - 200 С. При более высоких температурах тепловой обработки сухих волокон сорбция красителя вновь возрастает, по-видимому, вследствие того, что при 190 - 200 С скорость кристаллизации найлона 6 6 максимальная и нагревание волокон до более высоких температур при - 10.6. Зависимость усадки по - водит к снижению степени кристаллич-лиамидных нитей от температуры ности.
Влияние условий реакции фосфорилирования на содержание фосфора в модифицировааном волок. При медленном нагревании волокна ( 3 град / мин) химические превращения альдегидных групп приводят к глубоким изменениям поликапроамида. Даже при небольшом содержании привитого полиакролеина ( до 10 %) модифицированное волокно не плавится, и на его термограмме не обнаружено эндотермического эффекта в области 200 - 220 С, обусловленного плавлением полимера. При нагревании волокна до 200 С с более высокой скоростью ( 10 - 20 град / мин) структурирование сополимера протекает не по всему объему волокна и, хотя волокно по-прежнему сохраняет волокнистую структуру ( вплоть до 450 С), термограмма фиксирует тепловой эффект, ответственный за плавление поликапроамида. С увеличением содержания полиакролеина в волокне способность полимера к структурообразованию закономерно возрастает.
При термической обработке продуктов изменяются не только глобулярные белки, но и фибриллярные - в основном коллаген. Изменение коллагена не связано с денатурацией, а вызывается разрывом водородных связей между полипептидными цепочками вторичной структуры белка. При нагревании волокна коллагена сокращаются по длине в 3 - 4 раза, но значительно увеличиваются в объеме и приобретают эластичность. Все это приводит к полному нарушению фибриллярной структуры коллагена, к необратимой его дезагрегации. В результате сложный белок коллаген упрощается и переходит в более простой, хорошо растворимый в горячей воде, легче усвояемый белок - глютин.
Волокна, приготовленные по методам сухого и дисперсионного формования, непосредственно после формования содержат большое количество микропустот, которые, однако, довольно легко коллапсируют при последующей термической обработке волокон. На рис. 128 приведены рентгенограммы волокон политетрафторэтилена, подвергнутых термической обработке. Из приведенных рентгенограмм видно, что путем нагревания волокон можно достигнуть существенного снижения количества микропустот в волокне. Из рис. 129 видно, что при отжиге растянутого волокна, характеризующегося высоким содержанием микропустот, наблюдается уменьшение диффузного рассеяния. Результаты многочисленных исследований такого рода убедительно показывают, что при сухой высокотемпературной обработке удается значительно снизить диффузное рассеяние от волокон, которые первоначально характеризовались интенсивным диффузным рассеянием. Однако никакого коллапса микропустот не удается обнаружить, если нагревать пластифицированные или влажные волокна.
Обогрев в поле высокой частоты также находит применение при термообработке винилона. Например, пучок волоконец из коагулирущей ванны с адсорбированной на них солью нагревается в среде горячего газа и выдерживается в течение короткого времени в поле высокой частоты ( - 20 мгц) ( Амер. При обработке токами высокой частоты можно достигнуть повышения температуры размягчения в воде волокна из поливинилового спирта с 30 до 85 ( Брит. Нагревание волокна осуществляется при непрерывном движении его в атмосфере перегретого пара или воздуха при температуре от 200 до 225 с одновременным приложением в течение от 30 сек.
Во время термообработок ПАН волокон происходит дальнейшее структурное преобразование полимера. При нагревании волокна выше температуры стеклования при постоянной длине или при некоторой неполной усадке освобождающиеся внутренние напряжения производят дополнительную ориентацию полимера. Более длительное нагревание в этих условиях может привести к разориентации структуры полимера. Параллельно при нагревании ПАН волокон выше 160 С начинается процесс химического превращения нитрильных групп полимера, приводящий к образованию внутренних циклов и межмолекулярных сшивок, что снижает скорость релаксационных процессов и сопровождается пожелтением волокна. Пожелтевшее волокно, как правило, имеет частично сшитую структуру и становится нерастворимым.

Если волокно, полученное в оса-дительной ванне, подвергнуть отмывке и высушиванию, то оно хорошо растворяется в холодной воде. В таком виде оно имеет лишь ограниченные области применения. Если же волокно подвергнуть дополнительной вытяжке и сушке на воздухе при высокой температуре, то оно делается не растворимым в холодной, но обычно еще поддается воздействию горячей воды. При вытягивании и нагревании волокна происходит ориентирование макромолекул в направлении вытяжки и увеличение упорядоченных областей, а также и частичное связывание цепей полимера прямыми валентными связями за счет образования простых эфирных мостиков при отщеплении воды от двух гидроксильных групп соседних молекул. Число таких мостиков, возникающих при термической обработке, не вызывающей глубокой деструкции поливинилового спирта ( - 240), сравнительно невелико. Кроме того, эти связи разрушаются при длительном пребывании волокна в кипящей воде. Поэтому для придания волокну винилона устойчивости к действию горячей воды применяется химическая обработка волокна.
Некоторые синтетические волокна, такие, как полиамидные и полиэфирные, являются по своей природе термопластичными материалами. При нагревании они размягчаются и затем плавятся. Такие волокна легко окрашиваются дисперсными красителями. Процесс крашения заключается в нагревании волокна в водной дисперсии водонерастворимого красителя, что приводит к переносу красителя в волокно с образованием твердого раствора. В том случае, когда краситель имеет молекулы небольших размеров, его диффузия в массу волокна облегчается. Идеальными с этой точки зрения являются простые водонерас-творимые моноазокрасители.
Влияние концентрации щелочи на изменение веса хризотило. Таким образом, голубой асбест устойчив к концентрированным, разбавленным кислотам и к щелочам. Механическая прочность волокна голубого асбеста после воздействия кислот и щелочей составляет 64 - 75 о от первоначальной, причем после действия кислот упругость и эластичность волокон сохраняется, а после действия щелочей наблюдается незначительная потеря упругости. Хризотиловый асбест после действия кислот совершенно теряет прочность, превращаясь в порошок. Голубой асбест является также достаточно теплостойким материалом. После нагревания волокна голубого асбеста до 200 С происходит снижение его прочности всего лишь на 5 о от первоначальной.
С, что позволяет проводить различные виды обработки изделий ( крашение, стирка, глажение) в кипящей воде или среде водяного пара. Основным приемом является повышение температуры стеклования и ( или) способности полимера к кристаллизации. Для гомополимера винил-хлорида это достигается увеличением его стереорегулярности. Определенное повышение теплостойкости волокон достигается тепловой обработкой, которая в ряде случаев приводит также и к улучшению механических свойств. Эффект, достигаемый при тепловой обработке, зависит от температуры и продолжительности процесса и оттого, в какой степени осуществляется усадка волокна. При нагревании ПВХ волокон в свободном состоянии их усадка начинается в области температур стеклования. С повышением температуры усадка возрастает, а время практически полного ее завершения при данной температуре сокращается.
Хлопок, применяемый для текстильной переработки, и хлопковый пух, используемый для химической переработки, должны быть подвергнуты очистке. Цели, которые ставятся при очистке хлопка и хлопкового пуха, различны. При всех методах обработки происходит также удаление примесей и, следовательно, облагораживание волокнистого материала и повышение содержания в нем целлюлозы. Обработка хлопкового волокна и хлопкового пуха заключается в нагревании материала с разбавленным раствором щелочи под давлением и последующей отбелке волокна. Хлопковый пух, применяемый для химической переработки, предварительно разрыхляется, очищается от механических примесей и пыли и затем подвергается отварке. Отварку производят нагреванием волокна с 1 5 - 3 % - ным раствором едкого натра в течение 3 - 6 час. Для лучшего смачивания хлопкового пуха при отварке обычно прибавляют 0 1 - 0 2 % поверхностно-активных веществ. Отбелку хлопка и хлопкового пуха производят раствором гипохлорита натрия, содержащего 1 - 3 г / л активного хлора.
Одной из стадий получения УВ из ПАН волокон, которая рассматривается в настоящей работе, является стадия окислительной стабилизации структуры ПАН. На этой стадии протекает процесс образования циклических ( лестничных) структур в дальнейшем претерпевающих превращение в ароматические структуры, которые на конечной стадии превращаются в упорядоченный углерод. В работе рассматривается влияние на процесс термоокислительной стабилизации структуры ПАН волокон небольшого количества ( от 1 3 до 5 % вес. ПАН волокон при получении полимера, как итаконовая кислота, акриламид-2 - метилпропансульфоната натрия и некоторых других. Методами дифференциальной сканирующей калориметрии и термомеханического анализа изучена кинетика протекания процесса образования циклических структур, рассмотрен их механизм. Лимитирующей стадией процесса термоокислительной стабилизации структуры ПАН волокон является реакция инициирования циклизации нитрильных групп. Выявлены термоэластические эффекты, заключающиеся в обратимом изменении длины волокна при изменении температуры и их влияние на процесс стабилизации структуры волокна. Процесс образования лестничных структур сопровождается уменьшением длины макромолекулы, что сопровождается возникновением внутренних напряжений, которые сначала увеличиваются с ростом степени циклизации, а затем уменьшаются в связи с превращением гибких макромолекул ПАН в жесткие лестничные структуры. Измерена величина внутренних напряжений при нагревании волокон, как в изотермических условиях, так и при линейном подъеме температуры с определенными скоростями. Предложено обьяснение автокаталитического характера процесса образования лестничных структур, заключающегося в ускорении реакции циклизации нитрильных групп мономерных звеньев акрилонитрила под действием выделяющегося в процессе циклизации тепла.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11